GNU Linux-libre 4.9.296-gnu1
[releases.git] / drivers / char / random.c
1 /*
2  * random.c -- A strong random number generator
3  *
4  * Copyright Matt Mackall <mpm@selenic.com>, 2003, 2004, 2005
5  *
6  * Copyright Theodore Ts'o, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999.  All
7  * rights reserved.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, and the entire permission notice in its entirety,
14  *    including the disclaimer of warranties.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote
19  *    products derived from this software without specific prior
20  *    written permission.
21  *
22  * ALTERNATIVELY, this product may be distributed under the terms of
23  * the GNU General Public License, in which case the provisions of the GPL are
24  * required INSTEAD OF the above restrictions.  (This clause is
25  * necessary due to a potential bad interaction between the GPL and
26  * the restrictions contained in a BSD-style copyright.)
27  *
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
29  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
30  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, ALL OF
31  * WHICH ARE HEREBY DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE
32  * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
33  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT
34  * OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR
35  * BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
36  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
37  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE
38  * USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF NOT ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH
39  * DAMAGE.
40  */
41
42 /*
43  * (now, with legal B.S. out of the way.....)
44  *
45  * This routine gathers environmental noise from device drivers, etc.,
46  * and returns good random numbers, suitable for cryptographic use.
47  * Besides the obvious cryptographic uses, these numbers are also good
48  * for seeding TCP sequence numbers, and other places where it is
49  * desirable to have numbers which are not only random, but hard to
50  * predict by an attacker.
51  *
52  * Theory of operation
53  * ===================
54  *
55  * Computers are very predictable devices.  Hence it is extremely hard
56  * to produce truly random numbers on a computer --- as opposed to
57  * pseudo-random numbers, which can easily generated by using a
58  * algorithm.  Unfortunately, it is very easy for attackers to guess
59  * the sequence of pseudo-random number generators, and for some
60  * applications this is not acceptable.  So instead, we must try to
61  * gather "environmental noise" from the computer's environment, which
62  * must be hard for outside attackers to observe, and use that to
63  * generate random numbers.  In a Unix environment, this is best done
64  * from inside the kernel.
65  *
66  * Sources of randomness from the environment include inter-keyboard
67  * timings, inter-interrupt timings from some interrupts, and other
68  * events which are both (a) non-deterministic and (b) hard for an
69  * outside observer to measure.  Randomness from these sources are
70  * added to an "entropy pool", which is mixed using a CRC-like function.
71  * This is not cryptographically strong, but it is adequate assuming
72  * the randomness is not chosen maliciously, and it is fast enough that
73  * the overhead of doing it on every interrupt is very reasonable.
74  * As random bytes are mixed into the entropy pool, the routines keep
75  * an *estimate* of how many bits of randomness have been stored into
76  * the random number generator's internal state.
77  *
78  * When random bytes are desired, they are obtained by taking the SHA
79  * hash of the contents of the "entropy pool".  The SHA hash avoids
80  * exposing the internal state of the entropy pool.  It is believed to
81  * be computationally infeasible to derive any useful information
82  * about the input of SHA from its output.  Even if it is possible to
83  * analyze SHA in some clever way, as long as the amount of data
84  * returned from the generator is less than the inherent entropy in
85  * the pool, the output data is totally unpredictable.  For this
86  * reason, the routine decreases its internal estimate of how many
87  * bits of "true randomness" are contained in the entropy pool as it
88  * outputs random numbers.
89  *
90  * If this estimate goes to zero, the routine can still generate
91  * random numbers; however, an attacker may (at least in theory) be
92  * able to infer the future output of the generator from prior
93  * outputs.  This requires successful cryptanalysis of SHA, which is
94  * not believed to be feasible, but there is a remote possibility.
95  * Nonetheless, these numbers should be useful for the vast majority
96  * of purposes.
97  *
98  * Exported interfaces ---- output
99  * ===============================
100  *
101  * There are three exported interfaces; the first is one designed to
102  * be used from within the kernel:
103  *
104  *      void get_random_bytes(void *buf, int nbytes);
105  *
106  * This interface will return the requested number of random bytes,
107  * and place it in the requested buffer.
108  *
109  * The two other interfaces are two character devices /dev/random and
110  * /dev/urandom.  /dev/random is suitable for use when very high
111  * quality randomness is desired (for example, for key generation or
112  * one-time pads), as it will only return a maximum of the number of
113  * bits of randomness (as estimated by the random number generator)
114  * contained in the entropy pool.
115  *
116  * The /dev/urandom device does not have this limit, and will return
117  * as many bytes as are requested.  As more and more random bytes are
118  * requested without giving time for the entropy pool to recharge,
119  * this will result in random numbers that are merely cryptographically
120  * strong.  For many applications, however, this is acceptable.
121  *
122  * Exported interfaces ---- input
123  * ==============================
124  *
125  * The current exported interfaces for gathering environmental noise
126  * from the devices are:
127  *
128  *      void add_device_randomness(const void *buf, unsigned int size);
129  *      void add_input_randomness(unsigned int type, unsigned int code,
130  *                                unsigned int value);
131  *      void add_interrupt_randomness(int irq, int irq_flags);
132  *      void add_disk_randomness(struct gendisk *disk);
133  *
134  * add_device_randomness() is for adding data to the random pool that
135  * is likely to differ between two devices (or possibly even per boot).
136  * This would be things like MAC addresses or serial numbers, or the
137  * read-out of the RTC. This does *not* add any actual entropy to the
138  * pool, but it initializes the pool to different values for devices
139  * that might otherwise be identical and have very little entropy
140  * available to them (particularly common in the embedded world).
141  *
142  * add_input_randomness() uses the input layer interrupt timing, as well as
143  * the event type information from the hardware.
144  *
145  * add_interrupt_randomness() uses the interrupt timing as random
146  * inputs to the entropy pool. Using the cycle counters and the irq source
147  * as inputs, it feeds the randomness roughly once a second.
148  *
149  * add_disk_randomness() uses what amounts to the seek time of block
150  * layer request events, on a per-disk_devt basis, as input to the
151  * entropy pool. Note that high-speed solid state drives with very low
152  * seek times do not make for good sources of entropy, as their seek
153  * times are usually fairly consistent.
154  *
155  * All of these routines try to estimate how many bits of randomness a
156  * particular randomness source.  They do this by keeping track of the
157  * first and second order deltas of the event timings.
158  *
159  * Ensuring unpredictability at system startup
160  * ============================================
161  *
162  * When any operating system starts up, it will go through a sequence
163  * of actions that are fairly predictable by an adversary, especially
164  * if the start-up does not involve interaction with a human operator.
165  * This reduces the actual number of bits of unpredictability in the
166  * entropy pool below the value in entropy_count.  In order to
167  * counteract this effect, it helps to carry information in the
168  * entropy pool across shut-downs and start-ups.  To do this, put the
169  * following lines an appropriate script which is run during the boot
170  * sequence:
171  *
172  *      echo "Initializing random number generator..."
173  *      random_seed=/var/run/random-seed
174  *      # Carry a random seed from start-up to start-up
175  *      # Load and then save the whole entropy pool
176  *      if [ -f $random_seed ]; then
177  *              cat $random_seed >/dev/urandom
178  *      else
179  *              touch $random_seed
180  *      fi
181  *      chmod 600 $random_seed
182  *      dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=512
183  *
184  * and the following lines in an appropriate script which is run as
185  * the system is shutdown:
186  *
187  *      # Carry a random seed from shut-down to start-up
188  *      # Save the whole entropy pool
189  *      echo "Saving random seed..."
190  *      random_seed=/var/run/random-seed
191  *      touch $random_seed
192  *      chmod 600 $random_seed
193  *      dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=512
194  *
195  * For example, on most modern systems using the System V init
196  * scripts, such code fragments would be found in
197  * /etc/rc.d/init.d/random.  On older Linux systems, the correct script
198  * location might be in /etc/rcb.d/rc.local or /etc/rc.d/rc.0.
199  *
200  * Effectively, these commands cause the contents of the entropy pool
201  * to be saved at shut-down time and reloaded into the entropy pool at
202  * start-up.  (The 'dd' in the addition to the bootup script is to
203  * make sure that /etc/random-seed is different for every start-up,
204  * even if the system crashes without executing rc.0.)  Even with
205  * complete knowledge of the start-up activities, predicting the state
206  * of the entropy pool requires knowledge of the previous history of
207  * the system.
208  *
209  * Configuring the /dev/random driver under Linux
210  * ==============================================
211  *
212  * The /dev/random driver under Linux uses minor numbers 8 and 9 of
213  * the /dev/mem major number (#1).  So if your system does not have
214  * /dev/random and /dev/urandom created already, they can be created
215  * by using the commands:
216  *
217  *      mknod /dev/random c 1 8
218  *      mknod /dev/urandom c 1 9
219  *
220  * Acknowledgements:
221  * =================
222  *
223  * Ideas for constructing this random number generator were derived
224  * from Pretty Good Privacy's random number generator, and from private
225  * discussions with Phil Karn.  Colin Plumb provided a faster random
226  * number generator, which speed up the mixing function of the entropy
227  * pool, taken from PGPfone.  Dale Worley has also contributed many
228  * useful ideas and suggestions to improve this driver.
229  *
230  * Any flaws in the design are solely my responsibility, and should
231  * not be attributed to the Phil, Colin, or any of authors of PGP.
232  *
233  * Further background information on this topic may be obtained from
234  * RFC 1750, "Randomness Recommendations for Security", by Donald
235  * Eastlake, Steve Crocker, and Jeff Schiller.
