drivers/md/dm-crypt.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2003 Jana Saout <jana@saout.de>
   3  * Copyright (C) 2004 Clemens Fruhwirth <clemens@endorphin.org>
   4  * Copyright (C) 2006-2020 Red Hat, Inc. All rights reserved.
   5  * Copyright (C) 2013-2020 Milan Broz <gmazyland@gmail.com>
   6  *
   7  * This file is released under the GPL.
   8  */
   9
  10 #include <linux/completion.h>
  11 #include <linux/err.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/key.h>
  16 #include <linux/bio.h>
  17 #include <linux/blkdev.h>
  18 #include <linux/mempool.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20 #include <linux/crypto.h>
  21 #include <linux/workqueue.h>
  22 #include <linux/kthread.h>
  23 #include <linux/backing-dev.h>
  24 #include <linux/atomic.h>
  25 #include <linux/scatterlist.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/ctype.h>
  28 #include <asm/page.h>
  29 #include <asm/unaligned.h>
  30 #include <crypto/hash.h>
  31 #include <crypto/md5.h>
  32 #include <crypto/algapi.h>
  33 #include <crypto/skcipher.h>
  34 #include <crypto/aead.h>
  35 #include <crypto/authenc.h>
  36 #include <linux/rtnetlink.h> /* for struct rtattr and RTA macros only */
  37 #include <linux/key-type.h>
  38 #include <keys/user-type.h>
  39 #include <keys/encrypted-type.h>
  40
  41 #include <linux/device-mapper.h>
  42
  43 #define DM_MSG_PREFIX "crypt"
  44
  45 /*
  46  * context holding the current state of a multi-part conversion
  47  */
  48 struct convert_context {
  49         struct completion restart;
  50         struct bio *bio_in;
  51         struct bvec_iter iter_in;
  52         struct bio *bio_out;
  53         struct bvec_iter iter_out;
  54         atomic_t cc_pending;
  55         u64 cc_sector;
  56         union {
  57                 struct skcipher_request *req;
  58                 struct aead_request *req_aead;
  59         } r;
  60
  61 };
  62
  63 /*
  64  * per bio private data
  65  */
  66 struct dm_crypt_io {
  67         struct crypt_config *cc;
  68         struct bio *base_bio;
  69         u8 *integrity_metadata;
  70         bool integrity_metadata_from_pool:1;
  71         bool in_tasklet:1;
  72
  73         struct work_struct work;
  74         struct tasklet_struct tasklet;
  75
  76         struct convert_context ctx;
  77
  78         atomic_t io_pending;
  79         blk_status_t error;
  80         sector_t sector;
  81
  82         struct rb_node rb_node;
  83 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
  84
  85 struct dm_crypt_request {
  86         struct convert_context *ctx;
  87         struct scatterlist sg_in[4];
  88         struct scatterlist sg_out[4];
  89         u64 iv_sector;
  90 };
  91
  92 struct crypt_config;
  93
  94 struct crypt_iv_operations {
  95         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
  96                    const char *opts);
  97         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
  98         int (*init)(struct crypt_config *cc);
  99         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
 100         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 101                          struct dm_crypt_request *dmreq);
 102         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 103                     struct dm_crypt_request *dmreq);
 104 };
 105
 106 struct iv_benbi_private {
 107         int shift;
 108 };
 109
 110 #define LMK_SEED_SIZE 64 /* hash + 0 */
 111 struct iv_lmk_private {
 112         struct crypto_shash *hash_tfm;
 113         u8 *seed;
 114 };
 115
 116 #define TCW_WHITENING_SIZE 16
 117 struct iv_tcw_private {
 118         struct crypto_shash *crc32_tfm;
 119         u8 *iv_seed;
 120         u8 *whitening;
 121 };
 122
 123 #define ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE 32
 124 struct iv_elephant_private {
 125         struct crypto_skcipher *tfm;
 126 };
 127
 128 /*
 129  * Crypt: maps a linear range of a block device
 130  * and encrypts / decrypts at the same time.
 131  */
 132 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID,
 133              DM_CRYPT_SAME_CPU, DM_CRYPT_NO_OFFLOAD,
 134              DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE,
 135              DM_CRYPT_WRITE_INLINE };
 136
 137 enum cipher_flags {
 138         CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD,      /* Use authenticated mode for cihper */
 139         CRYPT_IV_LARGE_SECTORS,         /* Calculate IV from sector_size, not 512B sectors */
 140         CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS,       /* Must preprocess data for encryption (elephant) */
 141 };
 142
 143 /*
 144  * The fields in here must be read only after initialization.
 145  */
 146 struct crypt_config {
 147         struct dm_dev *dev;
 148         sector_t start;
 149
 150         struct percpu_counter n_allocated_pages;
 151
 152         struct workqueue_struct *io_queue;
 153         struct workqueue_struct *crypt_queue;
 154
 155         spinlock_t write_thread_lock;
 156         struct task_struct *write_thread;
 157         struct rb_root write_tree;
 158
 159         char *cipher_string;
 160         char *cipher_auth;
 161         char *key_string;
 162
 163         const struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
 164         union {
 165                 struct iv_benbi_private benbi;
 166                 struct iv_lmk_private lmk;
 167                 struct iv_tcw_private tcw;
 168                 struct iv_elephant_private elephant;
 169         } iv_gen_private;
 170         u64 iv_offset;
 171         unsigned int iv_size;
 172         unsigned short int sector_size;
 173         unsigned char sector_shift;
 174
 175         union {
 176                 struct crypto_skcipher **tfms;
 177                 struct crypto_aead **tfms_aead;
 178         } cipher_tfm;
 179         unsigned tfms_count;
 180         unsigned long cipher_flags;
 181
 182         /*
 183          * Layout of each crypto request:
 184          *
 185          *   struct skcipher_request
 186          *      context
 187          *      padding
 188          *   struct dm_crypt_request
 189          *      padding
 190          *   IV
 191          *
 192          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
 193          * correctly aligned.
