GNU Linux-libre 4.9.330-gnu1
[releases.git] / drivers / char / random.c
1 // SPDX-License-Identifier: (GPL-2.0 OR BSD-3-Clause)
2 /*
3  * Copyright (C) 2017-2022 Jason A. Donenfeld <Jason@zx2c4.com>. All Rights Reserved.
4  * Copyright Matt Mackall <mpm@selenic.com>, 2003, 2004, 2005
5  * Copyright Theodore Ts'o, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999. All rights reserved.
6  *
7  * This driver produces cryptographically secure pseudorandom data. It is divided
8  * into roughly six sections, each with a section header:
9  *
10  *   - Initialization and readiness waiting.
11  *   - Fast key erasure RNG, the "crng".
12  *   - Entropy accumulation and extraction routines.
13  *   - Entropy collection routines.
14  *   - Userspace reader/writer interfaces.
15  *   - Sysctl interface.
16  *
17  * The high level overview is that there is one input pool, into which
18  * various pieces of data are hashed. Prior to initialization, some of that
19  * data is then "credited" as having a certain number of bits of entropy.
20  * When enough bits of entropy are available, the hash is finalized and
21  * handed as a key to a stream cipher that expands it indefinitely for
22  * various consumers. This key is periodically refreshed as the various
23  * entropy collectors, described below, add data to the input pool.
24  */
25
26 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
27
28 #include <linux/utsname.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/kernel.h>
31 #include <linux/major.h>
32 #include <linux/string.h>
33 #include <linux/fcntl.h>
34 #include <linux/slab.h>
35 #include <linux/random.h>
36 #include <linux/poll.h>
37 #include <linux/init.h>
38 #include <linux/fs.h>
39 #include <linux/genhd.h>
40 #include <linux/interrupt.h>
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/spinlock.h>
44 #include <linux/kthread.h>
45 #include <linux/percpu.h>
46 #include <linux/ptrace.h>
47 #include <linux/kmemcheck.h>
48 #include <linux/workqueue.h>
49 #include <linux/irq.h>
50 #include <linux/ratelimit.h>
51 #include <linux/syscalls.h>
52 #include <linux/completion.h>
53 #include <linux/uuid.h>
54 #include <linux/siphash.h>
55 #include <linux/uio.h>
56 #include <crypto/chacha20.h>
57 #include <crypto/blake2s.h>
58 #include <asm/processor.h>
59 #include <asm/uaccess.h>
60 #include <asm/irq.h>
61 #include <asm/irq_regs.h>
62 #include <asm/io.h>
63
64 /*********************************************************************
65  *
66  * Initialization and readiness waiting.
67  *
68  * Much of the RNG infrastructure is devoted to various dependencies
69  * being able to wait until the RNG has collected enough entropy and
70  * is ready for safe consumption.
71  *
72  *********************************************************************/
73
74 /*
75  * crng_init is protected by base_crng->lock, and only increases
76  * its value (from empty->early->ready).
77  */
78 static enum {
79         CRNG_EMPTY = 0, /* Little to no entropy collected */
80         CRNG_EARLY = 1, /* At least POOL_EARLY_BITS collected */
81         CRNG_READY = 2  /* Fully initialized with POOL_READY_BITS collected */
82 } crng_init __read_mostly = CRNG_EMPTY;
83 #define crng_ready() (likely(crng_init >= CRNG_READY))
84 /* Various types of waiters for crng_init->CRNG_READY transition. */
85 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(crng_init_wait);
86 static struct fasync_struct *fasync;
87 static DEFINE_SPINLOCK(random_ready_chain_lock);
88 static RAW_NOTIFIER_HEAD(random_ready_chain);
89
90 /* Control how we warn userspace. */
91 static struct ratelimit_state urandom_warning =
92         RATELIMIT_STATE_INIT_FLAGS("urandom_warning", HZ, 3, RATELIMIT_MSG_ON_RELEASE);
93 static int ratelimit_disable __read_mostly =
94         IS_ENABLED(CONFIG_WARN_ALL_UNSEEDED_RANDOM);
95 module_param_named(ratelimit_disable, ratelimit_disable, int, 0644);
96 MODULE_PARM_DESC(ratelimit_disable, "Disable random ratelimit suppression");
97
98 /*
99  * Returns whether or not the input pool has been seeded and thus guaranteed
100  * to supply cryptographically secure random numbers. This applies to: the
101  * /dev/urandom device, the get_random_bytes function, and the get_random_{u32,
102  * ,u64,int,long} family of functions.
103  *
104  * Returns: true if the input pool has been seeded.
105  *          false if the input pool has not been seeded.
106  */
107 bool rng_is_initialized(void)
108 {
109         return crng_ready();
110 }
111 EXPORT_SYMBOL(rng_is_initialized);
112
113 /* Used by wait_for_random_bytes(), and considered an entropy collector, below. */
114 static void try_to_generate_entropy(void);
115
116 /*
117  * Wait for the input pool to be seeded and thus guaranteed to supply
118  * cryptographically secure random numbers. This applies to: the /dev/urandom
119  * device, the get_random_bytes function, and the get_random_{u32,u64,int,long}
120  * family of functions. Using any of these functions without first calling
121  * this function forfeits the guarantee of security.
122  *
123  * Returns: 0 if the input pool has been seeded.
124  *          -ERESTARTSYS if the function was interrupted by a signal.
125  */
126 int wait_for_random_bytes(void)
127 {
128         while (!crng_ready()) {
129                 int ret;
130
131                 try_to_generate_entropy();
132                 ret = wait_event_interruptible_timeout(crng_init_wait, crng_ready(), HZ);
133                 if (ret)
134                         return ret > 0 ? 0 : ret;
135         }
136         return 0;
137 }
138 EXPORT_SYMBOL(wait_for_random_bytes);
139
140 /*
141  * Add a callback function that will be invoked when the input
142  * pool is initialised.
143  *
144  * returns: 0 if callback is successfully added
145  *          -EALREADY if pool is already initialised (callback not called)
146  */
147 int __cold register_random_ready_notifier(struct notifier_block *nb)
148 {
149         unsigned long flags;
150         int ret = -EALREADY;
151
152         if (crng_ready())
153                 return ret;
154
155         spin_lock_irqsave(&random_ready_chain_lock, flags);
156         if (!crng_ready())
157                 ret = raw_notifier_chain_register(&random_ready_chain, nb);
158         spin_unlock_irqrestore(&random_ready_chain_lock, flags);
159         return ret;
160 }
161
162 /*
163  * Delete a previously registered readiness callback function.
164  */
165 int __cold unregister_random_ready_notifier(struct notifier_block *nb)
166 {
167         unsigned long flags;
168         int ret;
169
170         spin_lock_irqsave(&random_ready_chain_lock, flags);
171         ret = raw_notifier_chain_unregister(&random_ready_chain, nb);
172         spin_unlock_irqrestore(&random_ready_chain_lock, flags);
173         return ret;
174 }
175
176 static void __cold process_random_ready_list(void)
177 {
178         unsigned long flags;
179
180         spin_lock_irqsave(&random_ready_chain_lock, flags);
181         raw_notifier_call_chain(&random_ready_chain, 0, NULL);
182         spin_unlock_irqrestore(&random_ready_chain_lock, flags);
183 }
184
185 #define warn_unseeded_randomness() \
186         if (IS_ENABLED(CONFIG_WARN_ALL_UNSEEDED_RANDOM) && !crng_ready()) \
187                 printk_deferred(KERN_NOTICE "random: %s called from %pS with crng_init=%d\n", \
188                                 __func__, (void *)_RET_IP_, crng_init)
189
190
191 /*********************************************************************
192  *
193  * Fast key erasure RNG, the "crng".