236  */
237
238 #include <linux/utsname.h>
239 #include <linux/module.h>
240 #include <linux/kernel.h>
241 #include <linux/major.h>
242 #include <linux/string.h>
243 #include <linux/fcntl.h>
244 #include <linux/slab.h>
245 #include <linux/random.h>
246 #include <linux/poll.h>
247 #include <linux/init.h>
248 #include <linux/fs.h>
249 #include <linux/genhd.h>
250 #include <linux/interrupt.h>
251 #include <linux/mm.h>
252 #include <linux/nodemask.h>
253 #include <linux/spinlock.h>
254 #include <linux/kthread.h>
255 #include <linux/percpu.h>
256 #include <linux/cryptohash.h>
257 #include <linux/fips.h>
258 #include <linux/ptrace.h>
259 #include <linux/kmemcheck.h>
260 #include <linux/workqueue.h>
261 #include <linux/irq.h>
262 #include <linux/ratelimit.h>
263 #include <linux/syscalls.h>
264 #include <linux/completion.h>
265 #include <linux/uuid.h>
266 #include <crypto/chacha20.h>
267
268 #include <asm/processor.h>
269 #include <asm/uaccess.h>
270 #include <asm/irq.h>
271 #include <asm/irq_regs.h>
272 #include <asm/io.h>
273
274 #define CREATE_TRACE_POINTS
275 #include <trace/events/random.h>
276
277 /* #define ADD_INTERRUPT_BENCH */
278
279 /*
280  * Configuration information
281  */
282 #define INPUT_POOL_SHIFT        12
283 #define INPUT_POOL_WORDS        (1 << (INPUT_POOL_SHIFT-5))
284 #define OUTPUT_POOL_SHIFT       10
285 #define OUTPUT_POOL_WORDS       (1 << (OUTPUT_POOL_SHIFT-5))
286 #define SEC_XFER_SIZE           512
287 #define EXTRACT_SIZE            10
288
289 #define DEBUG_RANDOM_BOOT 0
290
291 #define LONGS(x) (((x) + sizeof(unsigned long) - 1)/sizeof(unsigned long))
292
293 /*
294  * To allow fractional bits to be tracked, the entropy_count field is
295  * denominated in units of 1/8th bits.
296  *
297  * 2*(ENTROPY_SHIFT + log2(poolbits)) must <= 31, or the multiply in
298  * credit_entropy_bits() needs to be 64 bits wide.
299  */
300 #define ENTROPY_SHIFT 3
301 #define ENTROPY_BITS(r) ((r)->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT)
302
303 /*
304  * The minimum number of bits of entropy before we wake up a read on
305  * /dev/random.  Should be enough to do a significant reseed.
306  */
307 static int random_read_wakeup_bits = 64;
308
309 /*
310  * If the entropy count falls under this number of bits, then we
311  * should wake up processes which are selecting or polling on write
312  * access to /dev/random.
313  */
314 static int random_write_wakeup_bits = 28 * OUTPUT_POOL_WORDS;
315
316 /*
317  * The minimum number of seconds between urandom pool reseeding.  We
318  * do this to limit the amount of entropy that can be drained from the
319  * input pool even if there are heavy demands on /dev/urandom.
320  */
321 static int random_min_urandom_seed = 60;
322
323 /*
324  * Originally, we used a primitive polynomial of degree .poolwords
325  * over GF(2).  The taps for various sizes are defined below.  They
326  * were chosen to be evenly spaced except for the last tap, which is 1
327  * to get the twisting happening as fast as possible.
328  *
329  * For the purposes of better mixing, we use the CRC-32 polynomial as
330  * well to make a (modified) twisted Generalized Feedback Shift
331  * Register.  (See M. Matsumoto & Y. Kurita, 1992.  Twisted GFSR
332  * generators.  ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation
333  * 2(3):179-194.  Also see M. Matsumoto & Y. Kurita, 1994.  Twisted
334  * GFSR generators II.  ACM Transactions on Modeling and Computer
335  * Simulation 4:254-266)
336  *
337  * Thanks to Colin Plumb for suggesting this.
338  *
339  * The mixing operation is much less sensitive than the output hash,
340  * where we use SHA-1.  All that we want of mixing operation is that
341  * it be a good non-cryptographic hash; i.e. it not produce collisions
342  * when fed "random" data of the sort we expect to see.  As long as
343  * the pool state differs for different inputs, we have preserved the
344  * input entropy and done a good job.  The fact that an intelligent
345  * attacker can construct inputs that will produce controlled
346  * alterations to the pool's state is not important because we don't
347  * consider such inputs to contribute any randomness.  The only
348  * property we need with respect to them is that the attacker can't
349  * increase his/her knowledge of the pool's state.  Since all
350  * additions are reversible (knowing the final state and the input,
351  * you can reconstruct the initial state), if an attacker has any
352  * uncertainty about the initial state, he/she can only shuffle that
353  * uncertainty about, but never cause any collisions (which would
354  * decrease the uncertainty).
355  *
356  * Our mixing functions were analyzed by Lacharme, Roeck, Strubel, and
357  * Videau in their paper, "The Linux Pseudorandom Number Generator
358  * Revisited" (see: http://eprint.iacr.org/2012/251.pdf).  In their
359  * paper, they point out that we are not using a true Twisted GFSR,
360  * since Matsumoto & Kurita used a trinomial feedback polynomial (that
361  * is, with only three taps, instead of the six that we are using).
362  * As a result, the resulting polynomial is neither primitive nor
363  * irreducible, and hence does not have a maximal period over
364  * GF(2**32).  They suggest a slight change to the generator
365  * polynomial which improves the resulting TGFSR polynomial to be
366  * irreducible, which we have made here.
367  */
368 static struct poolinfo {
369         int poolbitshift, poolwords, poolbytes, poolbits, poolfracbits;
370 #define S(x) ilog2(x)+5, (x), (x)*4, (x)*32, (x) << (ENTROPY_SHIFT+5)
371         int tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
372 } poolinfo_table[] = {
373         /* was: x^128 + x^103 + x^76 + x^51 +x^25 + x + 1 */
374         /* x^128 + x^104 + x^76 + x^51 +x^25 + x + 1 */
375         { S(128),       104,    76,     51,     25,     1 },
376         /* was: x^32 + x^26 + x^20 + x^14 + x^7 + x + 1 */
377         /* x^32 + x^26 + x^19 + x^14 + x^7 + x + 1 */
378         { S(32),        26,     19,     14,     7,      1 },
379 #if 0
380         /* x^2048 + x^1638 + x^1231 + x^819 + x^411 + x + 1  -- 115 */
381         { S(2048),      1638,   1231,   819,    411,    1 },
382
383         /* x^1024 + x^817 + x^615 + x^412 + x^204 + x + 1 -- 290 */
384         { S(1024),      817,    615,    412,    204,    1 },
385
386         /* x^1024 + x^819 + x^616 + x^410 + x^207 + x^2 + 1 -- 115 */
387         { S(1024),      819,    616,    410,    207,    2 },
388
389         /* x^512 + x^411 + x^308 + x^208 + x^104 + x + 1 -- 225 */
390         { S(512),       411,    308,    208,    104,    1 },
391
392         /* x^512 + x^409 + x^307 + x^206 + x^102 + x^2 + 1 -- 95 */
393         { S(512),       409,    307,    206,    102,    2 },
394         /* x^512 + x^409 + x^309 + x^205 + x^103 + x^2 + 1 -- 95 */
395         { S(512),       409,    309,    205,    103,    2 },
396
397         /* x^256 + x^205 + x^155 + x^101 + x^52 + x + 1 -- 125 */
398         { S(256),       205,    155,    101,    52,     1 },
399
400         /* x^128 + x^103 + x^78 + x^51 + x^27 + x^2 + 1 -- 70 */
401         { S(128),       103,    78,     51,     27,     2 },
402
403         /* x^64 + x^52 + x^39 + x^26 + x^14 + x + 1 -- 15 */
404         { S(64),        52,     39,     26,     14,     1 },
405 #endif
406 };
407
408 /*
409  * Static global variables
410  */
411 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_read_wait);
412 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_write_wait);
413 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(urandom_init_wait);
414 static struct fasync_struct *fasync;
415
416 static DEFINE_SPINLOCK(random_ready_list_lock);
417 static LIST_HEAD(random_ready_list);
418
419 struct crng_state {
420         __u32           state[16];
421         unsigned long   init_time;
422         spinlock_t      lock;
423 };
424
425 struct crng_state primary_crng = {
426         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(primary_crng.lock),
427 };
428
429 /*
430  * crng_init =  0 --> Uninitialized
431  *              1 --> Initialized
432  *              2 --> Initialized from input_pool
433  *
434  * crng_init is protected by primary_crng->lock, and only increases
435  * its value (from 0->1->2).
436  */
437 static int crng_init = 0;
438 #define crng_ready() (likely(crng_init > 1))
439 static int crng_init_cnt = 0;
440 static unsigned long crng_global_init_time = 0;
441 #define CRNG_INIT_CNT_THRESH (2*CHACHA20_KEY_SIZE)
442 static void _extract_crng(struct crng_state *crng,
443                           __u8 out[CHACHA20_BLOCK_SIZE]);
444 static void _crng_backtrack_protect(struct crng_state *crng,
445                                     __u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE], int used);
446 static void process_random_ready_list(void);
447
448 static struct ratelimit_state unseeded_warning =
449         RATELIMIT_STATE_INIT("warn_unseeded_randomness", HZ, 3);
450 static struct ratelimit_state urandom_warning =
451         RATELIMIT_STATE_INIT("warn_urandom_randomness", HZ, 3);
452
453 static int ratelimit_disable __read_mostly;
454
455 module_param_named(ratelimit_disable, ratelimit_disable, int, 0644);
456 MODULE_PARM_DESC(ratelimit_disable, "Disable random ratelimit suppression");
457
458 /**********************************************************************
459  *
460  * OS independent entropy store.   Here are the functions which handle
461  * storing entropy in an entropy pool.