 194          */
 195         unsigned int dmreq_start;
 196
 197         unsigned int per_bio_data_size;
 198
 199         unsigned long flags;
 200         unsigned int key_size;
 201         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
 202         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
 203         unsigned int key_mac_size;   /* MAC key size for authenc(...) */
 204
 205         unsigned int integrity_tag_size;
 206         unsigned int integrity_iv_size;
 207         unsigned int on_disk_tag_size;
 208
 209         /*
 210          * pool for per bio private data, crypto requests,
 211          * encryption requeusts/buffer pages and integrity tags
 212          */
 213         unsigned tag_pool_max_sectors;
 214         mempool_t tag_pool;
 215         mempool_t req_pool;
 216         mempool_t page_pool;
 217
 218         struct bio_set bs;
 219         struct mutex bio_alloc_lock;
 220
 221         u8 *authenc_key; /* space for keys in authenc() format (if used) */
 222         u8 key[];
 223 };
 224
 225 #define MIN_IOS         64
 226 #define MAX_TAG_SIZE    480
 227 #define POOL_ENTRY_SIZE 512
 228
 229 static DEFINE_SPINLOCK(dm_crypt_clients_lock);
 230 static unsigned dm_crypt_clients_n = 0;
 231 static volatile unsigned long dm_crypt_pages_per_client;
 232 #define DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT                 2
 233 #define DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT           (BIO_MAX_PAGES * 16)
 234
 235 static void clone_init(struct dm_crypt_io *, struct bio *);
 236 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
 237 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 238                                              struct scatterlist *sg);
 239
 240 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc);
 241
 242 /*
 243  * Use this to access cipher attributes that are independent of the key.
 244  */
 245 static struct crypto_skcipher *any_tfm(struct crypt_config *cc)
 246 {
 247         return cc->cipher_tfm.tfms[0];
 248 }
 249
 250 static struct crypto_aead *any_tfm_aead(struct crypt_config *cc)
 251 {
 252         return cc->cipher_tfm.tfms_aead[0];
 253 }
 254
 255 /*
 256  * Different IV generation algorithms:
 257  *
 258  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
 259  *        number, padded with zeros if necessary.
 260  *
 261  * plain64: the initial vector is the 64-bit little-endian version of the sector
 262  *        number, padded with zeros if necessary.
 263  *
 264  * plain64be: the initial vector is the 64-bit big-endian version of the sector
 265  *        number, padded with zeros if necessary.
 266  *
 267  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
 268  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
 269  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
 270  *
 271  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
 272  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
 273  *
 274  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
 275  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
 276  *
 277  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 278  *       by the Loop-AES block device encryption system
 279  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
 280  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 281  *       with an IV derived from the sector number, the data and
 282  *       optionally extra IV seed.
 283  *       This means that after decryption the first block
 284  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
 285  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
 286  *         version 1: is plain aes-cbc mode
 287  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
 288  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
 289  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
 290  *
 291  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 292  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
 293  *       For more info see: https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/TrueCryptOnDiskFormat
 294  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 295  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
 296  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
 297  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
 298  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
 299  *       and should be used for old compatible containers access only.
 300  *
 301  * eboiv: Encrypted byte-offset IV (used in Bitlocker in CBC mode)
 302  *        The IV is encrypted little-endian byte-offset (with the same key
 303  *        and cipher as the volume).
 304  *
 305  * elephant: The extended version of eboiv with additional Elephant diffuser
 306  *           used with Bitlocker CBC mode.
 307  *           This mode was used in older Windows systems
 308  *           https://download.microsoft.com/download/0/2/3/0238acaf-d3bf-4a6d-b3d6-0a0be4bbb36e/bitlockercipher200608.pdf
 309  */
 310
 311 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 312                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 313 {
 314         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 315         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
 316
 317         return 0;
 318 }
 319
 320 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 321                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 322 {
 323         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 324         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 325
 326         return 0;
 327 }
 328
 329 static int crypt_iv_plain64be_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 330                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
 331 {
 332         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 333         /* iv_size is at least of size u64; usually it is 16 bytes */
 334         *(__be64 *)&iv[cc->iv_size - sizeof(u64)] = cpu_to_be64(dmreq->iv_sector);
 335
 336         return 0;
 337 }
 338
 339 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 340                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 341 {
 342         /*
 343          * ESSIV encryption of the IV is now handled by the crypto API,
 344          * so just pass the plain sector number here.