194  *
195  * These functions expand entropy from the entropy extractor into
196  * long streams for external consumption using the "fast key erasure"
197  * RNG described at <https://blog.cr.yp.to/20170723-random.html>.
198  *
199  * There are a few exported interfaces for use by other drivers:
200  *
201  *      void get_random_bytes(void *buf, size_t len)
202  *      u32 get_random_u32()
203  *      u64 get_random_u64()
204  *      unsigned int get_random_int()
205  *      unsigned long get_random_long()
206  *
207  * These interfaces will return the requested number of random bytes
208  * into the given buffer or as a return value. This is equivalent to
209  * a read from /dev/urandom. The u32, u64, int, and long family of
210  * functions may be higher performance for one-off random integers,
211  * because they do a bit of buffering and do not invoke reseeding
212  * until the buffer is emptied.
213  *
214  *********************************************************************/
215
216 enum {
217         CRNG_RESEED_START_INTERVAL = HZ,
218         CRNG_RESEED_INTERVAL = 60 * HZ
219 };
220
221 static struct {
222         u8 key[CHACHA20_KEY_SIZE] __aligned(__alignof__(long));
223         unsigned long birth;
224         unsigned long generation;
225         spinlock_t lock;
226 } base_crng = {
227         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(base_crng.lock)
228 };
229
230 struct crng {
231         u8 key[CHACHA20_KEY_SIZE];
232         unsigned long generation;
233 };
234
235 static DEFINE_PER_CPU(struct crng, crngs) = {
236         .generation = ULONG_MAX
237 };
238
239 /* Used by crng_reseed() and crng_make_state() to extract a new seed from the input pool. */
240 static void extract_entropy(void *buf, size_t len);
241
242 /* This extracts a new crng key from the input pool. */
243 static void crng_reseed(void)
244 {
245         unsigned long flags;
246         unsigned long next_gen;
247         u8 key[CHACHA20_KEY_SIZE];
248
249         extract_entropy(key, sizeof(key));
250
251         /*
252          * We copy the new key into the base_crng, overwriting the old one,
253          * and update the generation counter. We avoid hitting ULONG_MAX,
254          * because the per-cpu crngs are initialized to ULONG_MAX, so this
255          * forces new CPUs that come online to always initialize.
256          */
257         spin_lock_irqsave(&base_crng.lock, flags);
258         memcpy(base_crng.key, key, sizeof(base_crng.key));
259         next_gen = base_crng.generation + 1;
260         if (next_gen == ULONG_MAX)
261                 ++next_gen;
262         WRITE_ONCE(base_crng.generation, next_gen);
263         WRITE_ONCE(base_crng.birth, jiffies);
264         if (!crng_ready())
265                 crng_init = CRNG_READY;
266         spin_unlock_irqrestore(&base_crng.lock, flags);
267         memzero_explicit(key, sizeof(key));
268 }
269
270 /*
271  * This generates a ChaCha block using the provided key, and then
272  * immediately overwites that key with half the block. It returns
273  * the resultant ChaCha state to the user, along with the second
274  * half of the block containing 32 bytes of random data that may
275  * be used; random_data_len may not be greater than 32.
276  *
277  * The returned ChaCha state contains within it a copy of the old
278  * key value, at index 4, so the state should always be zeroed out
279  * immediately after using in order to maintain forward secrecy.
280  * If the state cannot be erased in a timely manner, then it is
281  * safer to set the random_data parameter to &chacha_state[4] so
282  * that this function overwrites it before returning.
283  */
284 static void crng_fast_key_erasure(u8 key[CHACHA20_KEY_SIZE],
285                                   u32 chacha_state[CHACHA20_BLOCK_SIZE / sizeof(u32)],
286                                   u8 *random_data, size_t random_data_len)
287 {
288         u8 first_block[CHACHA20_BLOCK_SIZE];
289
290         BUG_ON(random_data_len > 32);
291
292         chacha_init_consts(chacha_state);
293         memcpy(&chacha_state[4], key, CHACHA20_KEY_SIZE);
294         memset(&chacha_state[12], 0, sizeof(u32) * 4);
295         chacha20_block(chacha_state, first_block);
296
297         memcpy(key, first_block, CHACHA20_KEY_SIZE);
298         memcpy(random_data, first_block + CHACHA20_KEY_SIZE, random_data_len);
299         memzero_explicit(first_block, sizeof(first_block));
300 }
301
302 /*
303  * Return whether the crng seed is considered to be sufficiently old
304  * that a reseeding is needed. This happens if the last reseeding
305  * was CRNG_RESEED_INTERVAL ago, or during early boot, at an interval
306  * proportional to the uptime.
307  */
308 static bool crng_has_old_seed(void)
309 {
310         static bool early_boot = true;
311         unsigned long interval = CRNG_RESEED_INTERVAL;
312
313         if (unlikely(READ_ONCE(early_boot))) {
314                 time64_t uptime = ktime_get_seconds();
315                 if (uptime >= CRNG_RESEED_INTERVAL / HZ * 2)
316                         WRITE_ONCE(early_boot, false);
317                 else
318                         interval = max_t(unsigned int, CRNG_RESEED_START_INTERVAL,
319                                          (unsigned int)uptime / 2 * HZ);
320         }
321         return time_is_before_jiffies(READ_ONCE(base_crng.birth) + interval);
322 }
323
324 /*
325  * This function returns a ChaCha state that you may use for generating
326  * random data. It also returns up to 32 bytes on its own of random data
327  * that may be used; random_data_len may not be greater than 32.
328  */
329 static void crng_make_state(u32 chacha_state[CHACHA20_BLOCK_SIZE / sizeof(u32)],
330                             u8 *random_data, size_t random_data_len)
331 {
332         unsigned long flags;
333         struct crng *crng;
334
335         BUG_ON(random_data_len > 32);
336
337         /*
338          * For the fast path, we check whether we're ready, unlocked first, and
339          * then re-check once locked later. In the case where we're really not
340          * ready, we do fast key erasure with the base_crng directly, extracting
341          * when crng_init is CRNG_EMPTY.
342          */
343         if (!crng_ready()) {
344                 bool ready;
345
346                 spin_lock_irqsave(&base_crng.lock, flags);
347                 ready = crng_ready();
348                 if (!ready) {
349                         if (crng_init == CRNG_EMPTY)
350                                 extract_entropy(base_crng.key, sizeof(base_crng.key));
351                         crng_fast_key_erasure(base_crng.key, chacha_state,
352                                               random_data, random_data_len);
353                 }
354                 spin_unlock_irqrestore(&base_crng.lock, flags);
355                 if (!ready)
356                         return;
357         }
358
359         /*
360          * If the base_crng is old enough, we reseed, which in turn bumps the
361          * generation counter that we check below.
362          */
363         if (unlikely(crng_has_old_seed()))
364                 crng_reseed();
365
366         local_irq_save(flags);
367         crng = raw_cpu_ptr(&crngs);
368
369         /*
370          * If our per-cpu crng is older than the base_crng, then it means
371          * somebody reseeded the base_crng. In that case, we do fast key
372          * erasure on the base_crng, and use its output as the new key
373          * for our per-cpu crng. This brings us up to date with base_crng.