462  *
463  **********************************************************************/
464
465 struct entropy_store;
466 struct entropy_store {
467         /* read-only data: */
468         const struct poolinfo *poolinfo;
469         __u32 *pool;
470         const char *name;
471         struct entropy_store *pull;
472         struct work_struct push_work;
473
474         /* read-write data: */
475         unsigned long last_pulled;
476         spinlock_t lock;
477         unsigned short add_ptr;
478         unsigned short input_rotate;
479         int entropy_count;
480         int entropy_total;
481         unsigned int initialized:1;
482         unsigned int limit:1;
483         unsigned int last_data_init:1;
484         __u8 last_data[EXTRACT_SIZE];
485 };
486
487 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
488                                size_t nbytes, int min, int rsvd);
489 static ssize_t _extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
490                                 size_t nbytes, int fips);
491
492 static void crng_reseed(struct crng_state *crng, struct entropy_store *r);
493 static void push_to_pool(struct work_struct *work);
494 static __u32 input_pool_data[INPUT_POOL_WORDS] __latent_entropy;
495 static __u32 blocking_pool_data[OUTPUT_POOL_WORDS] __latent_entropy;
496
497 static struct entropy_store input_pool = {
498         .poolinfo = &poolinfo_table[0],
499         .name = "input",
500         .limit = 1,
501         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(input_pool.lock),
502         .pool = input_pool_data
503 };
504
505 static struct entropy_store blocking_pool = {
506         .poolinfo = &poolinfo_table[1],
507         .name = "blocking",
508         .limit = 1,
509         .pull = &input_pool,
510         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(blocking_pool.lock),
511         .pool = blocking_pool_data,
512         .push_work = __WORK_INITIALIZER(blocking_pool.push_work,
513                                         push_to_pool),
514 };
515
516 static __u32 const twist_table[8] = {
517         0x00000000, 0x3b6e20c8, 0x76dc4190, 0x4db26158,
518         0xedb88320, 0xd6d6a3e8, 0x9b64c2b0, 0xa00ae278 };
519
520 /*
521  * This function adds bytes into the entropy "pool".  It does not
522  * update the entropy estimate.  The caller should call
523  * credit_entropy_bits if this is appropriate.
524  *
525  * The pool is stirred with a primitive polynomial of the appropriate
526  * degree, and then twisted.  We twist by three bits at a time because
527  * it's cheap to do so and helps slightly in the expected case where
528  * the entropy is concentrated in the low-order bits.
529  */
530 static void _mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
531                             int nbytes)
532 {
533         unsigned long i, tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
534         int input_rotate;
535         int wordmask = r->poolinfo->poolwords - 1;
536         const char *bytes = in;
537         __u32 w;
538
539         tap1 = r->poolinfo->tap1;
540         tap2 = r->poolinfo->tap2;
541         tap3 = r->poolinfo->tap3;
542         tap4 = r->poolinfo->tap4;
543         tap5 = r->poolinfo->tap5;
544
545         input_rotate = r->input_rotate;
546         i = r->add_ptr;
547
548         /* mix one byte at a time to simplify size handling and churn faster */
549         while (nbytes--) {
550                 w = rol32(*bytes++, input_rotate);
551                 i = (i - 1) & wordmask;
552
553                 /* XOR in the various taps */
554                 w ^= r->pool[i];
555                 w ^= r->pool[(i + tap1) & wordmask];
556                 w ^= r->pool[(i + tap2) & wordmask];
557                 w ^= r->pool[(i + tap3) & wordmask];
558                 w ^= r->pool[(i + tap4) & wordmask];
559                 w ^= r->pool[(i + tap5) & wordmask];
560
561                 /* Mix the result back in with a twist */
562                 r->pool[i] = (w >> 3) ^ twist_table[w & 7];
563
564                 /*
565                  * Normally, we add 7 bits of rotation to the pool.
566                  * At the beginning of the pool, add an extra 7 bits
567                  * rotation, so that successive passes spread the
568                  * input bits across the pool evenly.
569                  */
570                 input_rotate = (input_rotate + (i ? 7 : 14)) & 31;
571         }
572
573         r->input_rotate = input_rotate;
574         r->add_ptr = i;
575 }
576
577 static void __mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
578                              int nbytes)
579 {
580         trace_mix_pool_bytes_nolock(r->name, nbytes, _RET_IP_);
581         _mix_pool_bytes(r, in, nbytes);
582 }
583
584 static void mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
585                            int nbytes)
586 {
587         unsigned long flags;
588
589         trace_mix_pool_bytes(r->name, nbytes, _RET_IP_);
590         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
591         _mix_pool_bytes(r, in, nbytes);
592         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
593 }
594
595 struct fast_pool {
596         __u32           pool[4];
597         unsigned long   last;
598         unsigned short  reg_idx;
599         unsigned char   count;
600 };
601
602 /*
603  * This is a fast mixing routine used by the interrupt randomness
604  * collector.  It's hardcoded for an 128 bit pool and assumes that any
605  * locks that might be needed are taken by the caller.
606  */
607 static void fast_mix(struct fast_pool *f)
608 {
609         __u32 a = f->pool[0],   b = f->pool[1];
610         __u32 c = f->pool[2],   d = f->pool[3];
611
612         a += b;                 c += d;
613         b = rol32(b, 6);        d = rol32(d, 27);
614         d ^= a;                 b ^= c;
615
616         a += b;                 c += d;
617         b = rol32(b, 16);       d = rol32(d, 14);
618         d ^= a;                 b ^= c;
619
620         a += b;                 c += d;
621         b = rol32(b, 6);        d = rol32(d, 27);
622         d ^= a;                 b ^= c;
623
624         a += b;                 c += d;
625         b = rol32(b, 16);       d = rol32(d, 14);
626         d ^= a;                 b ^= c;
627
628         f->pool[0] = a;  f->pool[1] = b;
629         f->pool[2] = c;  f->pool[3] = d;
630         f->count++;
631 }
632
633 static void process_random_ready_list(void)
634 {
635         unsigned long flags;
636         struct random_ready_callback *rdy, *tmp;
637
638         spin_lock_irqsave(&random_ready_list_lock, flags);
639         list_for_each_entry_safe(rdy, tmp, &random_ready_list, list) {
640                 struct module *owner = rdy->owner;
641
642                 list_del_init(&rdy->list);
643                 rdy->func(rdy);
644                 module_put(owner);
645         }
646         spin_unlock_irqrestore(&random_ready_list_lock, flags);
647 }
648
649 /*
650  * Credit (or debit) the entropy store with n bits of entropy.
651  * Use credit_entropy_bits_safe() if the value comes from userspace
652  * or otherwise should be checked for extreme values.
653  */
654 static void credit_entropy_bits(struct entropy_store *r, int nbits)
655 {
656         int entropy_count, orig;
657         const int pool_size = r->poolinfo->poolfracbits;
658         int nfrac = nbits << ENTROPY_SHIFT;
659
660         if (!nbits)
661                 return;
662
663 retry:
664         entropy_count = orig = ACCESS_ONCE(r->entropy_count);
665         if (nfrac < 0) {
666                 /* Debit */
667                 entropy_count += nfrac;
668         } else {
669                 /*
670                  * Credit: we have to account for the possibility of
671                  * overwriting already present entropy.  Even in the
672                  * ideal case of pure Shannon entropy, new contributions
673                  * approach the full value asymptotically:
674                  *
675                  * entropy <- entropy + (pool_size - entropy) *
676                  *      (1 - exp(-add_entropy/pool_size))
677                  *
678                  * For add_entropy <= pool_size/2 then
679                  * (1 - exp(-add_entropy/pool_size)) >=
680                  *    (add_entropy/pool_size)*0.7869...
681                  * so we can approximate the exponential with
682                  * 3/4*add_entropy/pool_size and still be on the
683                  * safe side by adding at most pool_size/2 at a time.
684                  *
685                  * The use of pool_size-2 in the while statement is to
686                  * prevent rounding artifacts from making the loop
687                  * arbitrarily long; this limits the loop to log2(pool_size)*2
688                  * turns no matter how large nbits is.
689                  */
690                 int pnfrac = nfrac;
691                 const int s = r->poolinfo->poolbitshift + ENTROPY_SHIFT + 2;
692                 /* The +2 corresponds to the /4 in the denominator */
693
694                 do {
695                         unsigned int anfrac = min(pnfrac, pool_size/2);
696                         unsigned int add =
697                                 ((pool_size - entropy_count)*anfrac*3) >> s;
698
699                         entropy_count += add;
700                         pnfrac -= anfrac;
701                 } while (unlikely(entropy_count < pool_size-2 && pnfrac));
702         }
703
704         if (unlikely(entropy_count < 0)) {
705                 pr_warn("random: negative entropy/overflow: pool %s count %d\n",
706                         r->name, entropy_count);
707                 WARN_ON(1);
708                 entropy_count = 0;
709         } else if (entropy_count > pool_size)
710                 entropy_count = pool_size;
711         if (cmpxchg(&r->entropy_count, orig, entropy_count) != orig)
712                 goto retry;
713
714         r->entropy_total += nbits;
715         if (!r->initialized && r->entropy_total > 128) {
716                 r->initialized = 1;
717                 r->entropy_total = 0;
718         }
719
720         trace_credit_entropy_bits(r->name, nbits,
721                                   entropy_count >> ENTROPY_SHIFT,
722                                   r->entropy_total, _RET_IP_);
723
724         if (r == &input_pool) {
725                 int entropy_bits = entropy_count >> ENTROPY_SHIFT;
726
727                 if (crng_init < 2 && entropy_bits >= 128) {
728                         crng_reseed(&primary_crng, r);
729                         entropy_bits = r->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT;
730                 }
731
732                 /* should we wake readers? */
733                 if (entropy_bits >= random_read_wakeup_bits) {
734                         wake_up_interruptible(&random_read_wait);
735                         kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_IN);
736                 }
737                 /* If the input pool is getting full, send some
738                  * entropy to the blocking pool until it is 75% full.
739                  */
740                 if (entropy_bits > random_write_wakeup_bits &&
741                     r->initialized &&
742                     r->entropy_total >= 2*random_read_wakeup_bits) {
743                         struct entropy_store *other = &blocking_pool;
744
745                         if (other->entropy_count <=
746                             3 * other->poolinfo->poolfracbits / 4) {
747                                 schedule_work(&other->push_work);
748                                 r->entropy_total = 0;
749                         }
750                 }
751         }
752 }
753
754 static int credit_entropy_bits_safe(struct entropy_store *r, int nbits)
755 {
756         const int nbits_max = r->poolinfo->poolwords * 32;
757
758         if (nbits < 0)
759                 return -EINVAL;
760
761         /* Cap the value to avoid overflows */
762         nbits = min(nbits,  nbits_max);
763
764         credit_entropy_bits(r, nbits);
765         return 0;
766 }
767
768 /*********************************************************************
769  *
770  * CRNG using CHACHA20
771  *
772  *********************************************************************/
773
774 #define CRNG_RESEED_INTERVAL (300*HZ)
775
776 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(crng_init_wait);
777
778 #ifdef CONFIG_NUMA
779 /*
780  * Hack to deal with crazy userspace progams when they are all trying
781  * to access /dev/urandom in parallel.  The programs are almost
782  * certainly doing something terribly wrong, but we'll work around
783  * their brain damage.