 345          */
 346         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 347         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 348
 349         return 0;
 350 }
 351
 352 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 353                               const char *opts)
 354 {
 355         unsigned bs;
 356         int log;
 357
 358         if (crypt_integrity_aead(cc))
 359                 bs = crypto_aead_blocksize(any_tfm_aead(cc));
 360         else
 361                 bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
 362         log = ilog2(bs);
 363
 364         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
 365          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
 366
 367         if (1 << log != bs) {
 368                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
 369                 return -EINVAL;
 370         }
 371
 372         if (log > 9) {
 373                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
 374                 return -EINVAL;
 375         }
 376
 377         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
 378
 379         return 0;
 380 }
 381
 382 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
 383 {
 384 }
 385
 386 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 387                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 388 {
 389         __be64 val;
 390
 391         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
 392
 393         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
 394         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
 395
 396         return 0;
 397 }
 398
 399 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 400                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 401 {
 402         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 403
 404         return 0;
 405 }
 406
 407 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
 408 {
 409         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 410
 411         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
 412                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
 413         lmk->hash_tfm = NULL;
 414
 415         kfree_sensitive(lmk->seed);
 416         lmk->seed = NULL;
 417 }
 418
 419 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 420                             const char *opts)
 421 {
 422         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 423
 424         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 425                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
 426                 return -EINVAL;
 427         }
 428
 429         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0,
 430                                            CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 431         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
 432                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
 433                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
 434         }
 435
 436         /* No seed in LMK version 2 */
 437         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
 438                 lmk->seed = NULL;
 439                 return 0;
 440         }
 441
 442         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
 443         if (!lmk->seed) {
 444                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
 445                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
 446                 return -ENOMEM;
 447         }
 448
 449         return 0;
 450 }
 451
 452 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
 453 {
 454         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 455         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
 456
 457         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
 458         if (lmk->seed)
 459                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
 460                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
 461
 462         return 0;
 463 }
 464
 465 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
 466 {
 467         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 468
 469         if (lmk->seed)
 470                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
 471
 472         return 0;
 473 }
 474
 475 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 476                             struct dm_crypt_request *dmreq,
 477                             u8 *data)
 478 {
 479         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 480         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
 481         struct md5_state md5state;
 482         __le32 buf[4];
 483         int i, r;
 484
 485         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
 486
 487         r = crypto_shash_init(desc);
 488         if (r)
 489                 return r;
 490
 491         if (lmk->seed) {
 492                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
 493                 if (r)
 494                         return r;
 495         }
 496
 497         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
 498         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
 499         if (r)
 500                 return r;
 501
 502         /* Sector is cropped to 56 bits here */
 503         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
 504         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
 505         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
 506         buf[3] = 0;
 507         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
 508         if (r)
 509                 return r;
 510
 511         /* No MD5 padding here */
 512         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
 513         if (r)
 514                 return r;
 515
 516         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
 517                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
 518         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
 519
 520         return 0;
 521 }
 522
 523 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 524                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 525 {
 526         struct scatterlist *sg;
 527         u8 *src;
 528         int r = 0;
 529
 530         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 531                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 532                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 533                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
 534                 kunmap_atomic(src);
 535         } else
 536                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
 537
 538         return r;
 539 }
 540
 541 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 542                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 543 {
 544         struct scatterlist *sg;
 545         u8 *dst;
 546         int r;
 547
 548         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
 549                 return 0;
 550
 551         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 552         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 553         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
 554
 555         /* Tweak the first block of plaintext sector */
 556         if (!r)
 557                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
 558
 559         kunmap_atomic(dst);
 560         return r;
 561 }
 562
 563 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
 564 {
 565         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 566
 567         kfree_sensitive(tcw->iv_seed);
 568         tcw->iv_seed = NULL;
 569         kfree_sensitive(tcw->whitening);
 570         tcw->whitening = NULL;
 571
 572         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
 573                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
 574         tcw->crc32_tfm = NULL;
 575 }
 576
 577 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 578                             const char *opts)
 579 {
 580         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 581
 582         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 583                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
 584                 return -EINVAL;
 585         }
 586
 587         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
 588                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
 589                 return -EINVAL;
 590         }
 591
 592         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0,
 593                                             CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 594         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
 595                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
 596                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
 597         }
 598
 599         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
 600         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
 601         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
 602                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
 603                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
 604                 return -ENOMEM;
 605         }
 606
 607         return 0;
 608 }
 609
 610 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
 611 {
 612         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 613         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
 614
 615         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
 616         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
 617                TCW_WHITENING_SIZE);
 618
 619         return 0;
 620 }
 621
 622 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
 623 {
 624         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 625
 626         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
 627         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
 628
 629         return 0;
 630 }
 631
 632 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
 633                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
 634                                   u8 *data)
 635 {
 636         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 637         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 638         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
 639         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
 640         int i, r;
 641
 642         /* xor whitening with sector number */
 643         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
 644         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
 645
 646         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
 647         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