374          */
375         if (unlikely(crng->generation != READ_ONCE(base_crng.generation))) {
376                 spin_lock(&base_crng.lock);
377                 crng_fast_key_erasure(base_crng.key, chacha_state,
378                                       crng->key, sizeof(crng->key));
379                 crng->generation = base_crng.generation;
380                 spin_unlock(&base_crng.lock);
381         }
382
383         /*
384          * Finally, when we've made it this far, our per-cpu crng has an up
385          * to date key, and we can do fast key erasure with it to produce
386          * some random data and a ChaCha state for the caller. All other
387          * branches of this function are "unlikely", so most of the time we
388          * should wind up here immediately.
389          */
390         crng_fast_key_erasure(crng->key, chacha_state, random_data, random_data_len);
391         local_irq_restore(flags);
392 }
393
394 static void _get_random_bytes(void *buf, size_t len)
395 {
396         u32 chacha_state[CHACHA20_BLOCK_SIZE / sizeof(u32)];
397         u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE];
398         size_t first_block_len;
399
400         if (!len)
401                 return;
402
403         first_block_len = min_t(size_t, 32, len);
404         crng_make_state(chacha_state, buf, first_block_len);
405         len -= first_block_len;
406         buf += first_block_len;
407
408         while (len) {
409                 if (len < CHACHA20_BLOCK_SIZE) {
410                         chacha20_block(chacha_state, tmp);
411                         memcpy(buf, tmp, len);
412                         memzero_explicit(tmp, sizeof(tmp));
413                         break;
414                 }
415
416                 chacha20_block(chacha_state, buf);
417                 if (unlikely(chacha_state[12] == 0))
418                         ++chacha_state[13];
419                 len -= CHACHA20_BLOCK_SIZE;
420                 buf += CHACHA20_BLOCK_SIZE;
421         }
422
423         memzero_explicit(chacha_state, sizeof(chacha_state));
424 }
425
426 /*
427  * This function is the exported kernel interface.  It returns some
428  * number of good random numbers, suitable for key generation, seeding
429  * TCP sequence numbers, etc.  It does not rely on the hardware random
430  * number generator.  For random bytes direct from the hardware RNG
431  * (when available), use get_random_bytes_arch(). In order to ensure
432  * that the randomness provided by this function is okay, the function
433  * wait_for_random_bytes() should be called and return 0 at least once
434  * at any point prior.
435  */
436 void get_random_bytes(void *buf, size_t len)
437 {
438         warn_unseeded_randomness();
439         _get_random_bytes(buf, len);
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes);
442
443 static ssize_t get_random_bytes_user(struct iov_iter *iter)
444 {
445         u32 chacha_state[CHACHA20_BLOCK_SIZE / sizeof(u32)];
446         u8 block[CHACHA20_BLOCK_SIZE];
447         size_t ret = 0, copied;
448
449         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
450                 return 0;
451
452         /*
453          * Immediately overwrite the ChaCha key at index 4 with random
454          * bytes, in case userspace causes copy_to_user() below to sleep
455          * forever, so that we still retain forward secrecy in that case.
456          */
457         crng_make_state(chacha_state, (u8 *)&chacha_state[4], CHACHA20_KEY_SIZE);
458         /*
459          * However, if we're doing a read of len <= 32, we don't need to
460          * use chacha_state after, so we can simply return those bytes to
461          * the user directly.
462          */
463         if (iov_iter_count(iter) <= CHACHA20_KEY_SIZE) {
464                 ret = copy_to_iter(&chacha_state[4], CHACHA20_KEY_SIZE, iter);
465                 goto out_zero_chacha;
466         }
467
468         for (;;) {
469                 chacha20_block(chacha_state, block);
470                 if (unlikely(chacha_state[12] == 0))
471                         ++chacha_state[13];
472
473                 copied = copy_to_iter(block, sizeof(block), iter);
474                 ret += copied;
475                 if (!iov_iter_count(iter) || copied != sizeof(block))
476                         break;
477
478                 BUILD_BUG_ON(PAGE_SIZE % sizeof(block) != 0);
479                 if (ret % PAGE_SIZE == 0) {
480                         if (signal_pending(current))
481                                 break;
482                         cond_resched();
483                 }
484         }
485
486         memzero_explicit(block, sizeof(block));
487 out_zero_chacha:
488         memzero_explicit(chacha_state, sizeof(chacha_state));
489         return ret ? ret : -EFAULT;
490 }
491
492 /*
493  * Batched entropy returns random integers. The quality of the random
494  * number is good as /dev/urandom. In order to ensure that the randomness
495  * provided by this function is okay, the function wait_for_random_bytes()
496  * should be called and return 0 at least once at any point prior.
497  */
498
499 #define DEFINE_BATCHED_ENTROPY(type)                                            \
500 struct batch_ ##type {                                                          \
501         /*                                                                      \
502          * We make this 1.5x a ChaCha block, so that we get the                 \
503          * remaining 32 bytes from fast key erasure, plus one full              \
504          * block from the detached ChaCha state. We can increase                \
505          * the size of this later if needed so long as we keep the              \
506          * formula of (integer_blocks + 0.5) * CHACHA20_BLOCK_SIZE.             \
507          */                                                                     \
508         type entropy[CHACHA20_BLOCK_SIZE * 3 / (2 * sizeof(type))];             \
509         unsigned long generation;                                               \
510         unsigned int position;                                                  \
511 };                                                                              \
512                                                                                 \
513 static DEFINE_PER_CPU(struct batch_ ##type, batched_entropy_ ##type) = {        \
514         .position = UINT_MAX                                                    \
515 };                                                                              \
516                                                                                 \
517 type get_random_ ##type(void)                                                   \
518 {                                                                               \
519         type ret;                                                               \
520         unsigned long flags;                                                    \
521         struct batch_ ##type *batch;                                            \
522         unsigned long next_gen;                                                 \
523                                                                                 \
524         warn_unseeded_randomness();                                             \
525                                                                                 \
526         if  (!crng_ready()) {                                                   \
527                 _get_random_bytes(&ret, sizeof(ret));                           \
528                 return ret;                                                     \
529         }                                                                       \
530                                                                                 \
531         local_irq_save(flags);          \
532         batch = raw_cpu_ptr(&batched_entropy_##type);                           \
533                                                                                 \
534         next_gen = READ_ONCE(base_crng.generation);                             \
535         if (batch->position >= ARRAY_SIZE(batch->entropy) ||                    \
536             next_gen != batch->generation) {                                    \
537                 _get_random_bytes(batch->entropy, sizeof(batch->entropy));      \
538                 batch->position = 0;                                            \
539                 batch->generation = next_gen;                                   \
540         }                                                                       \
541                                                                                 \
542         ret = batch->entropy[batch->position];                                  \
543         batch->entropy[batch->position] = 0;                                    \
544         ++batch->position;                                                      \
545         local_irq_restore(flags);               \
546         return ret;                                                             \
547 }                                                                               \
548 EXPORT_SYMBOL(get_random_ ##type);
549
550 DEFINE_BATCHED_ENTROPY(u64)
551 DEFINE_BATCHED_ENTROPY(u32)
552
553 #ifdef CONFIG_SMP
554 /*
555  * This function is called when the CPU is coming up, with entry
556  * CPUHP_RANDOM_PREPARE, which comes before CPUHP_WORKQUEUE_PREP.
