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
  73         struct convert_context ctx;
  74
  75         atomic_t io_pending;
  76         blk_status_t error;
  77         sector_t sector;
  78
  79         struct rb_node rb_node;
  80 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
  81
  82 struct dm_crypt_request {
  83         struct convert_context *ctx;
  84         struct scatterlist sg_in[4];
  85         struct scatterlist sg_out[4];
  86         u64 iv_sector;
  87 };
  88
  89 struct crypt_config;
  90
  91 struct crypt_iv_operations {
  92         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
  93                    const char *opts);
  94         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
  95         int (*init)(struct crypt_config *cc);
  96         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
  97         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
  98                          struct dm_crypt_request *dmreq);
  99         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 100                     struct dm_crypt_request *dmreq);
 101 };
 102
 103 struct iv_benbi_private {
 104         int shift;
 105 };
 106
 107 #define LMK_SEED_SIZE 64 /* hash + 0 */
 108 struct iv_lmk_private {
 109         struct crypto_shash *hash_tfm;
 110         u8 *seed;
 111 };
 112
 113 #define TCW_WHITENING_SIZE 16
 114 struct iv_tcw_private {
 115         struct crypto_shash *crc32_tfm;
 116         u8 *iv_seed;
 117         u8 *whitening;
 118 };
 119
 120 #define ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE 32
 121 struct iv_elephant_private {
 122         struct crypto_skcipher *tfm;
 123 };
 124
 125 /*
 126  * Crypt: maps a linear range of a block device
 127  * and encrypts / decrypts at the same time.
 128  */
 129 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID,
 130              DM_CRYPT_SAME_CPU, DM_CRYPT_NO_OFFLOAD };
 131
 132 enum cipher_flags {
 133         CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD,      /* Use authenticated mode for cihper */
 134         CRYPT_IV_LARGE_SECTORS,         /* Calculate IV from sector_size, not 512B sectors */
 135         CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS,       /* Must preprocess data for encryption (elephant) */
 136 };
 137
 138 /*
 139  * The fields in here must be read only after initialization.
 140  */
 141 struct crypt_config {
 142         struct dm_dev *dev;
 143         sector_t start;
 144
 145         struct percpu_counter n_allocated_pages;
 146
 147         struct workqueue_struct *io_queue;
 148         struct workqueue_struct *crypt_queue;
 149
 150         spinlock_t write_thread_lock;
 151         struct task_struct *write_thread;
 152         struct rb_root write_tree;
 153
 154         char *cipher_string;
 155         char *cipher_auth;
 156         char *key_string;
 157
 158         const struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
 159         union {
 160                 struct iv_benbi_private benbi;
 161                 struct iv_lmk_private lmk;
 162                 struct iv_tcw_private tcw;
 163                 struct iv_elephant_private elephant;
 164         } iv_gen_private;
 165         u64 iv_offset;
 166         unsigned int iv_size;
 167         unsigned short int sector_size;
 168         unsigned char sector_shift;
 169
 170         union {
 171                 struct crypto_skcipher **tfms;
 172                 struct crypto_aead **tfms_aead;
 173         } cipher_tfm;
 174         unsigned tfms_count;
 175         unsigned long cipher_flags;
 176
 177         /*
 178          * Layout of each crypto request:
 179          *
 180          *   struct skcipher_request
 181          *      context
 182          *      padding
 183          *   struct dm_crypt_request
 184          *      padding
 185          *   IV
 186          *
 187          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
 188          * correctly aligned.
 189          */
 190         unsigned int dmreq_start;
 191
 192         unsigned int per_bio_data_size;
 193
 194         unsigned long flags;
 195         unsigned int key_size;
 196         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
 197         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
 198         unsigned int key_mac_size;   /* MAC key size for authenc(...) */
 199
 200         unsigned int integrity_tag_size;
 201         unsigned int integrity_iv_size;
 202         unsigned int on_disk_tag_size;
 203
 204         /*
 205          * pool for per bio private data, crypto requests,
 206          * encryption requeusts/buffer pages and integrity tags
 207          */
 208         unsigned tag_pool_max_sectors;
 209         mempool_t tag_pool;
 210         mempool_t req_pool;
 211         mempool_t page_pool;
 212
 213         struct bio_set bs;
 214         struct mutex bio_alloc_lock;
 215
 216         u8 *authenc_key; /* space for keys in authenc() format (if used) */
 217         u8 key[];
 218 };
 219
 220 #define MIN_IOS         64
 221 #define MAX_TAG_SIZE    480
 222 #define POOL_ENTRY_SIZE 512
 223
 224 static DEFINE_SPINLOCK(dm_crypt_clients_lock);
 225 static unsigned dm_crypt_clients_n = 0;
 226 static volatile unsigned long dm_crypt_pages_per_client;
 227 #define DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT                 2
 228 #define DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT           (BIO_MAX_PAGES * 16)
 229
 230 static void clone_init(struct dm_crypt_io *, struct bio *);
 231 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
 232 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 233                                              struct scatterlist *sg);
 234
 235 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc);
 236
 237 /*
 238  * Use this to access cipher attributes that are independent of the key.
 239  */
 240 static struct crypto_skcipher *any_tfm(struct crypt_config *cc)
 241 {
 242         return cc->cipher_tfm.tfms[0];
 243 }
 244
 245 static struct crypto_aead *any_tfm_aead(struct crypt_config *cc)
 246 {
 247         return cc->cipher_tfm.tfms_aead[0];
 248 }
 249
 250 /*
 251  * Different IV generation algorithms:
 252  *
 253  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
 254  *        number, padded with zeros if necessary.
 255  *
 256  * plain64: the initial vector is the 64-bit little-endian version of the sector
 257  *        number, padded with zeros if necessary.
 258  *
 259  * plain64be: the initial vector is the 64-bit big-endian version of the sector
 260  *        number, padded with zeros if necessary.
 261  *
 262  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
 263  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
 264  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
 265  *
 266  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
 267  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
 268  *
 269  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
 270  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
 271  *
 272  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 273  *       by the Loop-AES block device encryption system
 274  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
 275  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 276  *       with an IV derived from the sector number, the data and
 277  *       optionally extra IV seed.
 278  *       This means that after decryption the first block
 279  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
 280  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
 281  *         version 1: is plain aes-cbc mode
 282  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
 283  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
 284  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
 285  *
 286  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 287  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
 288  *       For more info see: https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/TrueCryptOnDiskFormat
 289  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 290  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
 291  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
 292  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
 293  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
 294  *       and should be used for old compatible containers access only.
 295  *
 296  * eboiv: Encrypted byte-offset IV (used in Bitlocker in CBC mode)
 297  *        The IV is encrypted little-endian byte-offset (with the same key
 298  *        and cipher as the volume).
 299  *
 300  * elephant: The extended version of eboiv with additional Elephant diffuser
 301  *           used with Bitlocker CBC mode.
 302  *           This mode was used in older Windows systems
 303  *           http://download.microsoft.com/download/0/2/3/0238acaf-d3bf-4a6d-b3d6-0a0be4bbb36e/bitlockercipher200608.pdf
 304  */
 305
 306 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 307                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 308 {
 309         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 310         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
 311
 312         return 0;
 313 }
 314
 315 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 316                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 317 {
 318         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 319         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 320
 321         return 0;
 322 }
 323
 324 static int crypt_iv_plain64be_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 325                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
 326 {
 327         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 328         /* iv_size is at least of size u64; usually it is 16 bytes */
 329         *(__be64 *)&iv[cc->iv_size - sizeof(u64)] = cpu_to_be64(dmreq->iv_sector);
 330
 331         return 0;
 332 }
 333
 334 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 335                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 336 {
 337         /*
 338          * ESSIV encryption of the IV is now handled by the crypto API,
 339          * so just pass the plain sector number here.