 648         for (i = 0; i < 4; i++) {
 649                 r = crypto_shash_init(desc);
 650                 if (r)
 651                         goto out;
 652                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
 653                 if (r)
 654                         goto out;
 655                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
 656                 if (r)
 657                         goto out;
 658         }
 659         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
 660         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
 661
 662         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
 663         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
 664                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
 665 out:
 666         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
 667         return r;
 668 }
 669
 670 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 671                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 672 {
 673         struct scatterlist *sg;
 674         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 675         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 676         u8 *src;
 677         int r = 0;
 678
 679         /* Remove whitening from ciphertext */
 680         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 681                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 682                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 683                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
 684                 kunmap_atomic(src);
 685         }
 686
 687         /* Calculate IV */
 688         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
 689         if (cc->iv_size > 8)
 690                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
 691                                cc->iv_size - 8);
 692
 693         return r;
 694 }
 695
 696 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 697                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 698 {
 699         struct scatterlist *sg;
 700         u8 *dst;
 701         int r;
 702
 703         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
 704                 return 0;
 705
 706         /* Apply whitening on ciphertext */
 707         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 708         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 709         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
 710         kunmap_atomic(dst);
 711
 712         return r;
 713 }
 714
 715 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 716                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 717 {
 718         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
 719         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
 720         return 0;
 721 }
 722
 723 static int crypt_iv_eboiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 724                             const char *opts)
 725 {
 726         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
 727                 ti->error = "AEAD transforms not supported for EBOIV";
 728                 return -EINVAL;
 729         }
 730
 731         if (crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc)) != cc->iv_size) {
 732                 ti->error = "Block size of EBOIV cipher does "
 733                             "not match IV size of block cipher";
 734                 return -EINVAL;
 735         }
 736
 737         return 0;
 738 }
 739
 740 static int crypt_iv_eboiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 741                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 742 {
 743         u8 buf[MAX_CIPHER_BLOCKSIZE] __aligned(__alignof__(__le64));
 744         struct skcipher_request *req;
 745         struct scatterlist src, dst;
 746         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
 747         int err;
 748
 749         req = skcipher_request_alloc(any_tfm(cc), GFP_NOIO);
 750         if (!req)
 751                 return -ENOMEM;
 752
 753         memset(buf, 0, cc->iv_size);
 754         *(__le64 *)buf = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 755
 756         sg_init_one(&src, page_address(ZERO_PAGE(0)), cc->iv_size);
 757         sg_init_one(&dst, iv, cc->iv_size);
 758         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, cc->iv_size, buf);
 759         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 760         err = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 761         skcipher_request_free(req);
 762
 763         return err;
 764 }
 765
 766 static void crypt_iv_elephant_dtr(struct crypt_config *cc)
 767 {
 768         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 769
 770         crypto_free_skcipher(elephant->tfm);
 771         elephant->tfm = NULL;
 772 }
 773
 774 static int crypt_iv_elephant_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 775                             const char *opts)
 776 {
 777         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 778         int r;
 779
 780         elephant->tfm = crypto_alloc_skcipher("ecb(aes)", 0,
 781                                               CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 782         if (IS_ERR(elephant->tfm)) {
 783                 r = PTR_ERR(elephant->tfm);
 784                 elephant->tfm = NULL;
 785                 return r;
 786         }
 787
 788         r = crypt_iv_eboiv_ctr(cc, ti, NULL);
 789         if (r)
 790                 crypt_iv_elephant_dtr(cc);
 791         return r;
 792 }
 793
 794 static void diffuser_disk_to_cpu(u32 *d, size_t n)
 795 {
 796 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 797         int i;
 798
 799         for (i = 0; i < n; i++)
 800                 d[i] = le32_to_cpu((__le32)d[i]);
 801 #endif
 802 }
 803
 804 static void diffuser_cpu_to_disk(__le32 *d, size_t n)
 805 {
 806 #ifndef __LITTLE_ENDIAN
 807         int i;
 808
 809         for (i = 0; i < n; i++)
 810                 d[i] = cpu_to_le32((u32)d[i]);
 811 #endif
 812 }
 813
 814 static void diffuser_a_decrypt(u32 *d, size_t n)
 815 {
 816         int i, i1, i2, i3;
 817
 818         for (i = 0; i < 5; i++) {
 819                 i1 = 0;
 820                 i2 = n - 2;
 821                 i3 = n - 5;
 822
 823                 while (i1 < (n - 1)) {
 824                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 825                         i1++; i2++; i3++;
 826
 827                         if (i3 >= n)
 828                                 i3 -= n;
 829
 830                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 831                         i1++; i2++; i3++;
 832
 833                         if (i2 >= n)
 834                                 i2 -= n;
 835
 836                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 837                         i1++; i2++; i3++;
 838
 839                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 840                         i1++; i2++; i3++;
 841                 }
 842         }
 843 }
 844
 845 static void diffuser_a_encrypt(u32 *d, size_t n)
 846 {
 847         int i, i1, i2, i3;
 848
 849         for (i = 0; i < 5; i++) {
 850                 i1 = n - 1;
 851                 i2 = n - 2 - 1;
 852                 i3 = n - 5 - 1;
 853
 854                 while (i1 > 0) {
 855                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 856                         i1--; i2--; i3--;
 857
 858                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 13 | d[i3] >> 19);
 859                         i1--; i2--; i3--;
 860
 861                         if (i2 < 0)
 862                                 i2 += n;
 863
 864                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 865                         i1--; i2--; i3--;
 866
 867                         if (i3 < 0)
 868                                 i3 += n;
 869
 870                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 9 | d[i3] >> 23);
 871                         i1--; i2--; i3--;
 872                 }
 873         }
 874 }
 875
 876 static void diffuser_b_decrypt(u32 *d, size_t n)
 877 {
 878         int i, i1, i2, i3;
 879
 880         for (i = 0; i < 3; i++) {
 881                 i1 = 0;
 882                 i2 = 2;
 883                 i3 = 5;
 884
 885                 while (i1 < (n - 1)) {
 886                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 887                         i1++; i2++; i3++;
 888
 889                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 890                         i1++; i2++; i3++;
 891
 892                         if (i2 >= n)
 893                                 i2 -= n;
 894
 895                         d[i1] += d[i2] ^ d[i3];
 896                         i1++; i2++; i3++;
 897
 898                         if (i3 >= n)
 899                                 i3 -= n;
 900
 901                         d[i1] += d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 902                         i1++; i2++; i3++;
 903                 }
 904         }
 905 }
 906
 907 static void diffuser_b_encrypt(u32 *d, size_t n)
 908 {
 909         int i, i1, i2, i3;
 910
 911         for (i = 0; i < 3; i++) {
 912                 i1 = n - 1;
 913                 i2 = 2 - 1;
 914                 i3 = 5 - 1;
 915
 916                 while (i1 > 0) {
 917                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 25 | d[i3] >> 7);
 918                         i1--; i2--; i3--;
 919
 920                         if (i3 < 0)
 921                                 i3 += n;
 922
 923                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 924                         i1--; i2--; i3--;
 925
 926                         if (i2 < 0)
 927                                 i2 += n;
 928
 929                         d[i1] -= d[i2] ^ (d[i3] << 10 | d[i3] >> 22);
 930                         i1--; i2--; i3--;
 931
 932                         d[i1] -= d[i2] ^ d[i3];
 933                         i1--; i2--; i3--;
 934                 }
 935         }
 936 }
 937
 938 static int crypt_iv_elephant(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
 939 {
 940         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
 941         u8 *es, *ks, *data, *data2, *data_offset;
 942         struct skcipher_request *req;
 943         struct scatterlist *sg, *sg2, src, dst;
 944         DECLARE_CRYPTO_WAIT(wait);
 945         int i, r;
 946
 947         req = skcipher_request_alloc(elephant->tfm, GFP_NOIO);
 948         es = kzalloc(16, GFP_NOIO); /* Key for AES */
 949         ks = kzalloc(32, GFP_NOIO); /* Elephant sector key */
 950
 951         if (!req || !es || !ks) {
 952                 r = -ENOMEM;
 953                 goto out;
 954         }
 955
 956         *(__le64 *)es = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector * cc->sector_size);