557  */
558 int __cold random_prepare_cpu(unsigned int cpu)
559 {
560         /*
561          * When the cpu comes back online, immediately invalidate both
562          * the per-cpu crng and all batches, so that we serve fresh
563          * randomness.
564          */
565         per_cpu_ptr(&crngs, cpu)->generation = ULONG_MAX;
566         per_cpu_ptr(&batched_entropy_u32, cpu)->position = UINT_MAX;
567         per_cpu_ptr(&batched_entropy_u64, cpu)->position = UINT_MAX;
568         return 0;
569 }
570 #endif
571
572 /*
573  * This function will use the architecture-specific hardware random
574  * number generator if it is available. It is not recommended for
575  * use. Use get_random_bytes() instead. It returns the number of
576  * bytes filled in.
577  */
578 size_t __must_check get_random_bytes_arch(void *buf, size_t len)
579 {
580         size_t left = len;
581         u8 *p = buf;
582
583         while (left) {
584                 unsigned long v;
585                 size_t block_len = min_t(size_t, left, sizeof(unsigned long));
586
587                 if (!arch_get_random_long(&v))
588                         break;
589
590                 memcpy(p, &v, block_len);
591                 p += block_len;
592                 left -= block_len;
593         }
594
595         return len - left;
596 }
597 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes_arch);
598
599
600 /**********************************************************************
601  *
602  * Entropy accumulation and extraction routines.
603  *
604  * Callers may add entropy via:
605  *
606  *     static void mix_pool_bytes(const void *buf, size_t len)
607  *
608  * After which, if added entropy should be credited:
609  *
610  *     static void credit_init_bits(size_t bits)
611  *
612  * Finally, extract entropy via:
613  *
614  *     static void extract_entropy(void *buf, size_t len)
615  *
616  **********************************************************************/
617
618 enum {
619         POOL_BITS = BLAKE2S_HASH_SIZE * 8,
620         POOL_READY_BITS = POOL_BITS, /* When crng_init->CRNG_READY */
621         POOL_EARLY_BITS = POOL_READY_BITS / 2 /* When crng_init->CRNG_EARLY */
622 };
623
624 static struct {
625         struct blake2s_state hash;
626         spinlock_t lock;
627         unsigned int init_bits;
628 } input_pool = {
629         .hash.h = { BLAKE2S_IV0 ^ (0x01010000 | BLAKE2S_HASH_SIZE),
630                     BLAKE2S_IV1, BLAKE2S_IV2, BLAKE2S_IV3, BLAKE2S_IV4,
631                     BLAKE2S_IV5, BLAKE2S_IV6, BLAKE2S_IV7 },
632         .hash.outlen = BLAKE2S_HASH_SIZE,
633         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(input_pool.lock),
634 };
635
636 static void _mix_pool_bytes(const void *buf, size_t len)
637 {
638         blake2s_update(&input_pool.hash, buf, len);
639 }
640
641 /*
642  * This function adds bytes into the input pool. It does not
643  * update the initialization bit counter; the caller should call
644  * credit_init_bits if this is appropriate.
645  */
646 static void mix_pool_bytes(const void *buf, size_t len)
647 {
648         unsigned long flags;
649
650         spin_lock_irqsave(&input_pool.lock, flags);
651         _mix_pool_bytes(buf, len);
652         spin_unlock_irqrestore(&input_pool.lock, flags);
653 }
654
655 /*
656  * This is an HKDF-like construction for using the hashed collected entropy
657  * as a PRF key, that's then expanded block-by-block.
658  */
659 static void extract_entropy(void *buf, size_t len)
660 {
661         unsigned long flags;
662         u8 seed[BLAKE2S_HASH_SIZE], next_key[BLAKE2S_HASH_SIZE];
663         struct {
664                 unsigned long rdseed[32 / sizeof(long)];
665                 size_t counter;
666         } block;
667         size_t i;
668
669         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(block.rdseed); ++i) {
670                 if (!arch_get_random_seed_long(&block.rdseed[i]) &&
671                     !arch_get_random_long(&block.rdseed[i]))
672                         block.rdseed[i] = random_get_entropy();
673         }
674
675         spin_lock_irqsave(&input_pool.lock, flags);
676
677         /* seed = HASHPRF(last_key, entropy_input) */
678         blake2s_final(&input_pool.hash, seed);
679
680         /* next_key = HASHPRF(seed, RDSEED || 0) */
681         block.counter = 0;
682         blake2s(next_key, (u8 *)&block, seed, sizeof(next_key), sizeof(block), sizeof(seed));
683         blake2s_init_key(&input_pool.hash, BLAKE2S_HASH_SIZE, next_key, sizeof(next_key));
684
685         spin_unlock_irqrestore(&input_pool.lock, flags);
686         memzero_explicit(next_key, sizeof(next_key));
687
688         while (len) {
689                 i = min_t(size_t, len, BLAKE2S_HASH_SIZE);
690                 /* output = HASHPRF(seed, RDSEED || ++counter) */
691                 ++block.counter;
692                 blake2s(buf, (u8 *)&block, seed, i, sizeof(block), sizeof(seed));
693                 len -= i;
694                 buf += i;
695         }
696
697         memzero_explicit(seed, sizeof(seed));
698         memzero_explicit(&block, sizeof(block));
699 }
700
701 #define credit_init_bits(bits) if (!crng_ready()) _credit_init_bits(bits)
702
703 static void __cold _credit_init_bits(size_t bits)
704 {
705         unsigned int new, orig, add;
706         unsigned long flags;
707
708         if (!bits)
709                 return;
710
711         add = min_t(size_t, bits, POOL_BITS);
712
713         do {
714                 orig = READ_ONCE(input_pool.init_bits);
715                 new = min_t(unsigned int, POOL_BITS, orig + add);
716         } while (cmpxchg(&input_pool.init_bits, orig, new) != orig);
717
718         if (orig < POOL_READY_BITS && new >= POOL_READY_BITS) {
719                 crng_reseed(); /* Sets crng_init to CRNG_READY under base_crng.lock. */
720                 process_random_ready_list();
721                 wake_up_interruptible(&crng_init_wait);
722                 kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_IN);
723                 pr_notice("crng init done\n");
724                 if (urandom_warning.missed)
725                         pr_notice("%d urandom warning(s) missed due to ratelimiting\n",
726                                   urandom_warning.missed);
727         } else if (orig < POOL_EARLY_BITS && new >= POOL_EARLY_BITS) {
728                 spin_lock_irqsave(&base_crng.lock, flags);
729                 /* Check if crng_init is CRNG_EMPTY, to avoid race with crng_reseed(). */
730                 if (crng_init == CRNG_EMPTY) {
731                         extract_entropy(base_crng.key, sizeof(base_crng.key));
732                         crng_init = CRNG_EARLY;
733                 }
734                 spin_unlock_irqrestore(&base_crng.lock, flags);
735         }
736 }
737
738
739 /**********************************************************************
740  *
741  * Entropy collection routines.
742  *
743  * The following exported functions are used for pushing entropy into
744  * the above entropy accumulation routines:
745  *
746  *      void add_device_randomness(const void *buf, size_t len);
747  *      void add_hwgenerator_randomness(const void *buf, size_t len, size_t entropy);
748  *      void add_bootloader_randomness(const void *buf, size_t len);
749  *      void add_interrupt_randomness(int irq);
750  *      void add_input_randomness(unsigned int type, unsigned int code, unsigned int value);
751  *      void add_disk_randomness(struct gendisk *disk);
752  *
753  * add_device_randomness() adds data to the input pool that
754  * is likely to differ between two devices (or possibly even per boot).