 340          */
 341         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 342         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 343
 344         return 0;
 345 }
 346
 347 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 348                               const char *opts)
 349 {
 350         unsigned bs;
 351         int log;
 352
 353         if (crypt_integrity_aead(cc))
 354                 bs = crypto_aead_blocksize(any_tfm_aead(cc));
 355         else
 356                 bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
 357         log = ilog2(bs);
 358
 359         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
 360          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
 361
 362         if (1 << log != bs) {
 363                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
 364                 return -EINVAL;
 365         }
 366
 367         if (log > 9) {
 368                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
 369                 return -EINVAL;
 370         }
 371
 372         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
 373
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
 378 {
 379 }
 380
 381 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 382                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 383 {
 384         __be64 val;
 385
 386         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
 387
 388         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
 389         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
 390
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 395                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 396 {
 397         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 398
 399         return 0;
 400 }
 401
 402 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
 403 {
 404         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 405
 406         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
 407                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
 408         lmk->hash_tfm = NULL;
 409
 410         kzfree(lmk->seed);
 411         lmk->seed = NULL;
 412 }
 413
 414 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 415                             const char *opts)
 416 {
 417         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 418
 419         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 420                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
 421                 return -EINVAL;
 422         }
 423
 424         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0, 0);
 425         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
 426                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
 427                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
 428         }
 429
 430         /* No seed in LMK version 2 */
 431         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
 432                 lmk->seed = NULL;
 433                 return 0;
 434         }
 435
 436         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
 437         if (!lmk->seed) {
 438                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
 439                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
 440                 return -ENOMEM;
 441         }
 442
 443         return 0;
 444 }
 445
 446 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
 447 {
 448         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 449         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
 450
 451         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
 452         if (lmk->seed)
 453                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
 454                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
 455
 456         return 0;
 457 }
 458
 459 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
 460 {
 461         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 462
 463         if (lmk->seed)
 464                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
 465
 466         return 0;
 467 }
 468
 469 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 470                             struct dm_crypt_request *dmreq,
 471                             u8 *data)
 472 {
 473         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 474         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
 475         struct md5_state md5state;
 476         __le32 buf[4];
 477         int i, r;
 478
 479         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
 480
 481         r = crypto_shash_init(desc);
 482         if (r)
 483                 return r;
 484
 485         if (lmk->seed) {
 486                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
 487                 if (r)
 488                         return r;
 489         }
 490
 491         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
 492         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
 493         if (r)
 494                 return r;
 495
 496         /* Sector is cropped to 56 bits here */
 497         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
 498         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
 499         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
 500         buf[3] = 0;
 501         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
 502         if (r)
 503                 return r;
 504
 505         /* No MD5 padding here */
 506         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
 507         if (r)
 508                 return r;
 509
 510         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
 511                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
 512         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
 513
 514         return 0;
 515 }
 516
 517 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 518                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 519 {
 520         struct scatterlist *sg;
 521         u8 *src;
 522         int r = 0;
 523
 524         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 525                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 526                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 527                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
 528                 kunmap_atomic(src);
 529         } else
 530                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
 531
 532         return r;
 533 }
 534
 535 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 536                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 537 {
 538         struct scatterlist *sg;
 539         u8 *dst;
 540         int r;
 541
 542         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
 543                 return 0;
 544
 545         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 546         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 547         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
 548
 549         /* Tweak the first block of plaintext sector */
 550         if (!r)
 551                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
 552
 553         kunmap_atomic(dst);
 554         return r;
 555 }
 556
 557 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
 558 {
 559         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 560
 561         kzfree(tcw->iv_seed);
 562         tcw->iv_seed = NULL;
 563         kzfree(tcw->whitening);
 564         tcw->whitening = NULL;
 565
 566         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
 567                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
 568         tcw->crc32_tfm = NULL;
 569 }
 570
 571 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 572                             const char *opts)
 573 {
 574         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 575
 576         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 577                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
 578                 return -EINVAL;
 579         }
 580
 581         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
 582                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
 583                 return -EINVAL;
 584         }
 585
 586         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0, 0);
 587         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
 588                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
 589                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
 590         }
 591
 592         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
 593         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
 594         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
 595                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
 596                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
 597                 return -ENOMEM;
 598         }
 599
 600         return 0;
 601 }
 602
 603 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
 604 {
 605         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 606         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
 607
 608         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
 609         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
 610                TCW_WHITENING_SIZE);
 611
 612         return 0;
 613 }
 614
 615 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
 616 {
 617         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 618
 619         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
 620         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
 621
 622         return 0;
 623 }
 624
 625 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
 626                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
 627                                   u8 *data)
 628 {
 629         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 630         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 631         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
 632         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
 633         int i, r;
 634
 635         /* xor whitening with sector number */
 636         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
 637         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
 638
 639         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
 640         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
 641         for (i = 0; i < 4; i++) {
 642                 r = crypto_shash_init(desc);
 643                 if (r)
 644                         goto out;
 645                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
 646                 if (r)
 647                         goto out;
 648                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
 649                 if (r)
 650                         goto out;
 651         }
 652         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
 653         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
 654
 655         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
 656         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
 657                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
 658 out:
 659         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
 660         return r;
 661 }
 662
 663 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 664                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 665 {
 666         struct scatterlist *sg;
 667         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 668         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 669         u8 *src;
 670         int r = 0;
 671
 672         /* Remove whitening from ciphertext */
 673         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 674                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 675                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 676                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
 677                 kunmap_atomic(src);
 678         }
 679
 680         /* Calculate IV */
 681         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
 682         if (cc->iv_size > 8)
 683                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
 684                                cc->iv_size - 8);
 685
 686         return r;
 687 }
 688
 689 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 690                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 691 {
 692         struct scatterlist *sg;
 693         u8 *dst;
 694         int r;
 695
 696         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
 697                 return 0;
 698
 699         /* Apply whitening on ciphertext */
 700         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 701         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 702         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
 703         kunmap_atomic(dst);
 704
 705         return r;
 706 }
 707
 708 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 709                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 710 {
 711         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
 712         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
 713         return 0;
 714 }
 715
 716 static int crypt_iv_eboiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 717                             const char *opts)
 718 {
 719         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
 720                 ti->error = "AEAD transforms not supported for EBOIV";
 721                 return -EINVAL;
 722         }
 723
 724         if (crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc)) != cc->iv_size) {
 725                 ti->error = "Block size of EBOIV cipher does "
 726                             "not match IV size of block cipher";
 727                 return -EINVAL;
 728         }
 729
 730         return 0;
 731 }
 732
 733 static int crypt_iv_eboiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 734                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 735 {
 736         u8 buf[MAX_CIPHER_BLOCKSIZE] __aligned(__alignof__(__le64));
 737         struct skcipher_request *req;
 738         struct scatterlist src, dst;
 739         struct crypto_wait wait;
 740         int err;
 741
 742         req = skcipher_request_alloc(any_tfm(cc), GFP_NOIO);
 743         if (!req)
 744                 return -ENOMEM;
 745
 746         memset(buf, 0, cc->iv_size);
 747         *(__le64 *)buf = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 748
 749         sg_init_one(&src, page_address(ZERO_PAGE(0)), cc->iv_size);
 750         sg_init_one(&dst, iv, cc->iv_size);
 751         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, cc->iv_size, buf);
 752         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 753         err = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 754         skcipher_request_free(req);
 755
 756         return err;
 757 }
 758
 759 static void crypt_iv_elephant_dtr(struct crypt_config *cc)
 760 {
 761         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 762
 763         crypto_free_skcipher(elephant->tfm);
 764         elephant->tfm = NULL;
 765 }
 766
 767 static int crypt_iv_elephant_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 768                             const char *opts)
 769 {
 770         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 771         int r;
 772
 773         elephant->tfm = crypto_alloc_skcipher("ecb(aes)", 0, 0);
 774         if (IS_ERR(elephant->tfm)) {
 775                 r = PTR_ERR(elephant->tfm);
 776                 elephant->tfm = NULL;
 777                 return r;
 778         }
 779
 780         r = crypt_iv_eboiv_ctr(cc, ti, NULL);
 781         if (r)
 782                 crypt_iv_elephant_dtr(cc);
 783         return r;
 784 }
 785
 786 static void diffuser_disk_to_cpu(u32 *d, size_t n)
 787 {
 788 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 789         int i;
 790
 791         for (i = 0; i < n; i++)
 792                 d[i] = le32_to_cpu((__le32)d[i]);
 793 #endif
 794 }
 795
 796 static void diffuser_cpu_to_disk(__le32 *d, size_t n)
 797 {
 798 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 799         int i;
 800
 801         for (i = 0; i < n; i++)
 802                 d[i] = cpu_to_le32((u32)d[i]);
 803 #endif
 804 }
 805
 806 static void diffuser_a_decrypt(u32 *d, size_t n)
 807 {
 808         int i, i1, i2, i3;
 809
 810         for (i = 0; i < 5; i++) {
 811                 i1 = 0;
 812                 i2 = n - 2;
 813                 i3 = n - 5;
 814
 815                 while (i1 < (n - 1)) {
 816                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 817                         i1++; i2++; i3++;
 818
 819                         if (i3 >= n)
 820                                 i3 -= n;
 821
 822                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 823                         i1++; i2++; i3++;
 824
 825                         if (i2 >= n)
 826                                 i2 -= n;
 827
 828                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 829                         i1++; i2++; i3++;
 830
 831                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 832                         i1++; i2++; i3++;