 957
 958         /* E(Ks, e(s)) */
 959         sg_init_one(&src, es, 16);
 960         sg_init_one(&dst, ks, 16);
 961         skcipher_request_set_crypt(req, &src, &dst, 16, NULL);
 962         skcipher_request_set_callback(req, 0, crypto_req_done, &wait);
 963         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 964         if (r)
 965                 goto out;
 966
 967         /* E(Ks, e'(s)) */
 968         es[15] = 0x80;
 969         sg_init_one(&dst, &ks[16], 16);
 970         r = crypto_wait_req(crypto_skcipher_encrypt(req), &wait);
 971         if (r)
 972                 goto out;
 973
 974         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 975         data = kmap_atomic(sg_page(sg));
 976         data_offset = data + sg->offset;
 977
 978         /* Cannot modify original bio, copy to sg_out and apply Elephant to it */
 979         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 980                 sg2 = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 981                 data2 = kmap_atomic(sg_page(sg2));
 982                 memcpy(data_offset, data2 + sg2->offset, cc->sector_size);
 983                 kunmap_atomic(data2);
 984         }
 985
 986         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 987                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 988                 diffuser_b_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 989                 diffuser_a_decrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 990                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 991         }
 992
 993         for (i = 0; i < (cc->sector_size / 32); i++)
 994                 crypto_xor(data_offset + i * 32, ks, 32);
 995
 996         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 997                 diffuser_disk_to_cpu((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 998                 diffuser_a_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
 999                 diffuser_b_encrypt((u32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
1000                 diffuser_cpu_to_disk((__le32*)data_offset, cc->sector_size / sizeof(u32));
1001         }
1002
1003         kunmap_atomic(data);
1004 out:
1005         kfree_sensitive(ks);
1006         kfree_sensitive(es);
1007         skcipher_request_free(req);
1008         return r;
1009 }
1010
1011 static int crypt_iv_elephant_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1012                             struct dm_crypt_request *dmreq)
1013 {
1014         int r;
1015
1016         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
1017                 r = crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1018                 if (r)
1019                         return r;
1020         }
1021
1022         return crypt_iv_eboiv_gen(cc, iv, dmreq);
1023 }
1024
1025 static int crypt_iv_elephant_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
1026                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
1027 {
1028         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
1029                 return crypt_iv_elephant(cc, dmreq);
1030
1031         return 0;
1032 }
1033
1034 static int crypt_iv_elephant_init(struct crypt_config *cc)
1035 {
1036         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1037         int key_offset = cc->key_size - cc->key_extra_size;
1038
1039         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, &cc->key[key_offset], cc->key_extra_size);
1040 }
1041
1042 static int crypt_iv_elephant_wipe(struct crypt_config *cc)
1043 {
1044         struct iv_elephant_private *elephant = &cc->iv_gen_private.elephant;
1045         u8 key[ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE];
1046
1047         memset(key, 0, cc->key_extra_size);
1048         return crypto_skcipher_setkey(elephant->tfm, key, cc->key_extra_size);
1049 }
1050
1051 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
1052         .generator = crypt_iv_plain_gen
1053 };
1054
1055 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
1056         .generator = crypt_iv_plain64_gen
1057 };
1058
1059 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
1060         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
1061 };
1062
1063 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
1064         .generator = crypt_iv_essiv_gen
1065 };
1066
1067 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
1068         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
1069         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
1070         .generator = crypt_iv_benbi_gen
1071 };
1072
1073 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
1074         .generator = crypt_iv_null_gen
1075 };
1076
1077 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
1078         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
1079         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
1080         .init      = crypt_iv_lmk_init,
1081         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
1082         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
1083         .post      = crypt_iv_lmk_post
1084 };
1085
1086 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
1087         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
1088         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
1089         .init      = crypt_iv_tcw_init,
1090         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
1091         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
1092         .post      = crypt_iv_tcw_post
1093 };
1094
1095 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
1096         .generator = crypt_iv_random_gen
1097 };
1098
1099 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_eboiv_ops = {
1100         .ctr       = crypt_iv_eboiv_ctr,
1101         .generator = crypt_iv_eboiv_gen
1102 };
1103
1104 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_elephant_ops = {
1105         .ctr       = crypt_iv_elephant_ctr,
1106         .dtr       = crypt_iv_elephant_dtr,
1107         .init      = crypt_iv_elephant_init,
1108         .wipe      = crypt_iv_elephant_wipe,
1109         .generator = crypt_iv_elephant_gen,
1110         .post      = crypt_iv_elephant_post
1111 };
1112
1113 /*
1114  * Integrity extensions
1115  */
1116 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
1117 {
1118         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
1119 }
1120
1121 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
1122 {
1123         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
1124 }
1125
1126 /* Get sg containing data */
1127 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
1128                                              struct scatterlist *sg)
1129 {
1130         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
1131                 return &sg[2];
1132
1133         return sg;
1134 }
1135
1136 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
1137 {
1138         struct bio_integrity_payload *bip;
1139         unsigned int tag_len;
1140         int ret;
1141
1142         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
1143                 return 0;
1144
1145         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
1146         if (IS_ERR(bip))
1147                 return PTR_ERR(bip);
1148
1149         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> io->cc->sector_shift);
1150
1151         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
1152         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
1153
1154         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
1155                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
1156         if (unlikely(ret != tag_len))
1157                 return -ENOMEM;
1158
1159         return 0;
1160 }
1161
1162 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
1163 {
1164 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
1165         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
1166         struct mapped_device *md = dm_table_get_md(ti->table);
1167
1168         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
1169         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
1170                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
1171                 return -EINVAL;
1172         }
1173
1174         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
1175             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
1176                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
1177                 return -EINVAL;
1178         }
1179         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
1180                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
1181                 return -EINVAL;
1182         }
1183
1184         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
1185                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
1186                 DMDEBUG("%s: Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.", dm_device_name(md),
1187                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
1188
1189                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
1190                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
1191                         return -EINVAL;
1192                 }
1193         } else if (cc->integrity_iv_size)
1194                 DMDEBUG("%s: Additional per-sector space %u bytes for IV.", dm_device_name(md),
1195                        cc->integrity_iv_size);
1196
1197         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
1198                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
1199                 return -EINVAL;
1200         }
1201
1202         return 0;
1203 #else
1204         ti->error = "Integrity profile not supported.";
1205         return -EINVAL;
1206 #endif
1207 }
1208
1209 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
1210                                struct convert_context *ctx,
1211                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
1212                                sector_t sector)
1213 {
1214         ctx->bio_in = bio_in;
1215         ctx->bio_out = bio_out;
1216         if (bio_in)
1217                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1218         if (bio_out)
1219                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1220         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1221         init_completion(&ctx->restart);
1222 }
1223
1224 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1225                                              void *req)
1226 {
1227         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1228 }
1229
1230 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1231 {
1232         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1233 }
1234