784  */
785 static struct crng_state **crng_node_pool __read_mostly;
786 #endif
787
788 static void crng_initialize(struct crng_state *crng)
789 {
790         int             i;
791         unsigned long   rv;
792
793         memcpy(&crng->state[0], "expand 32-byte k", 16);
794         if (crng == &primary_crng)
795                 _extract_entropy(&input_pool, &crng->state[4],
796                                  sizeof(__u32) * 12, 0);
797         else
798                 get_random_bytes(&crng->state[4], sizeof(__u32) * 12);
799         for (i = 4; i < 16; i++) {
800                 if (!arch_get_random_seed_long(&rv) &&
801                     !arch_get_random_long(&rv))
802                         rv = random_get_entropy();
803                 crng->state[i] ^= rv;
804         }
805         crng->init_time = jiffies - CRNG_RESEED_INTERVAL - 1;
806 }
807
808 static int crng_fast_load(const char *cp, size_t len)
809 {
810         unsigned long flags;
811         char *p;
812
813         if (!spin_trylock_irqsave(&primary_crng.lock, flags))
814                 return 0;
815         if (crng_init != 0) {
816                 spin_unlock_irqrestore(&primary_crng.lock, flags);
817                 return 0;
818         }
819         p = (unsigned char *) &primary_crng.state[4];
820         while (len > 0 && crng_init_cnt < CRNG_INIT_CNT_THRESH) {
821                 p[crng_init_cnt % CHACHA20_KEY_SIZE] ^= *cp;
822                 cp++; crng_init_cnt++; len--;
823         }
824         if (crng_init_cnt >= CRNG_INIT_CNT_THRESH) {
825                 crng_init = 1;
826                 wake_up_interruptible(&crng_init_wait);
827                 pr_notice("random: fast init done\n");
828         }
829         spin_unlock_irqrestore(&primary_crng.lock, flags);
830         return 1;
831 }
832
833 #ifdef CONFIG_NUMA
834 static void do_numa_crng_init(struct work_struct *work)
835 {
836         int i;
837         struct crng_state *crng;
838         struct crng_state **pool;
839
840         pool = kcalloc(nr_node_ids, sizeof(*pool), GFP_KERNEL|__GFP_NOFAIL);
841         for_each_online_node(i) {
842                 crng = kmalloc_node(sizeof(struct crng_state),
843                                     GFP_KERNEL | __GFP_NOFAIL, i);
844                 spin_lock_init(&crng->lock);
845                 crng_initialize(crng);
846                 pool[i] = crng;
847         }
848         mb();
849         if (cmpxchg(&crng_node_pool, NULL, pool)) {
850                 for_each_node(i)
851                         kfree(pool[i]);
852                 kfree(pool);
853         }
854 }
855
856 static DECLARE_WORK(numa_crng_init_work, do_numa_crng_init);
857
858 static void numa_crng_init(void)
859 {
860         schedule_work(&numa_crng_init_work);
861 }
862 #else
863 static void numa_crng_init(void) {}
864 #endif
865
866 static void crng_reseed(struct crng_state *crng, struct entropy_store *r)
867 {
868         unsigned long   flags;
869         int             i, num;
870         union {
871                 __u8    block[CHACHA20_BLOCK_SIZE];
872                 __u32   key[8];
873         } buf;
874
875         if (r) {
876                 num = extract_entropy(r, &buf, 32, 16, 0);
877                 if (num == 0)
878                         return;
879         } else {
880                 _extract_crng(&primary_crng, buf.block);
881                 _crng_backtrack_protect(&primary_crng, buf.block,
882                                         CHACHA20_KEY_SIZE);
883         }
884         spin_lock_irqsave(&crng->lock, flags);
885         for (i = 0; i < 8; i++) {
886                 unsigned long   rv;
887                 if (!arch_get_random_seed_long(&rv) &&
888                     !arch_get_random_long(&rv))
889                         rv = random_get_entropy();
890                 crng->state[i+4] ^= buf.key[i] ^ rv;
891         }
892         memzero_explicit(&buf, sizeof(buf));
893         crng->init_time = jiffies;
894         if (crng == &primary_crng && crng_init < 2) {
895                 numa_crng_init();
896                 crng_init = 2;
897                 process_random_ready_list();
898                 wake_up_interruptible(&crng_init_wait);
899                 pr_notice("random: crng init done\n");
900                 if (unseeded_warning.missed) {
901                         pr_notice("random: %d get_random_xx warning(s) missed "
902                                   "due to ratelimiting\n",
903                                   unseeded_warning.missed);
904                         unseeded_warning.missed = 0;
905                 }
906                 if (urandom_warning.missed) {
907                         pr_notice("random: %d urandom warning(s) missed "
908                                   "due to ratelimiting\n",
909                                   urandom_warning.missed);
910                         urandom_warning.missed = 0;
911                 }
912         }
913         spin_unlock_irqrestore(&crng->lock, flags);
914 }
915
916 static inline void maybe_reseed_primary_crng(void)
917 {
918         if (crng_init > 2 &&
919             time_after(jiffies, primary_crng.init_time + CRNG_RESEED_INTERVAL))
920                 crng_reseed(&primary_crng, &input_pool);
921 }
922
923 static inline void crng_wait_ready(void)
924 {
925         wait_event_interruptible(crng_init_wait, crng_ready());
926 }
927
928 static void _extract_crng(struct crng_state *crng,
929                           __u8 out[CHACHA20_BLOCK_SIZE])
930 {
931         unsigned long v, flags;
932
933         if (crng_ready() &&
934             (time_after(crng_global_init_time, crng->init_time) ||
935              time_after(jiffies, crng->init_time + CRNG_RESEED_INTERVAL)))
936                 crng_reseed(crng, crng == &primary_crng ? &input_pool : NULL);
937         spin_lock_irqsave(&crng->lock, flags);
938         if (arch_get_random_long(&v))
939                 crng->state[14] ^= v;
940         chacha20_block(&crng->state[0], out);
941         if (crng->state[12] == 0)
942                 crng->state[13]++;
943         spin_unlock_irqrestore(&crng->lock, flags);
944 }
945
946 static void extract_crng(__u8 out[CHACHA20_BLOCK_SIZE])
947 {
948         struct crng_state *crng = NULL;
949
950 #ifdef CONFIG_NUMA
951         if (crng_node_pool)
952                 crng = crng_node_pool[numa_node_id()];
953         if (crng == NULL)
954 #endif
955                 crng = &primary_crng;
956         _extract_crng(crng, out);
957 }
958
959 /*
960  * Use the leftover bytes from the CRNG block output (if there is
961  * enough) to mutate the CRNG key to provide backtracking protection.
962  */
963 static void _crng_backtrack_protect(struct crng_state *crng,
964                                     __u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE], int used)
965 {
966         unsigned long   flags;
967         __u32           *s, *d;
968         int             i;
969
970         used = round_up(used, sizeof(__u32));
971         if (used + CHACHA20_KEY_SIZE > CHACHA20_BLOCK_SIZE) {
972                 extract_crng(tmp);
973                 used = 0;
974         }
975         spin_lock_irqsave(&crng->lock, flags);
976         s = (__u32 *) &tmp[used];
977         d = &crng->state[4];
978         for (i=0; i < 8; i++)
979                 *d++ ^= *s++;
980         spin_unlock_irqrestore(&crng->lock, flags);
981 }
982
983 static void crng_backtrack_protect(__u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE], int used)
984 {
985         struct crng_state *crng = NULL;
986
987 #ifdef CONFIG_NUMA
988         if (crng_node_pool)
989                 crng = crng_node_pool[numa_node_id()];
990         if (crng == NULL)
991 #endif
992                 crng = &primary_crng;
993         _crng_backtrack_protect(crng, tmp, used);
994 }
995
996 static ssize_t extract_crng_user(void __user *buf, size_t nbytes)
997 {
998         ssize_t ret = 0, i = CHACHA20_BLOCK_SIZE;
999         __u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE];
1000         int large_request = (nbytes > 256);
1001
1002         while (nbytes) {
1003                 if (large_request && need_resched()) {
1004                         if (signal_pending(current)) {
1005                                 if (ret == 0)
1006                                         ret = -ERESTARTSYS;
1007                                 break;
1008                         }
1009                         schedule();
1010                 }
1011
1012                 extract_crng(tmp);
1013                 i = min_t(int, nbytes, CHACHA20_BLOCK_SIZE);
1014                 if (copy_to_user(buf, tmp, i)) {
1015                         ret = -EFAULT;
1016                         break;
1017                 }
1018
1019                 nbytes -= i;
1020                 buf += i;
1021                 ret += i;
1022         }
1023         crng_backtrack_protect(tmp, i);
1024
1025         /* Wipe data just written to memory */
1026         memzero_explicit(tmp, sizeof(tmp));
1027
1028         return ret;
1029 }
1030
1031
1032 /*********************************************************************
1033  *
1034  * Entropy input management
1035  *
1036  *********************************************************************/
1037
1038 /* There is one of these per entropy source */
1039 struct timer_rand_state {
1040         cycles_t last_time;
1041         long last_delta, last_delta2;
1042         unsigned dont_count_entropy:1;
1043 };
1044
1045 #define INIT_TIMER_RAND_STATE { INITIAL_JIFFIES, };
1046
1047 /*
1048  * Add device- or boot-specific data to the input pool to help
1049  * initialize it.
1050  *
1051  * None of this adds any entropy; it is meant to avoid the problem of
1052  * the entropy pool having similar initial state across largely
1053  * identical devices.
1054  */
1055 void add_device_randomness(const void *buf, unsigned int size)
1056 {
1057         unsigned long time = random_get_entropy() ^ jiffies;
1058         unsigned long flags;
1059
1060         trace_add_device_randomness(size, _RET_IP_);
1061         spin_lock_irqsave(&input_pool.lock, flags);
1062         _mix_pool_bytes(&input_pool, buf, size);
1063         _mix_pool_bytes(&input_pool, &time, sizeof(time));
1064         spin_unlock_irqrestore(&input_pool.lock, flags);
1065 }
1066 EXPORT_SYMBOL(add_device_randomness);
1067
1068 static struct timer_rand_state input_timer_state = INIT_TIMER_RAND_STATE;
1069
1070 /*
1071  * This function adds entropy to the entropy "pool" by using timing
1072  * delays.  It uses the timer_rand_state structure to make an estimate
1073  * of how many bits of entropy this call has added to the pool.