 833                 }
 834         }
 835 }
 836
 837 static void diffuser_a_encrypt(u32 *d, size_t n)
 838 {
 839         int i, i1, i2, i3;
 840
 841         for (i = 0; i < 5; i++) {
 842                 i1 = n - 1;
 843                 i2 = n - 2 - 1;
 844                 i3 = n - 5 - 1;
 845
 846                 while (i1 > 0) {
 847                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 848                         i1--; i2--; i3--;
 849
 850                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 851                         i1--; i2--; i3--;
 852
 853                         if (i2 < 0)
 854                                 i2 += n;
 855
 856                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 857                         i1--; i2--; i3--;
 858
 859                         if (i3 < 0)
 860                                 i3 += n;
 861
 862                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 863                         i1--; i2--; i3--;
 864                 }
 865         }
 866 }
 867
 868 static void diffuser_b_decrypt(u32 *d, size_t n)
 869 {
 870         int i, i1, i2, i3;
 871
 872         for (i = 0; i < 3; i++) {
 873                 i1 = 0;
 874                 i2 = 2;
 875                 i3 = 5;
 876
 877                 while (i1 < (n - 1)) {
 878                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 879                         i1++; i2++; i3++;
 880
 881                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 882                         i1++; i2++; i3++;
 883
 884                         if (i2 >= n)
 885                                 i2 -= n;
 886
 887                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 888                         i1++; i2++; i3++;
 889
 890                         if (i3 >= n)
 891                                 i3 -= n;
 892
 893                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 894                         i1++; i2++; i3++;
 895                 }
 896         }
 897 }
 898
 899 static void diffuser_b_encrypt(u32 *d, size_t n)
 900 {
 901         int i, i1, i2, i3;
 902
 903         for (i = 0; i < 3; i++) {
 904                 i1 = n - 1;
 905                 i2 = 2 - 1;
 906                 i3 = 5 - 1;
 907
 908                 while (i1 > 0) {
 909                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 910                         i1--; i2--; i3--;
 911
 912                         if (i3 < 0)
 913                                 i3 += n;
 914
 915                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 916                         i1--; i2--; i3--;
 917
 918                         if (i2 < 0)
 919                                 i2 += n;
 920
 921                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 922                         i1--; i2--; i3--;
 923
 924                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 925                         i1--; i2--; i3--;
 926                 }
 927         }
 928 }
 929
 930 static int crypt_iv_elephant(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
 931 {
 932         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 933         u8 *es, *ks, *data, *data2, *data_offset;
 934         struct skcipher_request *req;
 935         struct scatterlist *sg, *sg2, src, dst;
 936         struct crypto_wait wait;
 937         int i, r;
 938
 939         req = skcipher_request_alloc(elephant->tfm, GFP_NOIO);
 940         es = kzalloc(16, GFP_NOIO); /* Key for AES */
 941         ks = kzalloc(32, GFP_NOIO); /* Elephant sector key */
 942
 943         if (!req || !es || !ks) {
 944                 r = -ENOMEM;
 945                 goto out;
 946         }
 947
 948         *(__le64 *)es = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 949
 950         /* E(Ks, e(s)) */
 951         sg_init_one(&src, es, 16);
 952         sg_init_one(&dst, ks, 16);
 953         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, 16, NULL);
 954         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 955         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 956         if (r)
 957                 goto out;
 958
 959         /* E(Ks, e'(s)) */
 960         es[15] = 0x80;
 961         sg_init_one(&dst, &ks[16], 16);
 962         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 963         if (r)
 964                 goto out;
 965
 966         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 967         data = kmap_atomic(sg_page(sg));
 968         data_offset = data + sg->offset;
 969
 970         /* Cannot modify original bio, copy to sg_out and apply Elephant to it */
 971         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 972                 sg2 = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 973                 data2 = kmap_atomic(sg_page(sg2));
 974                 memcpy(data_offset, data2 + sg2->offset, cc->sector_size);
 975                 kunmap_atomic(data2);
 976         }
 977
 978         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 979                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 980                 diffuser_b_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 981                 diffuser_a_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 982                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 983         }
 984
 985         for (i = 0; i < (cc->sector_size / 32); i++)
 986                 crypto_xor(data_offset + i * 32, ks, 32);
 987
 988         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 989                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 990                 diffuser_a_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 991                 diffuser_b_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 992                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 993         }
 994
 995         kunmap_atomic(data);
 996 out:
 997         kzfree(ks);
 998         kzfree(es);
 999         skcipher_request_free(req);
1000         return r;
1001 }
1002
1003 static int crypt_iv_elephant_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1004                             struct dm_crypt_request *dmreq)
1005 {
1006         int r;
1007
1008         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
1009                 r = crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1010                 if (r)
1011                         return r;
1012         }
1013
1014         return crypt_iv_eboiv_gen(cc, iv, dmreq);
1015 }
1016
1017 static int crypt_iv_elephant_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1018                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
1019 {
1020         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
1021                 return crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1022
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 static int crypt_iv_elephant_init(struct crypt_config *cc)
1027 {
1028         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1029         int key_offset = cc->key_size - cc->key_extra_size;
1030
1031         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, &cc->key[key_offset], cc->key_extra_size);
1032 }
1033
1034 static int crypt_iv_elephant_wipe(struct crypt_config *cc)
1035 {
1036         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1037         u8 key[ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE];
1038
1039         memset(key, 0, cc->key_extra_size);
1040         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, key, cc->key_extra_size);
1041 }
1042
1043 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
1044         .generator = crypt_iv_plain_gen
1045 };
1046
1047 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
1048         .generator = crypt_iv_plain64_gen
1049 };
1050
1051 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
1052         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
1053 };
1054
1055 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
1056         .generator = crypt_iv_essiv_gen
1057 };
1058
1059 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
1060         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
1061         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
1062         .generator = crypt_iv_benbi_gen
1063 };
1064
1065 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
1066         .generator = crypt_iv_null_gen
1067 };
1068
1069 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
1070         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
1071         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
1072         .init      = crypt_iv_lmk_init,
1073         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
1074         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
1075         .post      = crypt_iv_lmk_post
1076 };
1077
1078 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
1079         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
1080         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
1081         .init      = crypt_iv_tcw_init,
1082         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
1083         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
1084         .post      = crypt_iv_tcw_post
1085 };
1086
1087 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
1088         .generator = crypt_iv_random_gen
1089 };
1090
1091 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_eboiv_ops = {
1092         .ctr       = crypt_iv_eboiv_ctr,
1093         .generator = crypt_iv_eboiv_gen
1094 };
1095
1096 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_elephant_ops = {
1097         .ctr       = crypt_iv_elephant_ctr,
1098         .dtr       = crypt_iv_elephant_dtr,
1099         .init      = crypt_iv_elephant_init,
1100         .wipe      = crypt_iv_elephant_wipe,
1101         .generator = crypt_iv_elephant_gen,
1102         .post      = crypt_iv_elephant_post
1103 };
1104
1105 /*
1106  * Integrity extensions
1107  */
1108 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
1109 {
1110         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
1111 }
1112
1113 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
1114 {
1115         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
1116 }
1117
1118 /* Get sg containing data */
1119 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
1120                                              struct scatterlist *sg)
1121 {
1122         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
1123                 return &sg[2];
1124
1125         return sg;
1126 }
1127
1128 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
1129 {
1130         struct bio_integrity_payload *bip;
1131         unsigned int tag_len;
1132         int ret;
1133
1134         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
1135                 return 0;
1136
1137         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
1138         if (IS_ERR(bip))
1139                 return PTR_ERR(bip);
1140
1141         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> io->cc->sector_shift);
1142
1143         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
1144         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
1145
1146         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
1147                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
1148         if (unlikely(ret != tag_len))
1149                 return -ENOMEM;
1150
1151         return 0;
1152 }
1153
1154 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
1155 {
1156 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
1157         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
1158         struct mapped_device *md = dm_table_get_md(ti->table);
1159
1160         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
1161         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
1162                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
1163                 return -EINVAL;
1164         }
1165
1166         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
1167             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
1168                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
1169                 return -EINVAL;
1170         }
1171         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
1172                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
1173                 return -EINVAL;
1174         }
1175
1176         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
1177                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
1178                 DMDEBUG("%s: Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.", dm_device_name(md),
1179                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
1180
1181                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
1182                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
1183                         return -EINVAL;
1184                 }
1185         } else if (cc->integrity_iv_size)
1186                 DMDEBUG("%s: Additional per-sector space %u bytes for IV.", dm_device_name(md),
1187                        cc->integrity_iv_size);
1188
1189         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
1190                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
1191                 return -EINVAL;
1192         }
1193
1194         return 0;
1195 #else
1196         ti->error = "Integrity profile not supported.";
1197         return -EINVAL;
1198 #endif
1199 }
1200
1201 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
1202                                struct convert_context *ctx,
1203                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
1204                                sector_t sector)
1205 {
1206         ctx->bio_in = bio_in;
1207         ctx->bio_out = bio_out;
1208         if (bio_in)
1209                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1210         if (bio_out)
1211                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1212         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1213         init_completion(&ctx->restart);
1214 }
1215
1216 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1217                                              void *req)
1218 {
1219         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1220 }
1221
1222 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1223 {
1224         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1225 }
1226
1227 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1228                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1229 {
1230         if (crypt_integrity_aead(cc))
1231                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1232                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1233         else
1234                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1235                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1236 }
1237
1238 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1239                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1240 {
1241         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1242 }
1243
1244 static __le64 *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1245                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1246 {
1247         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1248         return (__le64 *) ptr;
1249 }
1250
1251 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1252                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1253 {
1254         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1255                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1256         return (unsigned int*)ptr;
1257 }
1258
1259 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1260                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1261 {
1262         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1263         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1264
1265         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1266                 cc->on_disk_tag_size];
1267 }
1268
1269 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1270                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1271 {
1272         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1273 }
1274
1275 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1276                                      struct convert_context *ctx,
1277                                      struct aead_request *req,
1278                                      unsigned int tag_offset)
1279 {
1280         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1281         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1282         struct dm_crypt_request *dmreq;
1283         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1284         __le64 *sector;
1285         int r = 0;
1286
1287         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1288
1289         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1290         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1291                 return -EIO;
1292
1293         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1294         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1295         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1296                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1297         dmreq->ctx = ctx;