755  * This would be things like MAC addresses or serial numbers, or the
756  * read-out of the RTC. This does *not* credit any actual entropy to
757  * the pool, but it initializes the pool to different values for devices
758  * that might otherwise be identical and have very little entropy
759  * available to them (particularly common in the embedded world).
760  *
761  * add_hwgenerator_randomness() is for true hardware RNGs, and will credit
762  * entropy as specified by the caller. If the entropy pool is full it will
763  * block until more entropy is needed.
764  *
765  * add_bootloader_randomness() is called by bootloader drivers, such as EFI
766  * and device tree, and credits its input depending on whether or not the
767  * configuration option CONFIG_RANDOM_TRUST_BOOTLOADER is set.
768  *
769  * add_interrupt_randomness() uses the interrupt timing as random
770  * inputs to the entropy pool. Using the cycle counters and the irq source
771  * as inputs, it feeds the input pool roughly once a second or after 64
772  * interrupts, crediting 1 bit of entropy for whichever comes first.
773  *
774  * add_input_randomness() uses the input layer interrupt timing, as well
775  * as the event type information from the hardware.
776  *
777  * add_disk_randomness() uses what amounts to the seek time of block
778  * layer request events, on a per-disk_devt basis, as input to the
779  * entropy pool. Note that high-speed solid state drives with very low
780  * seek times do not make for good sources of entropy, as their seek
781  * times are usually fairly consistent.
782  *
783  * The last two routines try to estimate how many bits of entropy
784  * to credit. They do this by keeping track of the first and second
785  * order deltas of the event timings.
786  *
787  **********************************************************************/
788
789 static bool trust_cpu __initdata = IS_ENABLED(CONFIG_RANDOM_TRUST_CPU);
790 static bool trust_bootloader __initdata = IS_ENABLED(CONFIG_RANDOM_TRUST_BOOTLOADER);
791 static int __init parse_trust_cpu(char *arg)
792 {
793         return kstrtobool(arg, &trust_cpu);
794 }
795 static int __init parse_trust_bootloader(char *arg)
796 {
797         return kstrtobool(arg, &trust_bootloader);
798 }
799 early_param("random.trust_cpu", parse_trust_cpu);
800 early_param("random.trust_bootloader", parse_trust_bootloader);
801
802 /*
803  * The first collection of entropy occurs at system boot while interrupts
804  * are still turned off. Here we push in latent entropy, RDSEED, a timestamp,
805  * utsname(), and the command line. Depending on the above configuration knob,
806  * RDSEED may be considered sufficient for initialization. Note that much
807  * earlier setup may already have pushed entropy into the input pool by the
808  * time we get here.
809  */
810 int __init random_init(const char *command_line)
811 {
812         ktime_t now = ktime_get_real();
813         unsigned int i, arch_bits;
814         unsigned long entropy;
815
816 #if defined(LATENT_ENTROPY_PLUGIN)
817         static const u8 compiletime_seed[BLAKE2S_BLOCK_SIZE] __initconst __latent_entropy;
818         _mix_pool_bytes(compiletime_seed, sizeof(compiletime_seed));
819 #endif
820
821         for (i = 0, arch_bits = BLAKE2S_BLOCK_SIZE * 8;
822              i < BLAKE2S_BLOCK_SIZE; i += sizeof(entropy)) {
823                 if (!arch_get_random_seed_long_early(&entropy) &&
824                     !arch_get_random_long_early(&entropy)) {
825                         entropy = random_get_entropy();
826                         arch_bits -= sizeof(entropy) * 8;
827                 }
828                 _mix_pool_bytes(&entropy, sizeof(entropy));
829         }
830         _mix_pool_bytes(&now, sizeof(now));
831         _mix_pool_bytes(utsname(), sizeof(*(utsname())));
832         _mix_pool_bytes(command_line, strlen(command_line));
833         add_latent_entropy();
834
835         if (crng_ready())
836                 crng_reseed();
837         else if (trust_cpu)
838                 _credit_init_bits(arch_bits);
839
840         return 0;
841 }
842
843 /*
844  * Add device- or boot-specific data to the input pool to help
845  * initialize it.
846  *
847  * None of this adds any entropy; it is meant to avoid the problem of
848  * the entropy pool having similar initial state across largely
849  * identical devices.
850  */
851 void add_device_randomness(const void *buf, size_t len)
852 {
853         unsigned long entropy = random_get_entropy();
854         unsigned long flags;
855
856         spin_lock_irqsave(&input_pool.lock, flags);
857         _mix_pool_bytes(&entropy, sizeof(entropy));
858         _mix_pool_bytes(buf, len);
859         spin_unlock_irqrestore(&input_pool.lock, flags);
860 }
861 EXPORT_SYMBOL(add_device_randomness);
862
863 /*
864  * Interface for in-kernel drivers of true hardware RNGs.
865  * Those devices may produce endless random bits and will be throttled
866  * when our pool is full.
867  */
868 void add_hwgenerator_randomness(const void *buf, size_t len, size_t entropy)
869 {
870         mix_pool_bytes(buf, len);
871         credit_init_bits(entropy);
872
873         /*
874          * Throttle writing to once every CRNG_RESEED_INTERVAL, unless
875          * we're not yet initialized.
876          */
877         if (!kthread_should_stop() && crng_ready())
878                 schedule_timeout_interruptible(CRNG_RESEED_INTERVAL);
879 }
880 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_hwgenerator_randomness);
881
882 /*
883  * Handle random seed passed by bootloader, and credit it if
884  * CONFIG_RANDOM_TRUST_BOOTLOADER is set.
885  */
886 void __init add_bootloader_randomness(const void *buf, size_t len)
887 {
888         mix_pool_bytes(buf, len);
889         if (trust_bootloader)
890                 credit_init_bits(len * 8);
891 }
892
893 struct fast_pool {
894         struct work_struct mix;
895         unsigned long pool[4];
896         unsigned long last;
897         unsigned int count;
898 };
899
900 static DEFINE_PER_CPU(struct fast_pool, irq_randomness) = {
901 #ifdef CONFIG_64BIT
902 #define FASTMIX_PERM SIPHASH_PERMUTATION
903         .pool = { SIPHASH_CONST_0, SIPHASH_CONST_1, SIPHASH_CONST_2, SIPHASH_CONST_3 }
904 #else
905 #define FASTMIX_PERM HSIPHASH_PERMUTATION
906         .pool = { HSIPHASH_CONST_0, HSIPHASH_CONST_1, HSIPHASH_CONST_2, HSIPHASH_CONST_3 }
907 #endif
908 };
909
910 /*
911  * This is [Half]SipHash-1-x, starting from an empty key. Because
912  * the key is fixed, it assumes that its inputs are non-malicious,
913  * and therefore this has no security on its own. s represents the
914  * four-word SipHash state, while v represents a two-word input.
915  */
916 static void fast_mix(unsigned long s[4], unsigned long v1, unsigned long v2)
917 {
918         s[3] ^= v1;
919         FASTMIX_PERM(s[0], s[1], s[2], s[3]);
920         s[0] ^= v1;
921         s[3] ^= v2;
922         FASTMIX_PERM(s[0], s[1], s[2], s[3]);
923         s[0] ^= v2;
924 }
925
926 #ifdef CONFIG_SMP
927 /*
928  * This function is called when the CPU has just come online, with
929  * entry CPUHP_AP_RANDOM_ONLINE, just after CPUHP_AP_WORKQUEUE_ONLINE.