1074  *
1075  * The number "num" is also added to the pool - it should somehow describe
1076  * the type of event which just happened.  This is currently 0-255 for
1077  * keyboard scan codes, and 256 upwards for interrupts.
1078  *
1079  */
1080 static void add_timer_randomness(struct timer_rand_state *state, unsigned num)
1081 {
1082         struct entropy_store    *r;
1083         struct {
1084                 long jiffies;
1085                 unsigned cycles;
1086                 unsigned num;
1087         } sample;
1088         long delta, delta2, delta3;
1089
1090         preempt_disable();
1091
1092         sample.jiffies = jiffies;
1093         sample.cycles = random_get_entropy();
1094         sample.num = num;
1095         r = &input_pool;
1096         mix_pool_bytes(r, &sample, sizeof(sample));
1097
1098         /*
1099          * Calculate number of bits of randomness we probably added.
1100          * We take into account the first, second and third-order deltas
1101          * in order to make our estimate.
1102          */
1103
1104         if (!state->dont_count_entropy) {
1105                 delta = sample.jiffies - state->last_time;
1106                 state->last_time = sample.jiffies;
1107
1108                 delta2 = delta - state->last_delta;
1109                 state->last_delta = delta;
1110
1111                 delta3 = delta2 - state->last_delta2;
1112                 state->last_delta2 = delta2;
1113
1114                 if (delta < 0)
1115                         delta = -delta;
1116                 if (delta2 < 0)
1117                         delta2 = -delta2;
1118                 if (delta3 < 0)
1119                         delta3 = -delta3;
1120                 if (delta > delta2)
1121                         delta = delta2;
1122                 if (delta > delta3)
1123                         delta = delta3;
1124
1125                 /*
1126                  * delta is now minimum absolute delta.
1127                  * Round down by 1 bit on general principles,
1128                  * and limit entropy entimate to 12 bits.
1129                  */
1130                 credit_entropy_bits(r, min_t(int, fls(delta>>1), 11));
1131         }
1132         preempt_enable();
1133 }
1134
1135 void add_input_randomness(unsigned int type, unsigned int code,
1136                                  unsigned int value)
1137 {
1138         static unsigned char last_value;
1139
1140         /* ignore autorepeat and the like */
1141         if (value == last_value)
1142                 return;
1143
1144         last_value = value;
1145         add_timer_randomness(&input_timer_state,
1146                              (type << 4) ^ code ^ (code >> 4) ^ value);
1147         trace_add_input_randomness(ENTROPY_BITS(&input_pool));
1148 }
1149 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_input_randomness);
1150
1151 static DEFINE_PER_CPU(struct fast_pool, irq_randomness);
1152
1153 #ifdef ADD_INTERRUPT_BENCH
1154 static unsigned long avg_cycles, avg_deviation;
1155
1156 #define AVG_SHIFT 8     /* Exponential average factor k=1/256 */
1157 #define FIXED_1_2 (1 << (AVG_SHIFT-1))
1158
1159 static void add_interrupt_bench(cycles_t start)
1160 {
1161         long delta = random_get_entropy() - start;
1162
1163         /* Use a weighted moving average */
1164         delta = delta - ((avg_cycles + FIXED_1_2) >> AVG_SHIFT);
1165         avg_cycles += delta;
1166         /* And average deviation */
1167         delta = abs(delta) - ((avg_deviation + FIXED_1_2) >> AVG_SHIFT);
1168         avg_deviation += delta;
1169 }
1170 #else
1171 #define add_interrupt_bench(x)
1172 #endif
1173
1174 static __u32 get_reg(struct fast_pool *f, struct pt_regs *regs)
1175 {
1176         __u32 *ptr = (__u32 *) regs;
1177         unsigned int idx;
1178
1179         if (regs == NULL)
1180                 return 0;
1181         idx = READ_ONCE(f->reg_idx);
1182         if (idx >= sizeof(struct pt_regs) / sizeof(__u32))
1183                 idx = 0;
1184         ptr += idx++;
1185         WRITE_ONCE(f->reg_idx, idx);
1186         return *ptr;
1187 }
1188
1189 void add_interrupt_randomness(int irq, int irq_flags)
1190 {
1191         struct entropy_store    *r;
1192         struct fast_pool        *fast_pool = this_cpu_ptr(&irq_randomness);
1193         struct pt_regs          *regs = get_irq_regs();
1194         unsigned long           now = jiffies;
1195         cycles_t                cycles = random_get_entropy();
1196         __u32                   c_high, j_high;
1197         __u64                   ip;
1198         unsigned long           seed;
1199         int                     credit = 0;
1200
1201         if (cycles == 0)
1202                 cycles = get_reg(fast_pool, regs);
1203         c_high = (sizeof(cycles) > 4) ? cycles >> 32 : 0;
1204         j_high = (sizeof(now) > 4) ? now >> 32 : 0;
1205         fast_pool->pool[0] ^= cycles ^ j_high ^ irq;
1206         fast_pool->pool[1] ^= now ^ c_high;
1207         ip = regs ? instruction_pointer(regs) : _RET_IP_;
1208         fast_pool->pool[2] ^= ip;
1209         fast_pool->pool[3] ^= (sizeof(ip) > 4) ? ip >> 32 :
1210                 get_reg(fast_pool, regs);
1211
1212         fast_mix(fast_pool);
1213         add_interrupt_bench(cycles);
1214
1215         if (unlikely(crng_init == 0)) {
1216                 if ((fast_pool->count >= 64) &&
1217                     crng_fast_load((char *) fast_pool->pool,
1218                                    sizeof(fast_pool->pool))) {
1219                         fast_pool->count = 0;
1220                         fast_pool->last = now;
1221                 }
1222                 return;
1223         }
1224
1225         if ((fast_pool->count < 64) &&
1226             !time_after(now, fast_pool->last + HZ))
1227                 return;
1228
1229         r = &input_pool;
1230         if (!spin_trylock(&r->lock))
1231                 return;
1232
1233         fast_pool->last = now;
1234         __mix_pool_bytes(r, &fast_pool->pool, sizeof(fast_pool->pool));
1235
1236         /*
1237          * If we have architectural seed generator, produce a seed and
1238          * add it to the pool.  For the sake of paranoia don't let the
1239          * architectural seed generator dominate the input from the
1240          * interrupt noise.
1241          */
1242         if (arch_get_random_seed_long(&seed)) {
1243                 __mix_pool_bytes(r, &seed, sizeof(seed));
1244                 credit = 1;
1245         }
1246         spin_unlock(&r->lock);
1247
1248         fast_pool->count = 0;
1249
1250         /* award one bit for the contents of the fast pool */
1251         credit_entropy_bits(r, credit + 1);
1252 }
1253 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_interrupt_randomness);
1254
1255 #ifdef CONFIG_BLOCK
1256 void add_disk_randomness(struct gendisk *disk)
1257 {
1258         if (!disk || !disk->random)
1259                 return;
1260         /* first major is 1, so we get >= 0x200 here */
1261         add_timer_randomness(disk->random, 0x100 + disk_devt(disk));
1262         trace_add_disk_randomness(disk_devt(disk), ENTROPY_BITS(&input_pool));
1263 }
1264 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_disk_randomness);
1265 #endif
1266
1267 /*********************************************************************
1268  *
1269  * Entropy extraction routines
1270  *
1271  *********************************************************************/
1272
1273 /*
1274  * This utility inline function is responsible for transferring entropy
1275  * from the primary pool to the secondary extraction pool. We make
1276  * sure we pull enough for a 'catastrophic reseed'.
1277  */
1278 static void _xfer_secondary_pool(struct entropy_store *r, size_t nbytes);
1279 static void xfer_secondary_pool(struct entropy_store *r, size_t nbytes)
1280 {
1281         if (!r->pull ||
1282             r->entropy_count >= (nbytes << (ENTROPY_SHIFT + 3)) ||
1283             r->entropy_count > r->poolinfo->poolfracbits)
1284                 return;
1285
1286         if (r->limit == 0 && random_min_urandom_seed) {
1287                 unsigned long now = jiffies;
1288
1289                 if (time_before(now,
1290                                 r->last_pulled + random_min_urandom_seed * HZ))
1291                         return;
1292                 r->last_pulled = now;
1293         }
1294
1295         _xfer_secondary_pool(r, nbytes);
1296 }
1297
1298 static void _xfer_secondary_pool(struct entropy_store *r, size_t nbytes)
1299 {
1300         __u32   tmp[OUTPUT_POOL_WORDS];
1301
1302         /* For /dev/random's pool, always leave two wakeups' worth */
1303         int rsvd_bytes = r->limit ? 0 : random_read_wakeup_bits / 4;
1304         int bytes = nbytes;
1305
1306         /* pull at least as much as a wakeup */
1307         bytes = max_t(int, bytes, random_read_wakeup_bits / 8);
1308         /* but never more than the buffer size */
1309         bytes = min_t(int, bytes, sizeof(tmp));
1310
1311         trace_xfer_secondary_pool(r->name, bytes * 8, nbytes * 8,
1312                                   ENTROPY_BITS(r), ENTROPY_BITS(r->pull));
1313         bytes = extract_entropy(r->pull, tmp, bytes,
1314                                 random_read_wakeup_bits / 8, rsvd_bytes);
1315         mix_pool_bytes(r, tmp, bytes);
1316         credit_entropy_bits(r, bytes*8);
1317 }
1318
1319 /*
1320  * Used as a workqueue function so that when the input pool is getting
1321  * full, we can "spill over" some entropy to the output pools.  That
1322  * way the output pools can store some of the excess entropy instead
1323  * of letting it go to waste.
1324  */
1325 static void push_to_pool(struct work_struct *work)
1326 {
1327         struct entropy_store *r = container_of(work, struct entropy_store,
1328                                               push_work);
1329         BUG_ON(!r);
1330         _xfer_secondary_pool(r, random_read_wakeup_bits/8);
1331         trace_push_to_pool(r->name, r->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT,
1332                            r->pull->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT);
1333 }
1334
1335 /*
1336  * This function decides how many bytes to actually take from the
1337  * given pool, and also debits the entropy count accordingly.