1298
1299         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1300
1301         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1302         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1303
1304         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1305         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1306         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1307         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1308
1309         /* AEAD request:
1310          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1311          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1312          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1313          */
1314         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1315         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1316         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1317         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1318         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1319
1320         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1321         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1322         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1323         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1324         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1325
1326         if (cc->iv_gen_ops) {
1327                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1328                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1329                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1330                 } else {
1331                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1332                         if (r < 0)
1333                                 return r;
1334                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1335                         if (cc->integrity_iv_size)
1336                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1337                 }
1338                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1339                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1340         }
1341
1342         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1343         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1344                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1345                                        cc->sector_size, iv);
1346                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1347                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1348                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1349                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1350         } else {
1351                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1352                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1353                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1354         }
1355
1356         if (r == -EBADMSG) {
1357                 char b[BDEVNAME_SIZE];
1358                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
1359                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1360         }
1361
1362         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1363                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1364
1365         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1366         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1367
1368         return r;
1369 }
1370
1371 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1372                                         struct convert_context *ctx,
1373                                         struct skcipher_request *req,
1374                                         unsigned int tag_offset)
1375 {
1376         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1377         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1378         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1379         struct dm_crypt_request *dmreq;
1380         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1381         __le64 *sector;
1382         int r = 0;
1383
1384         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1385         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1386                 return -EIO;
1387
1388         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1389         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1390         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1391                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1392         dmreq->ctx = ctx;
1393
1394         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1395
1396         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1397         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1398         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1399
1400         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1401         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1402
1403         /* For skcipher we use only the first sg item */
1404         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1405         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1406
1407         sg_init_table(sg_in, 1);
1408         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1409
1410         sg_init_table(sg_out, 1);
1411         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1412
1413         if (cc->iv_gen_ops) {
1414                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1415                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1416                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1417                 } else {
1418                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1419                         if (r < 0)
1420                                 return r;
1421                         /* Data can be already preprocessed in generator */
1422                         if (test_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags))
1423                                 sg_in = sg_out;
1424                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1425                         if (cc->integrity_iv_size)
1426                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1427                 }
1428                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1429                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1430         }
1431
1432         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1433
1434         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1435                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1436         else
1437                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1438
1439         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1440                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1441
1442         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1443         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1444
1445         return r;
1446 }
1447
1448 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1449                                int error);
1450
1451 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1452                                      struct convert_context *ctx)
1453 {
1454         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1455
1456         if (!ctx->r.req)
1457                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1458
1459         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1460
1461         /*
1462          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1463          * requests if driver request queue is full.
1464          */
1465         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1466             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1467             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1468 }
1469
1470 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1471                                  struct convert_context *ctx)
1472 {
1473         if (!ctx->r.req_aead)
1474                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, GFP_NOIO);
1475
1476         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1477
1478         /*
1479          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1480          * requests if driver request queue is full.
1481          */
1482         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1483             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1484             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1485 }
1486
1487 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1488                             struct convert_context *ctx)
1489 {
1490         if (crypt_integrity_aead(cc))
1491                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1492         else
1493                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1494 }
1495
1496 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1497                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1498 {
1499         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1500
1501         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1502                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1503 }
1504
1505 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1506                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1507 {
1508         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1509
1510         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1511                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1512 }
1513
1514 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1515 {
1516         if (crypt_integrity_aead(cc))
1517                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1518         else
1519                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1520 }
1521
1522 /*
1523  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1524  */
1525 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1526                          struct convert_context *ctx)
1527 {
1528         unsigned int tag_offset = 0;
1529         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1530         int r;
1531
1532         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1533
1534         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1535
1536                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1537                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1538
1539                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1540                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1541                 else
1542                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1543
1544                 switch (r) {
1545                 /*
1546                  * The request was queued by a crypto driver
1547                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1548                  */
1549                 case -EBUSY:
1550                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1551                         reinit_completion(&ctx->restart);
1552                         /* fall through */
1553                 /*
1554                  * The request is queued and processed asynchronously,
1555                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1556                  */
1557                 case -EINPROGRESS:
1558                         ctx->r.req = NULL;
1559                         ctx->cc_sector += sector_step;
1560                         tag_offset++;
1561                         continue;
1562                 /*
1563                  * The request was already processed (synchronously).
1564                  */
1565                 case 0:
1566                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1567                         ctx->cc_sector += sector_step;
1568                         tag_offset++;
1569                         cond_resched();
1570                         continue;
1571                 /*
1572                  * There was a data integrity error.
1573                  */
1574                 case -EBADMSG:
1575                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1576                         return BLK_STS_PROTECTION;
1577                 /*
1578                  * There was an error while processing the request.
1579                  */
1580                 default:
1581                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1582                         return BLK_STS_IOERR;
1583                 }
1584         }
1585
1586         return 0;
1587 }
1588
1589 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1590
1591 /*
1592  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1593  * This should never violate the device limitations (but only because
1594  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1595  *
1596  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1597  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1598  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1599  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1600  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1601  *
1602  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1603  *
1604  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1605  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1606  * to blocking allocations with a mutex.
1607  */
1608 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1609 {
1610         struct crypt_config *cc = io->cc;
1611         struct bio *clone;
1612         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1613         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1614         unsigned i, len, remaining_size;
1615         struct page *page;
1616
1617 retry:
1618         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1619                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1620
1621         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, &cc->bs);
1622         if (!clone)
1623                 goto out;
1624
1625         clone_init(io, clone);
1626
1627         remaining_size = size;
1628
1629         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1630                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1631                 if (!page) {
1632                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1633                         bio_put(clone);
1634                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1635                         goto retry;
1636                 }
1637
1638                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1639
1640                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1641
1642                 remaining_size -= len;
1643         }
1644
1645         /* Allocate space for integrity tags */
1646         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1647                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1648                 bio_put(clone);
1649                 clone = NULL;
1650         }
1651 out:
1652         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1653                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1654
1655         return clone;
1656 }
1657
1658 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1659 {
1660         struct bio_vec *bv;
1661         struct bvec_iter_all iter_all;
1662
1663         bio_for_each_segment_all(bv, clone, iter_all) {
1664                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1665                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1666         }
1667 }
1668
1669 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1670                           struct bio *bio, sector_t sector)
1671 {
1672         io->cc = cc;
1673         io->base_bio = bio;
1674         io->sector = sector;
1675         io->error = 0;
1676         io->ctx.r.req = NULL;
1677         io->integrity_metadata = NULL;
1678         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1679         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1680 }
1681
1682 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1683 {
1684         atomic_inc(&io->io_pending);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * One of the bios was finished. Check for completion of
1689  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1690  */
1691 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1692 {
1693         struct crypt_config *cc = io->cc;
1694         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1695         blk_status_t error = io->error;
1696
1697         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1698                 return;
1699
1700         if (io->ctx.r.req)
1701                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1702
1703         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1704                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1705         else
1706                 kfree(io->integrity_metadata);
1707
1708         base_bio->bi_status = error;
1709         bio_endio(base_bio);
1710 }
1711
1712 /*
1713  * kcryptd/kcryptd_io:
1714  *
1715  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1716  * interrupt context.