930  */
931 int __cold random_online_cpu(unsigned int cpu)
932 {
933         /*
934          * During CPU shutdown and before CPU onlining, add_interrupt_
935          * randomness() may schedule mix_interrupt_randomness(), and
936          * set the MIX_INFLIGHT flag. However, because the worker can
937          * be scheduled on a different CPU during this period, that
938          * flag will never be cleared. For that reason, we zero out
939          * the flag here, which runs just after workqueues are onlined
940          * for the CPU again. This also has the effect of setting the
941          * irq randomness count to zero so that new accumulated irqs
942          * are fresh.
943          */
944         per_cpu_ptr(&irq_randomness, cpu)->count = 0;
945         return 0;
946 }
947 #endif
948
949 static void mix_interrupt_randomness(struct work_struct *work)
950 {
951         struct fast_pool *fast_pool = container_of(work, struct fast_pool, mix);
952         /*
953          * The size of the copied stack pool is explicitly 2 longs so that we
954          * only ever ingest half of the siphash output each time, retaining
955          * the other half as the next "key" that carries over. The entropy is
956          * supposed to be sufficiently dispersed between bits so on average
957          * we don't wind up "losing" some.
958          */
959         unsigned long pool[2];
960         unsigned int count;
961
962         /* Check to see if we're running on the wrong CPU due to hotplug. */
963         local_irq_disable();
964         if (fast_pool != this_cpu_ptr(&irq_randomness)) {
965                 local_irq_enable();
966                 return;
967         }
968
969         /*
970          * Copy the pool to the stack so that the mixer always has a
971          * consistent view, before we reenable irqs again.
972          */
973         memcpy(pool, fast_pool->pool, sizeof(pool));
974         count = fast_pool->count;
975         fast_pool->count = 0;
976         fast_pool->last = jiffies;
977         local_irq_enable();
978
979         mix_pool_bytes(pool, sizeof(pool));
980         credit_init_bits(max(1u, (count & U16_MAX) / 64));
981
982         memzero_explicit(pool, sizeof(pool));
983 }
984
985 void add_interrupt_randomness(int irq)
986 {
987         enum { MIX_INFLIGHT = 1U << 31 };
988         unsigned long entropy = random_get_entropy();
989         struct fast_pool *fast_pool = this_cpu_ptr(&irq_randomness);
990         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
991         unsigned int new_count;
992
993         fast_mix(fast_pool->pool, entropy,
994                  (regs ? instruction_pointer(regs) : _RET_IP_) ^ swab(irq));
995         new_count = ++fast_pool->count;
996
997         if (new_count & MIX_INFLIGHT)
998                 return;
999
1000         if (new_count < 1024 && !time_is_before_jiffies(fast_pool->last + HZ))
1001                 return;
1002
1003         if (unlikely(!fast_pool->mix.func))
1004                 INIT_WORK(&fast_pool->mix, mix_interrupt_randomness);
1005         fast_pool->count |= MIX_INFLIGHT;
1006         queue_work_on(raw_smp_processor_id(), system_highpri_wq, &fast_pool->mix);
1007 }
1008 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_interrupt_randomness);
1009
1010 /* There is one of these per entropy source */
1011 struct timer_rand_state {
1012         unsigned long last_time;
1013         long last_delta, last_delta2;
1014 };
1015
1016 /*
1017  * This function adds entropy to the entropy "pool" by using timing
1018  * delays. It uses the timer_rand_state structure to make an estimate
1019  * of how many bits of entropy this call has added to the pool. The
1020  * value "num" is also added to the pool; it should somehow describe
1021  * the type of event that just happened.
1022  */
1023 static void add_timer_randomness(struct timer_rand_state *state, unsigned int num)
1024 {
1025         unsigned long entropy = random_get_entropy(), now = jiffies, flags;
1026         long delta, delta2, delta3;
1027         unsigned int bits;
1028
1029         /*
1030          * If we're in a hard IRQ, add_interrupt_randomness() will be called
1031          * sometime after, so mix into the fast pool.
1032          */
1033         if (in_irq()) {
1034                 fast_mix(this_cpu_ptr(&irq_randomness)->pool, entropy, num);
1035         } else {
1036                 spin_lock_irqsave(&input_pool.lock, flags);
1037                 _mix_pool_bytes(&entropy, sizeof(entropy));
1038                 _mix_pool_bytes(&num, sizeof(num));
1039                 spin_unlock_irqrestore(&input_pool.lock, flags);
1040         }
1041
1042         if (crng_ready())
1043                 return;
1044
1045         /*
1046          * Calculate number of bits of randomness we probably added.
1047          * We take into account the first, second and third-order deltas
1048          * in order to make our estimate.
1049          */
1050         delta = now - READ_ONCE(state->last_time);
1051         WRITE_ONCE(state->last_time, now);
1052
1053         delta2 = delta - READ_ONCE(state->last_delta);
1054         WRITE_ONCE(state->last_delta, delta);
1055
1056         delta3 = delta2 - READ_ONCE(state->last_delta2);
1057         WRITE_ONCE(state->last_delta2, delta2);
1058
1059         if (delta < 0)
1060                 delta = -delta;
1061         if (delta2 < 0)
1062                 delta2 = -delta2;
1063         if (delta3 < 0)
1064                 delta3 = -delta3;
1065         if (delta > delta2)
1066                 delta = delta2;
1067         if (delta > delta3)
1068                 delta = delta3;
1069
1070         /*
1071          * delta is now minimum absolute delta. Round down by 1 bit
1072          * on general principles, and limit entropy estimate to 11 bits.
1073          */
1074         bits = min(fls(delta >> 1), 11);
1075
1076         /*
1077          * As mentioned above, if we're in a hard IRQ, add_interrupt_randomness()
1078          * will run after this, which uses a different crediting scheme of 1 bit
1079          * per every 64 interrupts. In order to let that function do accounting
1080          * close to the one in this function, we credit a full 64/64 bit per bit,
1081          * and then subtract one to account for the extra one added.
1082          */
1083         if (in_irq())
1084                 this_cpu_ptr(&irq_randomness)->count += max(1u, bits * 64) - 1;
1085         else
1086                 _credit_init_bits(bits);
1087 }
1088
1089 void add_input_randomness(unsigned int type, unsigned int code, unsigned int value)
1090 {
1091         static unsigned char last_value;
1092         static struct timer_rand_state input_timer_state = { INITIAL_JIFFIES };
1093
1094         /* Ignore autorepeat and the like. */
1095         if (value == last_value)
1096                 return;
1097
1098         last_value = value;
1099         add_timer_randomness(&input_timer_state,
1100                              (type << 4) ^ code ^ (code >> 4) ^ value);
1101 }
1102 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_input_randomness);
1103
1104 #ifdef CONFIG_BLOCK
1105 void add_disk_randomness(struct gendisk *disk)
1106 {
1107         if (!disk || !disk->random)
1108                 return;
1109         /* First major is 1, so we get >= 0x200 here. */
1110         add_timer_randomness(disk->random, 0x100 + disk_devt(disk));
1111 }
1112 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_disk_randomness);
1113
1114 void __cold rand_initialize_disk(struct gendisk *disk)
1115 {
1116         struct timer_rand_state *state;
1117
1118         /*
1119          * If kzalloc returns null, we just won't use that entropy
1120          * source.