1338  */
1339 static size_t account(struct entropy_store *r, size_t nbytes, int min,
1340                       int reserved)
1341 {
1342         int entropy_count, orig;
1343         size_t ibytes, nfrac;
1344
1345         BUG_ON(r->entropy_count > r->poolinfo->poolfracbits);
1346
1347         /* Can we pull enough? */
1348 retry:
1349         entropy_count = orig = ACCESS_ONCE(r->entropy_count);
1350         ibytes = nbytes;
1351         /* If limited, never pull more than available */
1352         if (r->limit) {
1353                 int have_bytes = entropy_count >> (ENTROPY_SHIFT + 3);
1354
1355                 if ((have_bytes -= reserved) < 0)
1356                         have_bytes = 0;
1357                 ibytes = min_t(size_t, ibytes, have_bytes);
1358         }
1359         if (ibytes < min)
1360                 ibytes = 0;
1361
1362         if (unlikely(entropy_count < 0)) {
1363                 pr_warn("random: negative entropy count: pool %s count %d\n",
1364                         r->name, entropy_count);
1365                 WARN_ON(1);
1366                 entropy_count = 0;
1367         }
1368         nfrac = ibytes << (ENTROPY_SHIFT + 3);
1369         if ((size_t) entropy_count > nfrac)
1370                 entropy_count -= nfrac;
1371         else
1372                 entropy_count = 0;
1373
1374         if (cmpxchg(&r->entropy_count, orig, entropy_count) != orig)
1375                 goto retry;
1376
1377         trace_debit_entropy(r->name, 8 * ibytes);
1378         if (ibytes &&
1379             (r->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT) < random_write_wakeup_bits) {
1380                 wake_up_interruptible(&random_write_wait);
1381                 kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_OUT);
1382         }
1383
1384         return ibytes;
1385 }
1386
1387 /*
1388  * This function does the actual extraction for extract_entropy and
1389  * extract_entropy_user.
1390  *
1391  * Note: we assume that .poolwords is a multiple of 16 words.
1392  */
1393 static void extract_buf(struct entropy_store *r, __u8 *out)
1394 {
1395         int i;
1396         union {
1397                 __u32 w[5];
1398                 unsigned long l[LONGS(20)];
1399         } hash;
1400         __u32 workspace[SHA_WORKSPACE_WORDS];
1401         unsigned long flags;
1402
1403         /*
1404          * If we have an architectural hardware random number
1405          * generator, use it for SHA's initial vector
1406          */
1407         sha_init(hash.w);
1408         for (i = 0; i < LONGS(20); i++) {
1409                 unsigned long v;
1410                 if (!arch_get_random_long(&v))
1411                         break;
1412                 hash.l[i] = v;
1413         }
1414
1415         /* Generate a hash across the pool, 16 words (512 bits) at a time */
1416         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
1417         for (i = 0; i < r->poolinfo->poolwords; i += 16)
1418                 sha_transform(hash.w, (__u8 *)(r->pool + i), workspace);
1419
1420         /*
1421          * We mix the hash back into the pool to prevent backtracking
1422          * attacks (where the attacker knows the state of the pool
1423          * plus the current outputs, and attempts to find previous
1424          * ouputs), unless the hash function can be inverted. By
1425          * mixing at least a SHA1 worth of hash data back, we make
1426          * brute-forcing the feedback as hard as brute-forcing the
1427          * hash.
1428          */
1429         __mix_pool_bytes(r, hash.w, sizeof(hash.w));
1430         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
1431
1432         memzero_explicit(workspace, sizeof(workspace));
1433
1434         /*
1435          * In case the hash function has some recognizable output
1436          * pattern, we fold it in half. Thus, we always feed back
1437          * twice as much data as we output.
1438          */
1439         hash.w[0] ^= hash.w[3];
1440         hash.w[1] ^= hash.w[4];
1441         hash.w[2] ^= rol32(hash.w[2], 16);
1442
1443         memcpy(out, &hash, EXTRACT_SIZE);
1444         memzero_explicit(&hash, sizeof(hash));
1445 }
1446
1447 static ssize_t _extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
1448                                 size_t nbytes, int fips)
1449 {
1450         ssize_t ret = 0, i;
1451         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
1452         unsigned long flags;
1453
1454         while (nbytes) {
1455                 extract_buf(r, tmp);
1456
1457                 if (fips) {
1458                         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
1459                         if (!memcmp(tmp, r->last_data, EXTRACT_SIZE))
1460                                 panic("Hardware RNG duplicated output!\n");
1461                         memcpy(r->last_data, tmp, EXTRACT_SIZE);
1462                         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
1463                 }
1464                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
1465                 memcpy(buf, tmp, i);
1466                 nbytes -= i;
1467                 buf += i;
1468                 ret += i;
1469         }
1470
1471         /* Wipe data just returned from memory */
1472         memzero_explicit(tmp, sizeof(tmp));
1473
1474         return ret;
1475 }
1476
1477 /*
1478  * This function extracts randomness from the "entropy pool", and
1479  * returns it in a buffer.
1480  *
1481  * The min parameter specifies the minimum amount we can pull before
1482  * failing to avoid races that defeat catastrophic reseeding while the
1483  * reserved parameter indicates how much entropy we must leave in the
1484  * pool after each pull to avoid starving other readers.
1485  */
1486 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
1487                                  size_t nbytes, int min, int reserved)
1488 {
1489         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
1490         unsigned long flags;
1491
1492         /* if last_data isn't primed, we need EXTRACT_SIZE extra bytes */
1493         if (fips_enabled) {
1494                 spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
1495                 if (!r->last_data_init) {
1496                         r->last_data_init = 1;
1497                         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
1498                         trace_extract_entropy(r->name, EXTRACT_SIZE,
1499                                               ENTROPY_BITS(r), _RET_IP_);
1500                         xfer_secondary_pool(r, EXTRACT_SIZE);
1501                         extract_buf(r, tmp);
1502                         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
1503                         memcpy(r->last_data, tmp, EXTRACT_SIZE);
1504                 }
1505                 spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
1506         }
1507
1508         trace_extract_entropy(r->name, nbytes, ENTROPY_BITS(r), _RET_IP_);
1509         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
1510         nbytes = account(r, nbytes, min, reserved);
1511
1512         return _extract_entropy(r, buf, nbytes, fips_enabled);
1513 }
1514
1515 /*
1516  * This function extracts randomness from the "entropy pool", and
1517  * returns it in a userspace buffer.
1518  */
1519 static ssize_t extract_entropy_user(struct entropy_store *r, void __user *buf,
1520                                     size_t nbytes)
1521 {
1522         ssize_t ret = 0, i;
1523         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
1524         int large_request = (nbytes > 256);
1525
1526         trace_extract_entropy_user(r->name, nbytes, ENTROPY_BITS(r), _RET_IP_);
1527         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
1528         nbytes = account(r, nbytes, 0, 0);
1529
1530         while (nbytes) {
1531                 if (large_request && need_resched()) {
1532                         if (signal_pending(current)) {
1533                                 if (ret == 0)
1534                                         ret = -ERESTARTSYS;
1535                                 break;
1536                         }
1537                         schedule();
1538                 }
1539
1540                 extract_buf(r, tmp);
1541                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
1542                 if (copy_to_user(buf, tmp, i)) {
1543                         ret = -EFAULT;
1544                         break;
1545                 }
1546
1547                 nbytes -= i;
1548                 buf += i;
1549                 ret += i;
1550         }
1551
1552         /* Wipe data just returned from memory */
1553         memzero_explicit(tmp, sizeof(tmp));
1554
1555         return ret;
1556 }
1557
1558 /*
1559  * This function is the exported kernel interface.  It returns some
1560  * number of good random numbers, suitable for key generation, seeding
1561  * TCP sequence numbers, etc.  It does not rely on the hardware random
1562  * number generator.  For random bytes direct from the hardware RNG
1563  * (when available), use get_random_bytes_arch().
1564  */
1565 void get_random_bytes(void *buf, int nbytes)
1566 {
1567         __u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE];
1568
1569 #if DEBUG_RANDOM_BOOT > 0
1570         if (!crng_ready())
1571                 printk(KERN_NOTICE "random: %pF get_random_bytes called "
1572                        "with crng_init = %d\n", (void *) _RET_IP_, crng_init);
1573 #endif
1574         trace_get_random_bytes(nbytes, _RET_IP_);
1575
1576         while (nbytes >= CHACHA20_BLOCK_SIZE) {
1577                 extract_crng(buf);
1578                 buf += CHACHA20_BLOCK_SIZE;
1579                 nbytes -= CHACHA20_BLOCK_SIZE;
1580         }
1581
1582         if (nbytes > 0) {
1583                 extract_crng(tmp);
1584                 memcpy(buf, tmp, nbytes);
1585                 crng_backtrack_protect(tmp, nbytes);
1586         } else
1587                 crng_backtrack_protect(tmp, CHACHA20_BLOCK_SIZE);
1588         memzero_explicit(tmp, sizeof(tmp));
1589 }
1590 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes);
1591
1592 /*
1593  * Add a callback function that will be invoked when the nonblocking
1594  * pool is initialised.
1595  *
1596  * returns: 0 if callback is successfully added
1597  *          -EALREADY if pool is already initialised (callback not called)
1598  *          -ENOENT if module for callback is not alive
1599  */
1600 int add_random_ready_callback(struct random_ready_callback *rdy)
1601 {
1602         struct module *owner;
1603         unsigned long flags;
1604         int err = -EALREADY;
1605
1606         if (crng_ready())
1607                 return err;
1608
1609         owner = rdy->owner;
1610         if (!try_module_get(owner))
1611                 return -ENOENT;
1612
1613         spin_lock_irqsave(&random_ready_list_lock, flags);
1614         if (crng_ready())
1615                 goto out;
1616
1617         owner = NULL;
1618
1619         list_add(&rdy->list, &random_ready_list);
1620         err = 0;
1621
1622 out:
1623         spin_unlock_irqrestore(&random_ready_list_lock, flags);
1624
1625         module_put(owner);
1626
1627         return err;
1628 }
1629 EXPORT_SYMBOL(add_random_ready_callback);
1630
1631 /*
1632  * Delete a previously registered readiness callback function.