1717  *
1718  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1719  *
1720  * kcryptd_io performs the IO submission.
1721  *
1722  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1723  * starved by new requests which can block in the first stages due
1724  * to memory allocation.
1725  *
1726  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1727  * They should not depend on each other and do not block.
1728  */
1729 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1730 {
1731         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1732         struct crypt_config *cc = io->cc;
1733         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1734         blk_status_t error;
1735
1736         /*
1737          * free the processed pages
1738          */
1739         if (rw == WRITE)
1740                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1741
1742         error = clone->bi_status;
1743         bio_put(clone);
1744
1745         if (rw == READ && !error) {
1746                 kcryptd_queue_crypt(io);
1747                 return;
1748         }
1749
1750         if (unlikely(error))
1751                 io->error = error;
1752
1753         crypt_dec_pending(io);
1754 }
1755
1756 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1757 {
1758         struct crypt_config *cc = io->cc;
1759
1760         clone->bi_private = io;
1761         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1762         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1763         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1764 }
1765
1766 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1767 {
1768         struct crypt_config *cc = io->cc;
1769         struct bio *clone;
1770
1771         /*
1772          * We need the original biovec array in order to decrypt
1773          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1774          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1775          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1776          */
1777         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1778         if (!clone)
1779                 return 1;
1780
1781         crypt_inc_pending(io);
1782
1783         clone_init(io, clone);
1784         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1785
1786         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1787                 crypt_dec_pending(io);
1788                 bio_put(clone);
1789                 return 1;
1790         }
1791
1792         generic_make_request(clone);
1793         return 0;
1794 }
1795
1796 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1797 {
1798         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1799
1800         crypt_inc_pending(io);
1801         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1802                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1803         crypt_dec_pending(io);
1804 }
1805
1806 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1807 {
1808         struct crypt_config *cc = io->cc;
1809
1810         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1811         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1812 }
1813
1814 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1815 {
1816         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1817
1818         generic_make_request(clone);
1819 }
1820
1821 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1822
1823 static int dmcrypt_write(void *data)
1824 {
1825         struct crypt_config *cc = data;
1826         struct dm_crypt_io *io;
1827
1828         while (1) {
1829                 struct rb_root write_tree;
1830                 struct blk_plug plug;
1831
1832                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1833 continue_locked:
1834
1835                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1836                         goto pop_from_list;
1837
1838                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1839
1840                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1841
1842                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1843                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1844                         break;
1845                 }
1846
1847                 schedule();
1848
1849                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1850                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1851                 goto continue_locked;
1852
1853 pop_from_list:
1854                 write_tree = cc->write_tree;
1855                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1856                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1857
1858                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1859
1860                 /*
1861                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1862                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1863                  */
1864                 blk_start_plug(&plug);
1865                 do {
1866                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1867                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1868                         kcryptd_io_write(io);
1869                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1870                 blk_finish_plug(&plug);
1871         }
1872         return 0;
1873 }
1874
1875 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1876 {
1877         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1878         struct crypt_config *cc = io->cc;
1879         unsigned long flags;
1880         sector_t sector;
1881         struct rb_node **rbp, *parent;
1882
1883         if (unlikely(io->error)) {
1884                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1885                 bio_put(clone);
1886                 crypt_dec_pending(io);
1887                 return;
1888         }
1889
1890         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1891         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1892
1893         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1894
1895         if (likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) {
1896                 generic_make_request(clone);
1897                 return;
1898         }
1899
1900         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_lock, flags);
1901         if (RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1902                 wake_up_process(cc->write_thread);
1903         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1904         parent = NULL;
1905         sector = io->sector;
1906         while (*rbp) {
1907                 parent = *rbp;
1908                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1909                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1910                 else
1911                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1912         }
1913         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1914         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1915         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_lock, flags);
1916 }
1917
1918 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1919 {
1920         struct crypt_config *cc = io->cc;
1921         struct bio *clone;
1922         int crypt_finished;
1923         sector_t sector = io->sector;
1924         blk_status_t r;
1925
1926         /*
1927          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1928          */
1929         crypt_inc_pending(io);
1930         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1931
1932         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
1933         if (unlikely(!clone)) {
1934                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1935                 goto dec;
1936         }
1937
1938         io->ctx.bio_out = clone;
1939         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1940
1941         sector += bio_sectors(clone);
1942
1943         crypt_inc_pending(io);
1944         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1945         if (r)
1946                 io->error = r;
1947         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending);
1948
1949         /* Encryption was already finished, submit io now */
1950         if (crypt_finished) {
1951                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1952                 io->sector = sector;
1953         }
1954
1955 dec:
1956         crypt_dec_pending(io);
1957 }
1958
1959 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1960 {
1961         crypt_dec_pending(io);
1962 }
1963
1964 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
1965 {
1966         struct crypt_config *cc = io->cc;
1967         blk_status_t r;
1968
1969         crypt_inc_pending(io);
1970
1971         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
1972                            io->sector);
1973
1974         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1975         if (r)
1976                 io->error = r;
1977
1978         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
1979                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1980
1981         crypt_dec_pending(io);
1982 }
1983
1984 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1985                                int error)
1986 {
1987         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
1988         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1989         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1990         struct crypt_config *cc = io->cc;
1991
1992         /*
1993          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
1994          * finish the completion and continue in crypt_convert().
1995          * (Callback will be called for the second time for this request.)
1996          */
1997         if (error == -EINPROGRESS) {
1998                 complete(&ctx->restart);
1999                 return;
2000         }
2001
2002         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
2003                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
2004
2005         if (error == -EBADMSG) {
2006                 char b[BDEVNAME_SIZE];
2007                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
2008                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
2009                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
2010         } else if (error < 0)
2011                 io->error = BLK_STS_IOERR;
2012
2013         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
2014
2015         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
2016                 return;
2017
2018         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
2019                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2020         else
2021                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
2022 }
2023
2024 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
2025 {
2026         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2027
2028         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
2029                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
2030         else
2031                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
2032 }
2033
2034 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
2035 {
2036         struct crypt_config *cc = io->cc;
2037
2038         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
2039         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2040 }
2041
2042 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
2043 {
2044         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
2045                 return;
2046
2047         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2048                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2049                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
2050         }
2051
2052         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
2053         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
2054 }
2055
2056 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
2057 {
2058         unsigned i;
2059
2060         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2061                 return;
2062
2063         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
2064                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2065                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2066                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
2067                 }
2068
2069         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
2070         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
2071 }
2072
2073 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
2074 {
2075         if (crypt_integrity_aead(cc))
2076                 crypt_free_tfms_aead(cc);
2077         else
2078                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
2079 }
2080
2081 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2082 {
2083         unsigned i;
2084         int err;
2085
2086         cc->cipher_tfm.tfms = kcalloc(cc->tfms_count,
2087                                       sizeof(struct crypto_skcipher *),
2088                                       GFP_KERNEL);
2089         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2090                 return -ENOMEM;
2091
2092         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2093                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0, 0);
2094                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2095                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2096                         crypt_free_tfms(cc);
2097                         return err;
2098                 }
2099         }
2100
2101         /*
2102          * dm-crypt performance can vary greatly depending on which crypto
2103          * algorithm implementation is used.  Help people debug performance
2104          * problems by logging the ->cra_driver_name.
2105          */
2106         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2107                crypto_skcipher_alg(any_tfm(cc))->base.cra_driver_name);
2108         return 0;
2109 }
2110
2111 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2112 {
2113         int err;
2114
2115         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
2116         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2117                 return -ENOMEM;
2118
2119         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0, 0);
2120         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2121                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2122                 crypt_free_tfms(cc);
2123                 return err;
2124         }
2125
2126         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2127                crypto_aead_alg(any_tfm_aead(cc))->base.cra_driver_name);
2128         return 0;
2129 }
2130
2131 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2132 {
2133         if (crypt_integrity_aead(cc))
2134                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
2135         else
2136                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
2137 }
2138
2139 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
2140 {
2141         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
2142 }
2143
2144 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
2145 {
2146         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
2147 }
2148
2149 /*
2150  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
2151  * the key must be for some reason in special format.
2152  * This funcion converts cc->key to this special format.