1121          */
1122         state = kzalloc(sizeof(struct timer_rand_state), GFP_KERNEL);
1123         if (state) {
1124                 state->last_time = INITIAL_JIFFIES;
1125                 disk->random = state;
1126         }
1127 }
1128 #endif
1129
1130 /*
1131  * Each time the timer fires, we expect that we got an unpredictable
1132  * jump in the cycle counter. Even if the timer is running on another
1133  * CPU, the timer activity will be touching the stack of the CPU that is
1134  * generating entropy..
1135  *
1136  * Note that we don't re-arm the timer in the timer itself - we are
1137  * happy to be scheduled away, since that just makes the load more
1138  * complex, but we do not want the timer to keep ticking unless the
1139  * entropy loop is running.
1140  *
1141  * So the re-arming always happens in the entropy loop itself.
1142  */
1143 static void __cold entropy_timer(unsigned long data)
1144 {
1145         credit_init_bits(1);
1146 }
1147
1148 /*
1149  * If we have an actual cycle counter, see if we can
1150  * generate enough entropy with timing noise
1151  */
1152 static void __cold try_to_generate_entropy(void)
1153 {
1154         struct {
1155                 unsigned long entropy;
1156                 struct timer_list timer;
1157         } stack;
1158
1159         stack.entropy = random_get_entropy();
1160
1161         /* Slow counter - or none. Don't even bother */
1162         if (stack.entropy == random_get_entropy())
1163                 return;
1164
1165         __setup_timer_on_stack(&stack.timer, entropy_timer, 0, 0);
1166         while (!crng_ready() && !signal_pending(current)) {
1167                 if (!timer_pending(&stack.timer))
1168                         mod_timer(&stack.timer, jiffies + 1);
1169                 mix_pool_bytes(&stack.entropy, sizeof(stack.entropy));
1170                 schedule();
1171                 stack.entropy = random_get_entropy();
1172         }
1173
1174         del_timer_sync(&stack.timer);
1175         destroy_timer_on_stack(&stack.timer);
1176         mix_pool_bytes(&stack.entropy, sizeof(stack.entropy));
1177 }
1178
1179
1180 /**********************************************************************
1181  *
1182  * Userspace reader/writer interfaces.
1183  *
1184  * getrandom(2) is the primary modern interface into the RNG and should
1185  * be used in preference to anything else.
1186  *
1187  * Reading from /dev/random has the same functionality as calling
1188  * getrandom(2) with flags=0. In earlier versions, however, it had
1189  * vastly different semantics and should therefore be avoided, to
1190  * prevent backwards compatibility issues.
1191  *
1192  * Reading from /dev/urandom has the same functionality as calling
1193  * getrandom(2) with flags=GRND_INSECURE. Because it does not block
1194  * waiting for the RNG to be ready, it should not be used.
1195  *
1196  * Writing to either /dev/random or /dev/urandom adds entropy to
1197  * the input pool but does not credit it.
1198  *
1199  * Polling on /dev/random indicates when the RNG is initialized, on
1200  * the read side, and when it wants new entropy, on the write side.
1201  *
1202  * Both /dev/random and /dev/urandom have the same set of ioctls for
1203  * adding entropy, getting the entropy count, zeroing the count, and
1204  * reseeding the crng.
1205  *
1206  **********************************************************************/
1207
1208 SYSCALL_DEFINE3(getrandom, char __user *, ubuf, size_t, len, unsigned int, flags)
1209 {
1210         struct iov_iter iter;
1211         struct iovec iov;
1212         int ret;
1213
1214         if (flags & ~(GRND_NONBLOCK | GRND_RANDOM | GRND_INSECURE))
1215                 return -EINVAL;
1216
1217         /*
1218          * Requesting insecure and blocking randomness at the same time makes
1219          * no sense.
1220          */
1221         if ((flags & (GRND_INSECURE | GRND_RANDOM)) == (GRND_INSECURE | GRND_RANDOM))
1222                 return -EINVAL;
1223
1224         if (!crng_ready() && !(flags & GRND_INSECURE)) {
1225                 if (flags & GRND_NONBLOCK)
1226                         return -EAGAIN;
1227                 ret = wait_for_random_bytes();
1228                 if (unlikely(ret))
1229                         return ret;
1230         }
1231
1232         ret = import_single_range(READ, ubuf, len, &iov, &iter);
1233         if (unlikely(ret))
1234                 return ret;
1235         return get_random_bytes_user(&iter);
1236 }
1237
1238 static unsigned int random_poll(struct file *file, poll_table *wait)
1239 {
1240         poll_wait(file, &crng_init_wait, wait);
1241         return crng_ready() ? POLLIN | POLLRDNORM : POLLOUT | POLLWRNORM;
1242 }
1243
1244 static ssize_t write_pool_user(struct iov_iter *iter)
1245 {
1246         u8 block[BLAKE2S_BLOCK_SIZE];
1247         ssize_t ret = 0;
1248         size_t copied;
1249
1250         if (unlikely(!iov_iter_count(iter)))
1251                 return 0;
1252
1253         for (;;) {
1254                 copied = copy_from_iter(block, sizeof(block), iter);
1255                 ret += copied;
1256                 mix_pool_bytes(block, copied);
1257                 if (!iov_iter_count(iter) || copied != sizeof(block))
1258                         break;
1259
1260                 BUILD_BUG_ON(PAGE_SIZE % sizeof(block) != 0);
1261                 if (ret % PAGE_SIZE == 0) {
1262                         if (signal_pending(current))
1263                                 break;
1264                         cond_resched();
1265                 }
1266         }
1267
1268         memzero_explicit(block, sizeof(block));
1269         return ret ? ret : -EFAULT;
1270 }
1271
1272 static ssize_t random_write_iter(struct kiocb *kiocb, struct iov_iter *iter)
1273 {
1274         return write_pool_user(iter);
1275 }
1276
1277 static ssize_t urandom_read_iter(struct kiocb *kiocb, struct iov_iter *iter)
1278 {
1279         static int maxwarn = 10;
1280
1281         if (!crng_ready()) {
1282                 if (!ratelimit_disable && maxwarn <= 0)
1283                         ++urandom_warning.missed;
1284                 else if (ratelimit_disable || __ratelimit(&urandom_warning)) {
1285                         --maxwarn;
1286                         pr_notice("%s: uninitialized urandom read (%zu bytes read)\n",
1287                                   current->comm, iov_iter_count(iter));
1288                 }
1289         }
1290
1291         return get_random_bytes_user(iter);
1292 }
1293
1294 static ssize_t random_read_iter(struct kiocb *kiocb, struct iov_iter *iter)
1295 {
1296         int ret;
1297
1298         ret = wait_for_random_bytes();
1299         if (ret != 0)
1300                 return ret;
1301         return get_random_bytes_user(iter);
1302 }
1303
1304 static long random_ioctl(struct file *f, unsigned int cmd, unsigned long arg)
1305 {
1306         int __user *p = (int __user *)arg;
1307         int ent_count;
1308
1309         switch (cmd) {
1310         case RNDGETENTCNT:
1311                 /* Inherently racy, no point locking. */
1312                 if (put_user(input_pool.init_bits, p))
1313                         return -EFAULT;
1314                 return 0;
1315         case RNDADDTOENTCNT:
1316                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1317                         return -EPERM;
1318                 if (get_user(ent_count, p))
1319                         return -EFAULT;
1320                 if (ent_count < 0)
1321                         return -EINVAL;
1322                 credit_init_bits(ent_count);
1323                 return 0;
1324         case RNDADDENTROPY: {
1325                 struct iov_iter iter;
1326                 struct iovec iov;