1633  */
1634 void del_random_ready_callback(struct random_ready_callback *rdy)
1635 {
1636         unsigned long flags;
1637         struct module *owner = NULL;
1638
1639         spin_lock_irqsave(&random_ready_list_lock, flags);
1640         if (!list_empty(&rdy->list)) {
1641                 list_del_init(&rdy->list);
1642                 owner = rdy->owner;
1643         }
1644         spin_unlock_irqrestore(&random_ready_list_lock, flags);
1645
1646         module_put(owner);
1647 }
1648 EXPORT_SYMBOL(del_random_ready_callback);
1649
1650 /*
1651  * This function will use the architecture-specific hardware random
1652  * number generator if it is available.  The arch-specific hw RNG will
1653  * almost certainly be faster than what we can do in software, but it
1654  * is impossible to verify that it is implemented securely (as
1655  * opposed, to, say, the AES encryption of a sequence number using a
1656  * key known by the NSA).  So it's useful if we need the speed, but
1657  * only if we're willing to trust the hardware manufacturer not to
1658  * have put in a back door.
1659  */
1660 void get_random_bytes_arch(void *buf, int nbytes)
1661 {
1662         char *p = buf;
1663
1664         trace_get_random_bytes_arch(nbytes, _RET_IP_);
1665         while (nbytes) {
1666                 unsigned long v;
1667                 int chunk = min(nbytes, (int)sizeof(unsigned long));
1668
1669                 if (!arch_get_random_long(&v))
1670                         break;
1671                 
1672                 memcpy(p, &v, chunk);
1673                 p += chunk;
1674                 nbytes -= chunk;
1675         }
1676
1677         if (nbytes)
1678                 get_random_bytes(p, nbytes);
1679 }
1680 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes_arch);
1681
1682
1683 /*
1684  * init_std_data - initialize pool with system data
1685  *
1686  * @r: pool to initialize
1687  *
1688  * This function clears the pool's entropy count and mixes some system
1689  * data into the pool to prepare it for use. The pool is not cleared
1690  * as that can only decrease the entropy in the pool.
1691  */
1692 static void init_std_data(struct entropy_store *r)
1693 {
1694         int i;
1695         ktime_t now = ktime_get_real();
1696         unsigned long rv;
1697
1698         r->last_pulled = jiffies;
1699         mix_pool_bytes(r, &now, sizeof(now));
1700         for (i = r->poolinfo->poolbytes; i > 0; i -= sizeof(rv)) {
1701                 if (!arch_get_random_seed_long(&rv) &&
1702                     !arch_get_random_long(&rv))
1703                         rv = random_get_entropy();
1704                 mix_pool_bytes(r, &rv, sizeof(rv));
1705         }
1706         mix_pool_bytes(r, utsname(), sizeof(*(utsname())));
1707 }
1708
1709 /*
1710  * Note that setup_arch() may call add_device_randomness()
1711  * long before we get here. This allows seeding of the pools
1712  * with some platform dependent data very early in the boot
1713  * process. But it limits our options here. We must use
1714  * statically allocated structures that already have all
1715  * initializations complete at compile time. We should also
1716  * take care not to overwrite the precious per platform data
1717  * we were given.
1718  */
1719 static int rand_initialize(void)
1720 {
1721         init_std_data(&input_pool);
1722         init_std_data(&blocking_pool);
1723         crng_initialize(&primary_crng);
1724         crng_global_init_time = jiffies;
1725         if (ratelimit_disable) {
1726                 urandom_warning.interval = 0;
1727                 unseeded_warning.interval = 0;
1728         }
1729         return 0;
1730 }
1731 early_initcall(rand_initialize);
1732
1733 #ifdef CONFIG_BLOCK
1734 void rand_initialize_disk(struct gendisk *disk)
1735 {
1736         struct timer_rand_state *state;
1737
1738         /*
1739          * If kzalloc returns null, we just won't use that entropy
1740          * source.
1741          */
1742         state = kzalloc(sizeof(struct timer_rand_state), GFP_KERNEL);
1743         if (state) {
1744                 state->last_time = INITIAL_JIFFIES;
1745                 disk->random = state;
1746         }
1747 }
1748 #endif
1749
1750 static ssize_t
1751 _random_read(int nonblock, char __user *buf, size_t nbytes)
1752 {
1753         ssize_t n;
1754
1755         if (nbytes == 0)
1756                 return 0;
1757
1758         nbytes = min_t(size_t, nbytes, SEC_XFER_SIZE);
1759         while (1) {
1760                 n = extract_entropy_user(&blocking_pool, buf, nbytes);
1761                 if (n < 0)
1762                         return n;
1763                 trace_random_read(n*8, (nbytes-n)*8,
1764                                   ENTROPY_BITS(&blocking_pool),
1765                                   ENTROPY_BITS(&input_pool));
1766                 if (n > 0)
1767                         return n;
1768
1769                 /* Pool is (near) empty.  Maybe wait and retry. */
1770                 if (nonblock)
1771                         return -EAGAIN;
1772
1773                 wait_event_interruptible(random_read_wait,
1774                         ENTROPY_BITS(&input_pool) >=
1775                         random_read_wakeup_bits);
1776                 if (signal_pending(current))
1777                         return -ERESTARTSYS;
1778         }
1779 }
1780
1781 static ssize_t
1782 random_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1783 {
1784         return _random_read(file->f_flags & O_NONBLOCK, buf, nbytes);
1785 }
1786
1787 static ssize_t
1788 urandom_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1789 {
1790         unsigned long flags;
1791         static int maxwarn = 10;
1792         int ret;
1793
1794         if (!crng_ready() && maxwarn > 0) {
1795                 maxwarn--;
1796                 if (__ratelimit(&urandom_warning))
1797                         printk(KERN_NOTICE "random: %s: uninitialized "
1798                                "urandom read (%zd bytes read)\n",
1799                                current->comm, nbytes);
1800                 spin_lock_irqsave(&primary_crng.lock, flags);
1801                 crng_init_cnt = 0;
1802                 spin_unlock_irqrestore(&primary_crng.lock, flags);
1803         }
1804         nbytes = min_t(size_t, nbytes, INT_MAX >> (ENTROPY_SHIFT + 3));
1805         ret = extract_crng_user(buf, nbytes);
1806         trace_urandom_read(8 * nbytes, 0, ENTROPY_BITS(&input_pool));
1807         return ret;
1808 }
1809
1810 static unsigned int
1811 random_poll(struct file *file, poll_table * wait)
1812 {
1813         unsigned int mask;
1814
1815         poll_wait(file, &random_read_wait, wait);
1816         poll_wait(file, &random_write_wait, wait);
1817         mask = 0;
1818         if (ENTROPY_BITS(&input_pool) >= random_read_wakeup_bits)
1819                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
1820         if (ENTROPY_BITS(&input_pool) < random_write_wakeup_bits)
1821                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
1822         return mask;
1823 }
1824
1825 static int
1826 write_pool(struct entropy_store *r, const char __user *buffer, size_t count)
1827 {
1828         size_t bytes;
1829         __u32 t, buf[16];
1830         const char __user *p = buffer;
1831
1832         while (count > 0) {
1833                 int b, i = 0;
1834
1835                 bytes = min(count, sizeof(buf));
1836                 if (copy_from_user(&buf, p, bytes))
1837                         return -EFAULT;
1838
1839                 for (b = bytes ; b > 0 ; b -= sizeof(__u32), i++) {
1840                         if (!arch_get_random_int(&t))
1841                                 break;
1842                         buf[i] ^= t;
1843                 }
1844
1845                 count -= bytes;
1846                 p += bytes;
1847
1848                 mix_pool_bytes(r, buf, bytes);
1849                 cond_resched();
1850         }
1851
1852         return 0;
1853 }
1854
1855 static ssize_t random_write(struct file *file, const char __user *buffer,
1856                             size_t count, loff_t *ppos)
1857 {
1858         size_t ret;
1859
1860         ret = write_pool(&input_pool, buffer, count);
1861         if (ret)
1862                 return ret;
1863
1864         return (ssize_t)count;
1865 }
1866
1867 static long random_ioctl(struct file *f, unsigned int cmd, unsigned long arg)
1868 {
1869         int size, ent_count;
1870         int __user *p = (int __user *)arg;
1871         int retval;
1872
1873         switch (cmd) {
1874         case RNDGETENTCNT:
1875                 /* inherently racy, no point locking */
1876                 ent_count = ENTROPY_BITS(&input_pool);
1877                 if (put_user(ent_count, p))
1878                         return -EFAULT;
1879                 return 0;
1880         case RNDADDTOENTCNT:
1881                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1882                         return -EPERM;
1883                 if (get_user(ent_count, p))
1884                         return -EFAULT;
1885                 return credit_entropy_bits_safe(&input_pool, ent_count);
1886         case RNDADDENTROPY:
1887                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1888                         return -EPERM;
1889                 if (get_user(ent_count, p++))
1890                         return -EFAULT;
1891                 if (ent_count < 0)
1892                         return -EINVAL;
1893                 if (get_user(size, p++))
1894                         return -EFAULT;
1895                 retval = write_pool(&input_pool, (const char __user *)p,
1896                                     size);
1897                 if (retval < 0)
1898                         return retval;
1899                 return credit_entropy_bits_safe(&input_pool, ent_count);
1900         case RNDZAPENTCNT:
1901         case RNDCLEARPOOL:
1902                 /*
1903                  * Clear the entropy pool counters. We no longer clear
1904                  * the entropy pool, as that's silly.