2153  */
2154 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
2155                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
2156 {
2157         struct crypto_authenc_key_param *param;
2158         struct rtattr *rta;
2159
2160         rta = (struct rtattr *)p;
2161         param = RTA_DATA(rta);
2162         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
2163         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
2164         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
2165         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
2166         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
2167         p += authkeylen;
2168         memcpy(p, key, enckeylen);
2169 }
2170
2171 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
2172 {
2173         unsigned subkey_size;
2174         int err = 0, i, r;
2175
2176         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
2177         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
2178
2179         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2180                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
2181                         return -EINVAL;
2182
2183                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
2184                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
2185                                       cc->key_mac_size);
2186         }
2187
2188         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2189                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
2190                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2191                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2192                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
2193                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2194                                                cc->key + (i * subkey_size),
2195                                                subkey_size);
2196                 else
2197                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
2198                                                    cc->key + (i * subkey_size),
2199                                                    subkey_size);
2200                 if (r)
2201                         err = r;
2202         }
2203
2204         if (crypt_integrity_hmac(cc))
2205                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2206
2207         return err;
2208 }
2209
2210 #ifdef CONFIG_KEYS
2211
2212 static bool contains_whitespace(const char *str)
2213 {
2214         while (*str)
2215                 if (isspace(*str++))
2216                         return true;
2217         return false;
2218 }
2219
2220 static int set_key_user(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2221 {
2222         const struct user_key_payload *ukp;
2223
2224         ukp = user_key_payload_locked(key);
2225         if (!ukp)
2226                 return -EKEYREVOKED;
2227
2228         if (cc->key_size != ukp->datalen)
2229                 return -EINVAL;
2230
2231         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2232
2233         return 0;
2234 }
2235
2236 #if defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) || defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS_MODULE)
2237 static int set_key_encrypted(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2238 {
2239         const struct encrypted_key_payload *ekp;
2240
2241         ekp = key->payload.data[0];
2242         if (!ekp)
2243                 return -EKEYREVOKED;
2244
2245         if (cc->key_size != ekp->decrypted_datalen)
2246                 return -EINVAL;
2247
2248         memcpy(cc->key, ekp->decrypted_data, cc->key_size);
2249
2250         return 0;
2251 }
2252 #endif /* CONFIG_ENCRYPTED_KEYS */
2253
2254 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2255 {
2256         char *new_key_string, *key_desc;
2257         int ret;
2258         struct key_type *type;
2259         struct key *key;
2260         int (*set_key)(struct crypt_config *cc, struct key *key);
2261
2262         /*
2263          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2264          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2265          */
2266         if (contains_whitespace(key_string)) {
2267                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2268                 return -EINVAL;
2269         }
2270
2271         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2272         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2273         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2274                 return -EINVAL;
2275
2276         if (!strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1)) {
2277                 type = &key_type_logon;
2278                 set_key = set_key_user;
2279         } else if (!strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1)) {
2280                 type = &key_type_user;
2281                 set_key = set_key_user;
2282 #if defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) || defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS_MODULE)
2283         } else if (!strncmp(key_string, "encrypted:", key_desc - key_string + 1)) {
2284                 type = &key_type_encrypted;
2285                 set_key = set_key_encrypted;
2286 #endif
2287         } else {
2288                 return -EINVAL;
2289         }
2290
2291         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2292         if (!new_key_string)
2293                 return -ENOMEM;
2294
2295         key = request_key(type, key_desc + 1, NULL);
2296         if (IS_ERR(key)) {
2297                 kzfree(new_key_string);
2298                 return PTR_ERR(key);
2299         }
2300
2301         down_read(&key->sem);
2302
2303         ret = set_key(cc, key);
2304         if (ret < 0) {
2305                 up_read(&key->sem);
2306                 key_put(key);
2307                 kzfree(new_key_string);
2308                 return ret;
2309         }
2310
2311         up_read(&key->sem);
2312         key_put(key);
2313
2314         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2315         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2316
2317         ret = crypt_setkey(cc);
2318
2319         if (!ret) {
2320                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2321                 kzfree(cc->key_string);
2322                 cc->key_string = new_key_string;
2323         } else
2324                 kzfree(new_key_string);
2325
2326         return ret;
2327 }
2328
2329 static int get_key_size(char **key_string)
2330 {
2331         char *colon, dummy;
2332         int ret;
2333
2334         if (*key_string[0] != ':')
2335                 return strlen(*key_string) >> 1;
2336
2337         /* look for next ':' in key string */
2338         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2339         if (!colon)
2340                 return -EINVAL;
2341
2342         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2343                 return -EINVAL;
2344
2345         *key_string = colon;
2346
2347         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2348
2349         return ret;
2350 }
2351
2352 #else
2353
2354 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2355 {
2356         return -EINVAL;
2357 }
2358
2359 static int get_key_size(char **key_string)
2360 {
2361         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2362 }
2363
2364 #endif /* CONFIG_KEYS */
2365
2366 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2367 {
2368         int r = -EINVAL;
2369         int key_string_len = strlen(key);
2370
2371         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2372         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2373                 goto out;
2374
2375         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2376         if (key[0] == ':') {
2377                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2378                 goto out;
2379         }
2380
2381         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2382         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2383
2384         /* wipe references to any kernel keyring key */
2385         kzfree(cc->key_string);
2386         cc->key_string = NULL;
2387
2388         /* Decode key from its hex representation. */
2389         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2390                 goto out;
2391
2392         r = crypt_setkey(cc);
2393         if (!r)
2394                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2395
2396 out:
2397         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2398         memset(key, '0', key_string_len);
2399
2400         return r;
2401 }
2402
2403 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2404 {
2405         int r;
2406
2407         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2408         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2409
2410         /* Wipe IV private keys */
2411         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2412                 r = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2413                 if (r)
2414                         return r;
2415         }
2416
2417         kzfree(cc->key_string);
2418         cc->key_string = NULL;
2419         r = crypt_setkey(cc);
2420         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2421
2422         return r;
2423 }
2424
2425 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2426 {
2427         unsigned long pages = (totalram_pages() - totalhigh_pages()) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2428
2429         if (!dm_crypt_clients_n)
2430                 return;
2431
2432         pages /= dm_crypt_clients_n;
2433         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2434                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2435         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2436 }
2437
2438 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2439 {
2440         struct crypt_config *cc = pool_data;
2441         struct page *page;
2442
2443         if (unlikely(percpu_counter_compare(&cc->n_allocated_pages, dm_crypt_pages_per_client) >= 0) &&
2444             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2445                 return NULL;
2446
2447         page = alloc_page(gfp_mask);
2448         if (likely(page != NULL))
2449                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2450
2451         return page;
2452 }
2453
2454 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2455 {
2456         struct crypt_config *cc = pool_data;
2457
2458         __free_page(page);
2459         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2460 }
2461
2462 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2463 {
2464         struct crypt_config *cc = ti->private;
2465
2466         ti->private = NULL;
2467
2468         if (!cc)
2469                 return;
2470
2471         if (cc->write_thread)
2472                 kthread_stop(cc->write_thread);
2473
2474         if (cc->io_queue)
2475                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2476         if (cc->crypt_queue)
2477                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2478
2479         crypt_free_tfms(cc);
2480
2481         bioset_exit(&cc->bs);
2482
2483         mempool_exit(&cc->page_pool);
2484         mempool_exit(&cc->req_pool);
2485         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2486
2487         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2488         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2489
2490         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2491                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2492
2493         if (cc->dev)
2494                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2495
2496         kzfree(cc->cipher_string);
2497         kzfree(cc->key_string);
2498         kzfree(cc->cipher_auth);
2499         kzfree(cc->authenc_key);
2500
2501         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2502
2503         /* Must zero key material before freeing */
2504         kzfree(cc);
2505
2506         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2507         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2508         dm_crypt_clients_n--;
2509         crypt_calculate_pages_per_client();
2510         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2511 }
2512
2513 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2514 {
2515         struct crypt_config *cc = ti->private;
2516
2517         if (crypt_integrity_aead(cc))
2518                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2519         else
2520                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2521
2522         if (cc->iv_size)
2523                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2524                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2525                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2526         else if (ivmode) {
2527                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2528                 ivmode = NULL;
2529         }
2530
2531         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2532         if (ivmode == NULL)
2533                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2534         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2535                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2536         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2537                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2538         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2539                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2540         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2541                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2542         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2543                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2544         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2545                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2546         else if (strcmp(ivmode, "eboiv") == 0)
2547                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_eboiv_ops;
2548         else if (strcmp(ivmode, "elephant") == 0) {
2549                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_elephant_ops;
2550                 cc->key_parts = 2;
2551                 cc->key_extra_size = cc->key_size / 2;
2552                 if (cc->key_extra_size > ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE)
2553                         return -EINVAL;
2554                 set_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags);
2555         } else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2556                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2557                 /*
2558                  * Version 2 and 3 is recognised according
2559                  * to length of provided multi-key string.