1235 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1236                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1237 {
1238         if (crypt_integrity_aead(cc))
1239                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1240                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1241         else
1242                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1243                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1244 }
1245
1246 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1247                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1248 {
1249         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1250 }
1251
1252 static __le64 *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1253                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1254 {
1255         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1256         return (__le64 *) ptr;
1257 }
1258
1259 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1260                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1261 {
1262         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1263                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1264         return (unsigned int*)ptr;
1265 }
1266
1267 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1268                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1269 {
1270         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1271         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1272
1273         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1274                 cc->on_disk_tag_size];
1275 }
1276
1277 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1278                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1279 {
1280         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1281 }
1282
1283 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1284                                      struct convert_context *ctx,
1285                                      struct aead_request *req,
1286                                      unsigned int tag_offset)
1287 {
1288         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1289         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1290         struct dm_crypt_request *dmreq;
1291         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1292         __le64 *sector;
1293         int r = 0;
1294
1295         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1296
1297         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1298         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1299                 return -EIO;
1300
1301         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1302         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1303         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1304                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1305         dmreq->ctx = ctx;
1306
1307         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1308
1309         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1310         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1311
1312         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1313         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1314         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1315         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1316
1317         /* AEAD request:
1318          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1319          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1320          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1321          */
1322         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1323         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1324         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1325         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1326         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1327
1328         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1329         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1330         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1331         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1332         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1333
1334         if (cc->iv_gen_ops) {
1335                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1336                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1337                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1338                 } else {
1339                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1340                         if (r < 0)
1341                                 return r;
1342                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1343                         if (cc->integrity_iv_size)
1344                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1345                 }
1346                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1347                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1348         }
1349
1350         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1351         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1352                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1353                                        cc->sector_size, iv);
1354                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1355                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1356                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1357                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1358         } else {
1359                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1360                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1361                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1362         }
1363
1364         if (r == -EBADMSG) {
1365                 char b[BDEVNAME_SIZE];
1366                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
1367                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1368         }
1369
1370         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1371                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1372
1373         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1374         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1375
1376         return r;
1377 }
1378
1379 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1380                                         struct convert_context *ctx,
1381                                         struct skcipher_request *req,
1382                                         unsigned int tag_offset)
1383 {
1384         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1385         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1386         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1387         struct dm_crypt_request *dmreq;
1388         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1389         __le64 *sector;
1390         int r = 0;
1391
1392         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1393         if (unlikely(bv_in.bv_len & (cc->sector_size - 1)))
1394                 return -EIO;
1395
1396         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1397         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1398         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1399                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1400         dmreq->ctx = ctx;
1401
1402         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1403
1404         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1405         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1406         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1407
1408         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1409         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1410
1411         /* For skcipher we use only the first sg item */
1412         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1413         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1414
1415         sg_init_table(sg_in, 1);
1416         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1417
1418         sg_init_table(sg_out, 1);
1419         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1420
1421         if (cc->iv_gen_ops) {
1422                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1423                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1424                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1425                 } else {
1426                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1427                         if (r < 0)
1428                                 return r;
1429                         /* Data can be already preprocessed in generator */
1430                         if (test_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags))
1431                                 sg_in = sg_out;
1432                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1433                         if (cc->integrity_iv_size)
1434                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1435                 }
1436                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1437                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1438         }
1439
1440         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1441
1442         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1443                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1444         else
1445                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1446
1447         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1448                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1449
1450         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1451         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1452
1453         return r;
1454 }
1455
1456 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1457                                int error);
1458
1459 static int crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1460                                      struct convert_context *ctx)
1461 {
1462         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1463
1464         if (!ctx->r.req) {
1465                 ctx->r.req = mempool_alloc(&cc->req_pool, in_interrupt() ? GFP_ATOMIC : GFP_NOIO);
1466                 if (!ctx->r.req)
1467                         return -ENOMEM;
1468         }
1469
1470         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1471
1472         /*
1473          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1474          * requests if driver request queue is full.