1905                  */
1906                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1907                         return -EPERM;
1908                 input_pool.entropy_count = 0;
1909                 blocking_pool.entropy_count = 0;
1910                 return 0;
1911         case RNDRESEEDCRNG:
1912                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1913                         return -EPERM;
1914                 if (crng_init < 2)
1915                         return -ENODATA;
1916                 crng_reseed(&primary_crng, &input_pool);
1917                 crng_global_init_time = jiffies - 1;
1918                 return 0;
1919         default:
1920                 return -EINVAL;
1921         }
1922 }
1923
1924 static int random_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
1925 {
1926         return fasync_helper(fd, filp, on, &fasync);
1927 }
1928
1929 const struct file_operations random_fops = {
1930         .read  = random_read,
1931         .write = random_write,
1932         .poll  = random_poll,
1933         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1934         .fasync = random_fasync,
1935         .llseek = noop_llseek,
1936 };
1937
1938 const struct file_operations urandom_fops = {
1939         .read  = urandom_read,
1940         .write = random_write,
1941         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1942         .fasync = random_fasync,
1943         .llseek = noop_llseek,
1944 };
1945
1946 SYSCALL_DEFINE3(getrandom, char __user *, buf, size_t, count,
1947                 unsigned int, flags)
1948 {
1949         if (flags & ~(GRND_NONBLOCK|GRND_RANDOM))
1950                 return -EINVAL;
1951
1952         if (count > INT_MAX)
1953                 count = INT_MAX;
1954
1955         if (flags & GRND_RANDOM)
1956                 return _random_read(flags & GRND_NONBLOCK, buf, count);
1957
1958         if (!crng_ready()) {
1959                 if (flags & GRND_NONBLOCK)
1960                         return -EAGAIN;
1961                 crng_wait_ready();
1962                 if (signal_pending(current))
1963                         return -ERESTARTSYS;
1964         }
1965         return urandom_read(NULL, buf, count, NULL);
1966 }
1967
1968 /********************************************************************
1969  *
1970  * Sysctl interface
1971  *
1972  ********************************************************************/
1973
1974 #ifdef CONFIG_SYSCTL
1975
1976 #include <linux/sysctl.h>
1977
1978 static int min_read_thresh = 8, min_write_thresh;
1979 static int max_read_thresh = OUTPUT_POOL_WORDS * 32;
1980 static int max_write_thresh = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1981 static char sysctl_bootid[16];
1982
1983 /*
1984  * This function is used to return both the bootid UUID, and random
1985  * UUID.  The difference is in whether table->data is NULL; if it is,
1986  * then a new UUID is generated and returned to the user.
1987  *
1988  * If the user accesses this via the proc interface, the UUID will be
1989  * returned as an ASCII string in the standard UUID format; if via the
1990  * sysctl system call, as 16 bytes of binary data.
1991  */
1992 static int proc_do_uuid(struct ctl_table *table, int write,
1993                         void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
1994 {
1995         struct ctl_table fake_table;
1996         unsigned char buf[64], tmp_uuid[16], *uuid;
1997
1998         uuid = table->data;
1999         if (!uuid) {
2000                 uuid = tmp_uuid;
2001                 generate_random_uuid(uuid);
2002         } else {
2003                 static DEFINE_SPINLOCK(bootid_spinlock);
2004
2005                 spin_lock(&bootid_spinlock);
2006                 if (!uuid[8])
2007                         generate_random_uuid(uuid);
2008                 spin_unlock(&bootid_spinlock);
2009         }
2010
2011         sprintf(buf, "%pU", uuid);
2012
2013         fake_table.data = buf;
2014         fake_table.maxlen = sizeof(buf);
2015
2016         return proc_dostring(&fake_table, write, buffer, lenp, ppos);
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Return entropy available scaled to integral bits
2021  */
2022 static int proc_do_entropy(struct ctl_table *table, int write,
2023                            void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
2024 {
2025         struct ctl_table fake_table;
2026         int entropy_count;
2027
2028         entropy_count = *(int *)table->data >> ENTROPY_SHIFT;
2029
2030         fake_table.data = &entropy_count;
2031         fake_table.maxlen = sizeof(entropy_count);
2032
2033         return proc_dointvec(&fake_table, write, buffer, lenp, ppos);
2034 }
2035
2036 static int sysctl_poolsize = INPUT_POOL_WORDS * 32;
2037 extern struct ctl_table random_table[];
2038 struct ctl_table random_table[] = {
2039         {
2040                 .procname       = "poolsize",
2041                 .data           = &sysctl_poolsize,
2042                 .maxlen         = sizeof(int),
2043                 .mode           = 0444,
2044                 .proc_handler   = proc_dointvec,
2045         },
2046         {
2047                 .procname       = "entropy_avail",
2048                 .maxlen         = sizeof(int),
2049                 .mode           = 0444,
2050                 .proc_handler   = proc_do_entropy,
2051                 .data           = &input_pool.entropy_count,
2052         },
2053         {
2054                 .procname       = "read_wakeup_threshold",
2055                 .data           = &random_read_wakeup_bits,
2056                 .maxlen         = sizeof(int),
2057                 .mode           = 0644,
2058                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
2059                 .extra1         = &min_read_thresh,
2060                 .extra2         = &max_read_thresh,
2061         },
2062         {
2063                 .procname       = "write_wakeup_threshold",
2064                 .data           = &random_write_wakeup_bits,
2065                 .maxlen         = sizeof(int),
2066                 .mode           = 0644,
2067                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
2068                 .extra1         = &min_write_thresh,
2069                 .extra2         = &max_write_thresh,
2070         },
2071         {
2072                 .procname       = "urandom_min_reseed_secs",
2073                 .data           = &random_min_urandom_seed,
2074                 .maxlen         = sizeof(int),
2075                 .mode           = 0644,
2076                 .proc_handler   = proc_dointvec,
2077         },
2078         {
2079                 .procname       = "boot_id",
2080                 .data           = &sysctl_bootid,
2081                 .maxlen         = 16,
2082                 .mode           = 0444,
2083                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
2084         },
2085         {
2086                 .procname       = "uuid",
2087                 .maxlen         = 16,
2088                 .mode           = 0444,
2089                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
2090         },
2091 #ifdef ADD_INTERRUPT_BENCH
2092         {
2093                 .procname       = "add_interrupt_avg_cycles",
2094                 .data           = &avg_cycles,
2095                 .maxlen         = sizeof(avg_cycles),
2096                 .mode           = 0444,
2097                 .proc_handler   = proc_doulongvec_minmax,
2098         },
2099         {
2100                 .procname       = "add_interrupt_avg_deviation",
2101                 .data           = &avg_deviation,
2102                 .maxlen         = sizeof(avg_deviation),
2103                 .mode           = 0444,
2104                 .proc_handler   = proc_doulongvec_minmax,
2105         },
2106 #endif
2107         { }
2108 };
2109 #endif  /* CONFIG_SYSCTL */
2110
2111 struct batched_entropy {
2112         union {
2113                 unsigned long entropy_long[CHACHA20_BLOCK_SIZE / sizeof(unsigned long)];
2114                 unsigned int entropy_int[CHACHA20_BLOCK_SIZE / sizeof(unsigned int)];
2115         };
2116         unsigned int position;
2117 };
2118
2119 /*
2120  * Get a random word for internal kernel use only. The quality of the random
2121  * number is good as /dev/urandom, but there is no backtrack protection, with
2122  * the goal of being quite fast and not depleting entropy.
2123  */
2124 static DEFINE_PER_CPU(struct batched_entropy, batched_entropy_long);
2125 unsigned long get_random_long(void)
2126 {
2127         unsigned long ret;
2128         struct batched_entropy *batch;
2129
2130         batch = &get_cpu_var(batched_entropy_long);
2131         if (batch->position % ARRAY_SIZE(batch->entropy_long) == 0) {
2132                 extract_crng((u8 *)batch->entropy_long);
2133                 batch->position = 0;
2134         }
2135         ret = batch->entropy_long[batch->position++];
2136         put_cpu_var(batched_entropy_long);
2137         return ret;
2138 }
2139 EXPORT_SYMBOL(get_random_long);
2140
2141 #if BITS_PER_LONG == 32
2142 unsigned int get_random_int(void)
2143 {
2144         return get_random_long();
2145 }
2146 #else
2147 static DEFINE_PER_CPU(struct batched_entropy, batched_entropy_int);
2148 unsigned int get_random_int(void)
2149 {
2150         unsigned int ret;
2151         struct batched_entropy *batch;
2152
2153         batch = &get_cpu_var(batched_entropy_int);
2154         if (batch->position % ARRAY_SIZE(batch->entropy_int) == 0) {
2155                 extract_crng((u8 *)batch->entropy_int);
2156                 batch->position = 0;
2157         }
2158         ret = batch->entropy_int[batch->position++];
2159         put_cpu_var(batched_entropy_int);
2160         return ret;
2161 }
2162 #endif
2163 EXPORT_SYMBOL(get_random_int);
2164
2165 /**
2166  * randomize_page - Generate a random, page aligned address
2167  * @start:      The smallest acceptable address the caller will take.
2168  * @range:      The size of the area, starting at @start, within which the
2169  *              random address must fall.
2170  *
2171  * If @start + @range would overflow, @range is capped.
2172  *
2173  * NOTE: Historical use of randomize_range, which this replaces, presumed that
2174  * @start was already page aligned.  We now align it regardless.
2175  *
2176  * Return: A page aligned address within [start, start + range).  On error,
2177  * @start is returned.
2178  */
2179 unsigned long
2180 randomize_page(unsigned long start, unsigned long range)
2181 {
2182         if (!PAGE_ALIGNED(start)) {
2183                 range -= PAGE_ALIGN(start) - start;
2184                 start = PAGE_ALIGN(start);
2185         }
2186
2187         if (start > ULONG_MAX - range)
2188                 range = ULONG_MAX - start;
2189
2190         range >>= PAGE_SHIFT;
2191
2192         if (range == 0)
2193                 return start;
2194
2195         return start + (get_random_long() % range << PAGE_SHIFT);
2196 }
2197
2198 /* Interface for in-kernel drivers of true hardware RNGs.
2199  * Those devices may produce endless random bits and will be throttled
2200  * when our pool is full.
2201  */
2202 void add_hwgenerator_randomness(const char *buffer, size_t count,
2203                                 size_t entropy)
2204 {
2205         struct entropy_store *poolp = &input_pool;
2206
2207         if (unlikely(crng_init == 0)) {
2208                 crng_fast_load(buffer, count);
2209                 return;
2210         }
2211
2212         /* Suspend writing if we're above the trickle threshold.
2213          * We'll be woken up again once below random_write_wakeup_thresh,
2214          * or when the calling thread is about to terminate.
2215          */
2216         wait_event_interruptible(random_write_wait, kthread_should_stop() ||
2217                         ENTROPY_BITS(&input_pool) <= random_write_wakeup_bits);
2218         mix_pool_bytes(poolp, buffer, count);
2219         credit_entropy_bits(poolp, entropy);
2220 }
2221 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_hwgenerator_randomness);