2560                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2561                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2562                  */
2563                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2564                         cc->key_parts++;
2565                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2566                 }
2567         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2568                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2569                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2570                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2571         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2572                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2573                 /* Need storage space in integrity fields. */
2574                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2575         } else {
2576                 ti->error = "Invalid IV mode";
2577                 return -EINVAL;
2578         }
2579
2580         return 0;
2581 }
2582
2583 /*
2584  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2585  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2586  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2587  */
2588 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2589 {
2590         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2591         struct crypto_ahash *mac;
2592
2593         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2594                 return 0;
2595
2596         start = strchr(cipher_api, '(');
2597         end = strchr(cipher_api, ',');
2598         if (!start || !end || ++start > end)
2599                 return -EINVAL;
2600
2601         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2602         if (!mac_alg)
2603                 return -ENOMEM;
2604         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2605
2606         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, 0);
2607         kfree(mac_alg);
2608
2609         if (IS_ERR(mac))
2610                 return PTR_ERR(mac);
2611
2612         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2613         crypto_free_ahash(mac);
2614
2615         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2616         if (!cc->authenc_key)
2617                 return -ENOMEM;
2618
2619         return 0;
2620 }
2621
2622 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2623                                 char **ivmode, char **ivopts)
2624 {
2625         struct crypt_config *cc = ti->private;
2626         char *tmp, *cipher_api, buf[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
2627         int ret = -EINVAL;
2628
2629         cc->tfms_count = 1;
2630
2631         /*
2632          * New format (capi: prefix)
2633          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2634          */
2635         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2636
2637         /* Separate IV options if present, it can contain another '-' in hash name */
2638         *ivopts = strrchr(tmp, ':');
2639         if (*ivopts) {
2640                 **ivopts = '\0';
2641                 (*ivopts)++;
2642         }
2643         /* Parse IV mode */
2644         *ivmode = strrchr(tmp, '-');
2645         if (*ivmode) {
2646                 **ivmode = '\0';
2647                 (*ivmode)++;
2648         }
2649         /* The rest is crypto API spec */
2650         cipher_api = tmp;
2651
2652         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2653         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2654                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2655                 if (ret < 0) {
2656                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2657                         return -ENOMEM;
2658                 }
2659         }
2660
2661         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2662                 cc->tfms_count = 64;
2663
2664         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2665                 if (!*ivopts) {
2666                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2667                         return -EINVAL;
2668                 }
2669                 ret = snprintf(buf, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "essiv(%s,%s)",
2670                                cipher_api, *ivopts);
2671                 if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2672                         ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2673                         return -ENOMEM;
2674                 }
2675                 cipher_api = buf;
2676         }
2677
2678         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2679
2680         /* Allocate cipher */
2681         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2682         if (ret < 0) {
2683                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2684                 return ret;
2685         }
2686
2687         if (crypt_integrity_aead(cc))
2688                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2689         else
2690                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2691
2692         return 0;
2693 }
2694
2695 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2696                                 char **ivmode, char **ivopts)
2697 {
2698         struct crypt_config *cc = ti->private;
2699         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2700         char *cipher_api = NULL;
2701         int ret = -EINVAL;
2702         char dummy;
2703
2704         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2705                 ti->error = "Bad cipher specification";
2706                 return -EINVAL;
2707         }
2708
2709         /*
2710          * Legacy dm-crypt cipher specification
2711          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2712          */
2713         tmp = cipher_in;
2714         keycount = strsep(&tmp, "-");
2715         cipher = strsep(&keycount, ":");
2716
2717         if (!keycount)
2718                 cc->tfms_count = 1;
2719         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2720                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2721                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2722                 return -EINVAL;
2723         }
2724         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2725
2726         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2727         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2728         *ivopts = tmp;
2729
2730         /*
2731          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2732          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2733          */
2734         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2735                 chainmode = "cbc";
2736                 *ivmode = "plain";
2737         }
2738
2739         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2740                 ti->error = "IV mechanism required";
2741                 return -EINVAL;
2742         }
2743
2744         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2745         if (!cipher_api)
2746                 goto bad_mem;
2747
2748         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2749                 if (!*ivopts) {
2750                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2751                         kfree(cipher_api);
2752                         return -EINVAL;
2753                 }
2754                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2755                                "essiv(%s(%s),%s)", chainmode, cipher, *ivopts);
2756         } else {
2757                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2758                                "%s(%s)", chainmode, cipher);
2759         }
2760         if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2761                 kfree(cipher_api);
2762                 goto bad_mem;
2763         }
2764
2765         /* Allocate cipher */
2766         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2767         if (ret < 0) {
2768                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2769                 kfree(cipher_api);
2770                 return ret;
2771         }
2772         kfree(cipher_api);
2773
2774         return 0;
2775 bad_mem:
2776         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2777         return -ENOMEM;
2778 }
2779
2780 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2781 {
2782         struct crypt_config *cc = ti->private;
2783         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2784         int ret;
2785
2786         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2787         if (!cc->cipher_string) {
2788                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2789                 return -ENOMEM;
2790         }
2791
2792         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2793                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2794         else
2795                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2796         if (ret)
2797                 return ret;
2798
2799         /* Initialize IV */
2800         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2801         if (ret < 0)
2802                 return ret;
2803
2804         /* Initialize and set key */
2805         ret = crypt_set_key(cc, key);
2806         if (ret < 0) {
2807                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2808                 return ret;
2809         }
2810
2811         /* Allocate IV */
2812         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2813                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2814                 if (ret < 0) {
2815                         ti->error = "Error creating IV";
2816                         return ret;
2817                 }
2818         }
2819
2820         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2821         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2822                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2823                 if (ret < 0) {
2824                         ti->error = "Error initialising IV";
2825                         return ret;
2826                 }
2827         }
2828
2829         /* wipe the kernel key payload copy */
2830         if (cc->key_string)
2831                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2832
2833         return ret;
2834 }
2835
2836 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2837 {
2838         struct crypt_config *cc = ti->private;
2839         struct dm_arg_set as;
2840         static const struct dm_arg _args[] = {
2841                 {0, 6, "Invalid number of feature args"},
2842         };
2843         unsigned int opt_params, val;
2844         const char *opt_string, *sval;
2845         char dummy;
2846         int ret;
2847
2848         /* Optional parameters */
2849         as.argc = argc;
2850         as.argv = argv;
2851
2852         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2853         if (ret)
2854                 return ret;
2855
2856         while (opt_params--) {
2857                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2858                 if (!opt_string) {
2859                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2860                         return -EINVAL;
2861                 }
2862
2863                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2864                         ti->num_discard_bios = 1;
2865
2866                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2867                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2868
2869                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2870                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2871                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2872                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2873                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2874                                 return -EINVAL;
2875                         }
2876                         cc->on_disk_tag_size = val;
2877                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2878                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2879                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2880                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2881                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2882                                 return -EINVAL;
2883                         }
2884
2885                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2886                         if (!cc->cipher_auth)
2887                                 return -ENOMEM;
2888                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2889                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2890                             cc->sector_size > 4096 ||
2891                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2892                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2893                                 return -EINVAL;
2894                         }
2895                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
2896                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
2897                                 return -EINVAL;
2898                         }
2899                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2900                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2901                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2902                 else {
2903                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2904                         return -EINVAL;
2905                 }
2906         }
2907
2908         return 0;
2909 }
2910
2911 /*
2912  * Construct an encryption mapping:
2913  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
2914  */
2915 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2916 {
2917         struct crypt_config *cc;
2918         const char *devname = dm_table_device_name(ti->table);
2919         int key_size;
2920         unsigned int align_mask;
2921         unsigned long long tmpll;
2922         int ret;
2923         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
2924         char dummy;
2925
2926         if (argc < 5) {
2927                 ti->error = "Not enough arguments";
2928                 return -EINVAL;
2929         }
2930
2931         key_size = get_key_size(&argv[1]);
2932         if (key_size < 0) {
2933                 ti->error = "Cannot parse key size";
2934                 return -EINVAL;
2935         }
2936
2937         cc = kzalloc(struct_size(cc, key, key_size), GFP_KERNEL);
2938         if (!cc) {
2939                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
2940                 return -ENOMEM;
2941         }
2942         cc->key_size = key_size;
2943         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
2944         cc->sector_shift = 0;
2945
2946         ti->private = cc;
2947
2948         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2949         dm_crypt_clients_n++;
2950         crypt_calculate_pages_per_client();
2951         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2952
2953         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
2954         if (ret < 0)
2955                 goto bad;
2956
2957         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
2958         if (argc > 5) {
2959                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
2960                 if (ret)
2961                         goto bad;
2962         }
2963
2964         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
2965         if (ret < 0)
2966                 goto bad;
2967
2968         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2969                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
2970                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
2971                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
2972         } else {
2973                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
2974                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
2975                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
2976         }
2977         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
2978
2979         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
2980                 /* Allocate the padding exactly */
2981                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
2982                                 & align_mask;
2983         } else {
2984                 /*
2985                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
2986                  * alignment, we don't know the exact position of the
2987                  * initialization vector. We must assume worst case.