1475          */
1476         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1477             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1478             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1479
1480         return 0;
1481 }
1482
1483 static int crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1484                                  struct convert_context *ctx)
1485 {
1486         if (!ctx->r.req_aead) {
1487                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(&cc->req_pool, in_interrupt() ? GFP_ATOMIC : GFP_NOIO);
1488                 if (!ctx->r.req_aead)
1489                         return -ENOMEM;
1490         }
1491
1492         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1493
1494         /*
1495          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1496          * requests if driver request queue is full.
1497          */
1498         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1499             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1500             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1501
1502         return 0;
1503 }
1504
1505 static int crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1506                             struct convert_context *ctx)
1507 {
1508         if (crypt_integrity_aead(cc))
1509                 return crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1510         else
1511                 return crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1512 }
1513
1514 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1515                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1516 {
1517         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1518
1519         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1520                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1521 }
1522
1523 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1524                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1525 {
1526         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1527
1528         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1529                 mempool_free(req, &cc->req_pool);
1530 }
1531
1532 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1533 {
1534         if (crypt_integrity_aead(cc))
1535                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1536         else
1537                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1538 }
1539
1540 /*
1541  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1542  */
1543 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1544                          struct convert_context *ctx, bool atomic, bool reset_pending)
1545 {
1546         unsigned int tag_offset = 0;
1547         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1548         int r;
1549
1550         /*
1551          * if reset_pending is set we are dealing with the bio for the first time,
1552          * else we're continuing to work on the previous bio, so don't mess with
1553          * the cc_pending counter
1554          */
1555         if (reset_pending)
1556                 atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1557
1558         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1559
1560                 r = crypt_alloc_req(cc, ctx);
1561                 if (r) {
1562                         complete(&ctx->restart);
1563                         return BLK_STS_DEV_RESOURCE;
1564                 }
1565
1566                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1567
1568                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1569                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1570                 else
1571                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1572
1573                 switch (r) {
1574                 /*
1575                  * The request was queued by a crypto driver
1576                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1577                  */
1578                 case -EBUSY:
1579                         if (in_interrupt()) {
1580                                 if (try_wait_for_completion(&ctx->restart)) {
1581                                         /*
1582                                          * we don't have to block to wait for completion,
1583                                          * so proceed
1584                                          */
1585                                 } else {
1586                                         /*
1587                                          * we can't wait for completion without blocking
1588                                          * exit and continue processing in a workqueue
1589                                          */
1590                                         ctx->r.req = NULL;
1591                                         ctx->cc_sector += sector_step;
1592                                         tag_offset++;
1593                                         return BLK_STS_DEV_RESOURCE;
1594                                 }
1595                         } else {
1596                                 wait_for_completion(&ctx->restart);
1597                         }
1598                         reinit_completion(&ctx->restart);
1599                         fallthrough;
1600                 /*
1601                  * The request is queued and processed asynchronously,
1602                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1603                  */
1604                 case -EINPROGRESS:
1605                         ctx->r.req = NULL;
1606                         ctx->cc_sector += sector_step;
1607                         tag_offset++;
1608                         continue;
1609                 /*
1610                  * The request was already processed (synchronously).
1611                  */
1612                 case 0:
1613                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1614                         ctx->cc_sector += sector_step;
1615                         tag_offset++;
1616                         if (!atomic)
1617                                 cond_resched();
1618                         continue;
1619                 /*
1620                  * There was a data integrity error.
1621                  */
1622                 case -EBADMSG:
1623                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1624                         return BLK_STS_PROTECTION;
1625                 /*
1626                  * There was an error while processing the request.
1627                  */
1628                 default:
1629                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1630                         return BLK_STS_IOERR;
1631                 }
1632         }
1633
1634         return 0;
1635 }
1636
1637 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1638
1639 /*
1640  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1641  * This should never violate the device limitations (but only because
1642  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1643  *
1644  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1645  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1646  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1647  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1648  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1649  *
1650  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1651  *
1652  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1653  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1654  * to blocking allocations with a mutex.