1327                 ssize_t ret;
1328                 int len;
1329
1330                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1331                         return -EPERM;
1332                 if (get_user(ent_count, p++))
1333                         return -EFAULT;
1334                 if (ent_count < 0)
1335                         return -EINVAL;
1336                 if (get_user(len, p++))
1337                         return -EFAULT;
1338                 ret = import_single_range(WRITE, p, len, &iov, &iter);
1339                 if (unlikely(ret))
1340                         return ret;
1341                 ret = write_pool_user(&iter);
1342                 if (unlikely(ret < 0))
1343                         return ret;
1344                 /* Since we're crediting, enforce that it was all written into the pool. */
1345                 if (unlikely(ret != len))
1346                         return -EFAULT;
1347                 credit_init_bits(ent_count);
1348                 return 0;
1349         }
1350         case RNDZAPENTCNT:
1351         case RNDCLEARPOOL:
1352                 /* No longer has any effect. */
1353                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1354                         return -EPERM;
1355                 return 0;
1356         case RNDRESEEDCRNG:
1357                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1358                         return -EPERM;
1359                 if (!crng_ready())
1360                         return -ENODATA;
1361                 crng_reseed();
1362                 return 0;
1363         default:
1364                 return -EINVAL;
1365         }
1366 }
1367
1368 static int random_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
1369 {
1370         return fasync_helper(fd, filp, on, &fasync);
1371 }
1372
1373 const struct file_operations random_fops = {
1374         .read_iter = random_read_iter,
1375         .write_iter = random_write_iter,
1376         .poll = random_poll,
1377         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1378         .fasync = random_fasync,
1379         .llseek = noop_llseek,
1380         .splice_read = generic_file_splice_read,
1381         .splice_write = iter_file_splice_write,
1382 };
1383
1384 const struct file_operations urandom_fops = {
1385         .read_iter = urandom_read_iter,
1386         .write_iter = random_write_iter,
1387         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1388         .fasync = random_fasync,
1389         .llseek = noop_llseek,
1390         .splice_read = generic_file_splice_read,
1391         .splice_write = iter_file_splice_write,
1392 };
1393
1394
1395 /********************************************************************
1396  *
1397  * Sysctl interface.
1398  *
1399  * These are partly unused legacy knobs with dummy values to not break
1400  * userspace and partly still useful things. They are usually accessible
1401  * in /proc/sys/kernel/random/ and are as follows:
1402  *
1403  * - boot_id - a UUID representing the current boot.
1404  *
1405  * - uuid - a random UUID, different each time the file is read.
1406  *
1407  * - poolsize - the number of bits of entropy that the input pool can
1408  *   hold, tied to the POOL_BITS constant.
1409  *
1410  * - entropy_avail - the number of bits of entropy currently in the
1411  *   input pool. Always <= poolsize.
1412  *
1413  * - write_wakeup_threshold - the amount of entropy in the input pool
1414  *   below which write polls to /dev/random will unblock, requesting
1415  *   more entropy, tied to the POOL_READY_BITS constant. It is writable
1416  *   to avoid breaking old userspaces, but writing to it does not
1417  *   change any behavior of the RNG.
1418  *
1419  * - urandom_min_reseed_secs - fixed to the value CRNG_RESEED_INTERVAL.
1420  *   It is writable to avoid breaking old userspaces, but writing
1421  *   to it does not change any behavior of the RNG.
1422  *
1423  ********************************************************************/
1424
1425 #ifdef CONFIG_SYSCTL
1426
1427 #include <linux/sysctl.h>
1428
1429 static int sysctl_random_min_urandom_seed = CRNG_RESEED_INTERVAL / HZ;
1430 static int sysctl_random_write_wakeup_bits = POOL_READY_BITS;
1431 static int sysctl_poolsize = POOL_BITS;
1432 static u8 sysctl_bootid[UUID_SIZE];
1433
1434 /*
1435  * This function is used to return both the bootid UUID, and random
1436  * UUID. The difference is in whether table->data is NULL; if it is,
1437  * then a new UUID is generated and returned to the user.
1438  */
1439 static int proc_do_uuid(struct ctl_table *table, int write, void __user *buf,
1440                         size_t *lenp, loff_t *ppos)
1441 {
1442         u8 tmp_uuid[UUID_SIZE], *uuid;
1443         char uuid_string[UUID_STRING_LEN + 1];
1444         struct ctl_table fake_table = {
1445                 .data = uuid_string,
1446                 .maxlen = UUID_STRING_LEN
1447         };
1448
1449         if (write)
1450                 return -EPERM;
1451
1452         uuid = table->data;
1453         if (!uuid) {
1454                 uuid = tmp_uuid;
1455                 generate_random_uuid(uuid);
1456         } else {
1457                 static DEFINE_SPINLOCK(bootid_spinlock);
1458
1459                 spin_lock(&bootid_spinlock);
1460                 if (!uuid[8])
1461                         generate_random_uuid(uuid);
1462                 spin_unlock(&bootid_spinlock);
1463         }
1464
1465         snprintf(uuid_string, sizeof(uuid_string), "%pU", uuid);
1466         return proc_dostring(&fake_table, 0, buf, lenp, ppos);
1467 }
1468
1469 /* The same as proc_dointvec, but writes don't change anything. */
1470 static int proc_do_rointvec(struct ctl_table *table, int write, void __user *buf,
1471                             size_t *lenp, loff_t *ppos)
1472 {
1473         return write ? 0 : proc_dointvec(table, 0, buf, lenp, ppos);
1474 }
1475
1476 extern struct ctl_table random_table[];
1477 struct ctl_table random_table[] = {
1478         {
1479                 .procname       = "poolsize",
1480                 .data           = &sysctl_poolsize,
1481                 .maxlen         = sizeof(int),
1482                 .mode           = 0444,
1483                 .proc_handler   = proc_dointvec,
1484         },
1485         {
1486                 .procname       = "entropy_avail",
1487                 .data           = &input_pool.init_bits,
1488                 .maxlen         = sizeof(int),
1489                 .mode           = 0444,
1490                 .proc_handler   = proc_dointvec,
1491         },
1492         {
1493                 .procname       = "write_wakeup_threshold",
1494                 .data           = &sysctl_random_write_wakeup_bits,
1495                 .maxlen         = sizeof(int),
1496                 .mode           = 0644,
1497                 .proc_handler   = proc_do_rointvec,
1498         },
1499         {
1500                 .procname       = "urandom_min_reseed_secs",
1501                 .data           = &sysctl_random_min_urandom_seed,
1502                 .maxlen         = sizeof(int),
1503                 .mode           = 0644,
1504                 .proc_handler   = proc_do_rointvec,
1505         },
1506         {
1507                 .procname       = "boot_id",
1508                 .data           = &sysctl_bootid,
1509                 .mode           = 0444,
1510                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
1511         },
1512         {
1513                 .procname       = "uuid",
1514                 .mode           = 0444,
1515                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
1516         },
1517         { }
1518 };
1519 #endif  /* CONFIG_SYSCTL */