2988                  */
2989                 iv_size_padding = align_mask;
2990         }
2991
2992         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
2993         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
2994                 iv_size_padding + cc->iv_size +
2995                 cc->iv_size +
2996                 sizeof(uint64_t) +
2997                 sizeof(unsigned int);
2998
2999         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
3000         if (ret) {
3001                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
3002                 goto bad;
3003         }
3004
3005         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
3006                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
3007                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
3008
3009         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_PAGES, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
3010         if (ret) {
3011                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
3012                 goto bad;
3013         }
3014
3015         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
3016         if (ret) {
3017                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
3018                 goto bad;
3019         }
3020
3021         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
3022
3023         ret = -EINVAL;
3024         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
3025             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
3026                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
3027                 goto bad;
3028         }
3029         cc->iv_offset = tmpll;
3030
3031         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
3032         if (ret) {
3033                 ti->error = "Device lookup failed";
3034                 goto bad;
3035         }
3036
3037         ret = -EINVAL;
3038         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1 || tmpll != (sector_t)tmpll) {
3039                 ti->error = "Invalid device sector";
3040                 goto bad;
3041         }
3042         cc->start = tmpll;
3043
3044         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
3045                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
3046                 if (ret)
3047                         goto bad;
3048
3049                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
3050                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
3051                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
3052
3053                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
3054                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
3055                 if (ret) {
3056                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
3057                         goto bad;
3058                 }
3059
3060                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
3061         }
3062
3063         ret = -ENOMEM;
3064         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io/%s", WQ_MEM_RECLAIM, 1, devname);
3065         if (!cc->io_queue) {
3066                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
3067                 goto bad;
3068         }
3069
3070         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3071                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s", WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM,
3072                                                   1, devname);
3073         else
3074                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s",
3075                                                   WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
3076                                                   num_online_cpus(), devname);
3077         if (!cc->crypt_queue) {
3078                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
3079                 goto bad;
3080         }
3081
3082         spin_lock_init(&cc->write_thread_lock);
3083         cc->write_tree = RB_ROOT;
3084
3085         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write/%s", devname);
3086         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
3087                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
3088                 cc->write_thread = NULL;
3089                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
3090                 goto bad;
3091         }
3092         wake_up_process(cc->write_thread);
3093
3094         ti->num_flush_bios = 1;
3095
3096         return 0;
3097
3098 bad:
3099         crypt_dtr(ti);
3100         return ret;
3101 }
3102
3103 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
3104 {
3105         struct dm_crypt_io *io;
3106         struct crypt_config *cc = ti->private;
3107
3108         /*
3109          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
3110          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
3111          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
3112          */
3113         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
3114             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
3115                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
3116                 if (bio_sectors(bio))
3117                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
3118                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
3119                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
3120         }
3121
3122         /*
3123          * Check if bio is too large, split as needed.
3124          */
3125         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
3126             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
3127                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
3128
3129         /*
3130          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
3131          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
3132          */
3133         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
3134                 return DM_MAPIO_KILL;
3135
3136         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
3137                 return DM_MAPIO_KILL;
3138
3139         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
3140         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
3141
3142         if (cc->on_disk_tag_size) {
3143                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
3144
3145                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
3146                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
3147                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
3148                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
3149                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
3150                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
3151                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
3152                 }
3153         }
3154
3155         if (crypt_integrity_aead(cc))
3156                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
3157         else
3158                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
3159
3160         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
3161                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
3162                         kcryptd_queue_read(io);
3163         } else
3164                 kcryptd_queue_crypt(io);
3165
3166         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
3167 }
3168
3169 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
3170                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
3171 {
3172         struct crypt_config *cc = ti->private;
3173         unsigned i, sz = 0;
3174         int num_feature_args = 0;
3175
3176         switch (type) {
3177         case STATUSTYPE_INFO:
3178                 result[0] = '\0';
3179                 break;
3180
3181         case STATUSTYPE_TABLE:
3182                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
3183
3184                 if (cc->key_size > 0) {
3185                         if (cc->key_string)
3186                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
3187                         else
3188                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
3189                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
3190                 } else
3191                         DMEMIT("-");
3192
3193                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
3194                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
3195
3196                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
3197                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
3198                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
3199                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
3200                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
3201                 if (cc->on_disk_tag_size)
3202                         num_feature_args++;
3203                 if (num_feature_args) {
3204                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
3205                         if (ti->num_discard_bios)
3206                                 DMEMIT(" allow_discards");
3207                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3208                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
3209                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
3210                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
3211                         if (cc->on_disk_tag_size)
3212                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
3213                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
3214                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
3215                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
3216                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
3217                 }
3218
3219                 break;
3220         }
3221 }
3222
3223 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
3224 {
3225         struct crypt_config *cc = ti->private;
3226
3227         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3228 }
3229
3230 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
3231 {
3232         struct crypt_config *cc = ti->private;
3233
3234         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
3235                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
3236                 return -EAGAIN;
3237         }
3238
3239         return 0;
3240 }
3241
3242 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
3243 {
3244         struct crypt_config *cc = ti->private;
3245
3246         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3247 }
3248
3249 /* Message interface
3250  *      key set <key>
3251  *      key wipe
3252  */
3253 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
3254                          char *result, unsigned maxlen)
3255 {
3256         struct crypt_config *cc = ti->private;
3257         int key_size, ret = -EINVAL;
3258
3259         if (argc < 2)
3260                 goto error;
3261
3262         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
3263                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
3264                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
3265                         return -EINVAL;
3266                 }
3267                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
3268                         /* The key size may not be changed. */
3269                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
3270                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
3271                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
3272                                 return -EINVAL;
3273                         }
3274
3275                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
3276                         if (ret)
3277                                 return ret;
3278                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
3279                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3280                         /* wipe the kernel key payload copy */
3281                         if (cc->key_string)
3282                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3283                         return ret;
3284                 }
3285                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe"))
3286                         return crypt_wipe_key(cc);
3287         }
3288
3289 error:
3290         DMWARN("unrecognised message received.");
3291         return -EINVAL;
3292 }
3293
3294 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
3295                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
3296 {
3297         struct crypt_config *cc = ti->private;
3298
3299         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
3300 }
3301
3302 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
3303 {
3304         struct crypt_config *cc = ti->private;
3305
3306         /*
3307          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
3308          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
3309          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
3310          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
3311          */
3312         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
3313
3314         limits->logical_block_size =
3315                 max_t(unsigned, limits->logical_block_size, cc->sector_size);
3316         limits->physical_block_size =
3317                 max_t(unsigned, limits->physical_block_size, cc->sector_size);
3318         limits->io_min = max_t(unsigned, limits->io_min, cc->sector_size);
3319 }
3320
3321 static struct target_type crypt_target = {
3322         .name   = "crypt",
3323         .version = {1, 21, 0},
3324         .module = THIS_MODULE,
3325         .ctr    = crypt_ctr,
3326         .dtr    = crypt_dtr,
3327         .map    = crypt_map,
3328         .status = crypt_status,
3329         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3330         .preresume = crypt_preresume,
3331         .resume = crypt_resume,
3332         .message = crypt_message,
3333         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3334         .io_hints = crypt_io_hints,
3335 };
3336
3337 static int __init dm_crypt_init(void)
3338 {
3339         int r;
3340
3341         r = dm_register_target(&crypt_target);
3342         if (r < 0)
3343                 DMERR("register failed %d", r);
3344
3345         return r;
3346 }
3347
3348 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3349 {
3350         dm_unregister_target(&crypt_target);
3351 }
3352
3353 module_init(dm_crypt_init);
3354 module_exit(dm_crypt_exit);
3355
3356 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3357 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3358 MODULE_LICENSE("GPL");