1655  */
1656 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1657 {
1658         struct crypt_config *cc = io->cc;
1659         struct bio *clone;
1660         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1661         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1662         unsigned i, len, remaining_size;
1663         struct page *page;
1664
1665 retry:
1666         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1667                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1668
1669         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, &cc->bs);
1670         if (!clone)
1671                 goto out;
1672
1673         clone_init(io, clone);
1674
1675         remaining_size = size;
1676
1677         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1678                 page = mempool_alloc(&cc->page_pool, gfp_mask);
1679                 if (!page) {
1680                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1681                         bio_put(clone);
1682                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1683                         goto retry;
1684                 }
1685
1686                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1687
1688                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1689
1690                 remaining_size -= len;
1691         }
1692
1693         /* Allocate space for integrity tags */
1694         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1695                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1696                 bio_put(clone);
1697                 clone = NULL;
1698         }
1699 out:
1700         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1701                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1702
1703         return clone;
1704 }
1705
1706 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1707 {
1708         struct bio_vec *bv;
1709         struct bvec_iter_all iter_all;
1710
1711         bio_for_each_segment_all(bv, clone, iter_all) {
1712                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1713                 mempool_free(bv->bv_page, &cc->page_pool);
1714         }
1715 }
1716
1717 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1718                           struct bio *bio, sector_t sector)
1719 {
1720         io->cc = cc;
1721         io->base_bio = bio;
1722         io->sector = sector;
1723         io->error = 0;
1724         io->ctx.r.req = NULL;
1725         io->integrity_metadata = NULL;
1726         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1727         io->in_tasklet = false;
1728         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1729 }
1730
1731 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1732 {
1733         atomic_inc(&io->io_pending);
1734 }
1735
1736 static void kcryptd_io_bio_endio(struct work_struct *work)
1737 {
1738         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1739         bio_endio(io->base_bio);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * One of the bios was finished. Check for completion of
1744  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1745  */
1746 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1747 {
1748         struct crypt_config *cc = io->cc;
1749         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1750         blk_status_t error = io->error;
1751
1752         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1753                 return;
1754
1755         if (io->ctx.r.req)
1756                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1757
1758         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1759                 mempool_free(io->integrity_metadata, &io->cc->tag_pool);
1760         else
1761                 kfree(io->integrity_metadata);
1762
1763         base_bio->bi_status = error;
1764
1765         /*
1766          * If we are running this function from our tasklet,
1767          * we can't call bio_endio() here, because it will call
1768          * clone_endio() from dm.c, which in turn will
1769          * free the current struct dm_crypt_io structure with
1770          * our tasklet. In this case we need to delay bio_endio()
1771          * execution to after the tasklet is done and dequeued.
1772          */
1773         if (io->in_tasklet) {
1774                 INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_bio_endio);
1775                 queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1776                 return;
1777         }
1778
1779         bio_endio(base_bio);
1780 }
1781
1782 /*
1783  * kcryptd/kcryptd_io:
1784  *
1785  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1786  * interrupt context.
1787  *
1788  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1789  *
1790  * kcryptd_io performs the IO submission.
1791  *
1792  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1793  * starved by new requests which can block in the first stages due
1794  * to memory allocation.
1795  *
1796  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1797  * They should not depend on each other and do not block.
1798  */
1799 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1800 {
1801         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1802         struct crypt_config *cc = io->cc;
1803         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1804         blk_status_t error;
1805
1806         /*
1807          * free the processed pages
1808          */
1809         if (rw == WRITE)
1810                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1811
1812         error = clone->bi_status;
1813         bio_put(clone);
1814
1815         if (rw == READ && !error) {
1816                 kcryptd_queue_crypt(io);
1817                 return;
1818         }
1819
1820         if (unlikely(error))
1821                 io->error = error;
1822
1823         crypt_dec_pending(io);
1824 }
1825
1826 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1827 {
1828         struct crypt_config *cc = io->cc;
1829
1830         clone->bi_private = io;
1831         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1832         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1833         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1834 }
1835
1836 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1837 {
1838         struct crypt_config *cc = io->cc;
1839         struct bio *clone;
1840
1841         /*
1842          * We need the original biovec array in order to decrypt
1843          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1844          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1845          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1846          */
1847         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, &cc->bs);
1848         if (!clone)
1849                 return 1;
1850
1851         crypt_inc_pending(io);
1852
1853         clone_init(io, clone);
1854         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1855
1856         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1857                 crypt_dec_pending(io);
1858                 bio_put(clone);
1859                 return 1;
1860         }
1861
1862         submit_bio_noacct(clone);
1863         return 0;
1864 }
1865
1866 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1867 {
1868         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1869
1870         crypt_inc_pending(io);
1871         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1872                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1873         crypt_dec_pending(io);
1874 }
1875
1876 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1877 {
1878         struct crypt_config *cc = io->cc;
1879
1880         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1881         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1882 }
1883
1884 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1885 {
1886         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1887
1888         submit_bio_noacct(clone);
1889 }
1890
1891 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1892
1893 static int dmcrypt_write(void *data)
1894 {
1895         struct crypt_config *cc = data;
1896         struct dm_crypt_io *io;
1897
1898         while (1) {
1899                 struct rb_root write_tree;
1900                 struct blk_plug plug;
1901
1902                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1903 continue_locked:
1904
1905                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1906                         goto pop_from_list;
1907
1908                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1909
1910                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1911
1912                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1913                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1914                         break;
1915                 }
1916
1917                 schedule();
1918
1919                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1920                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_lock);
1921                 goto continue_locked;
1922
1923 pop_from_list:
1924                 write_tree = cc->write_tree;
1925                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1926                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_lock);
1927
1928                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1929
1930                 /*
1931                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1932                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1933                  */
1934                 blk_start_plug(&plug);
1935                 do {
1936                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1937                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1938                         kcryptd_io_write(io);
1939                         cond_resched();
1940                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1941                 blk_finish_plug(&plug);
1942         }
1943         return 0;
1944 }
1945
1946 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1947 {
1948         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1949         struct crypt_config *cc = io->cc;
1950         unsigned long flags;
1951         sector_t sector;
1952         struct rb_node **rbp, *parent;
1953
1954         if (unlikely(io->error)) {
1955                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1956                 bio_put(clone);
1957                 crypt_dec_pending(io);
1958                 return;
1959         }
1960
1961         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1962         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1963
1964         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1965
1966         if ((likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) ||
1967             test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags)) {
1968                 submit_bio_noacct(clone);
1969                 return;
1970         }
1971
1972         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_lock, flags);
1973         if (RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1974                 wake_up_process(cc->write_thread);
1975         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1976         parent = NULL;
1977         sector = io->sector;
1978         while (*rbp) {
1979                 parent = *rbp;
1980                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1981                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1982                 else
1983                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1984         }
1985         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1986         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1987         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_lock, flags);
1988 }
1989
1990 static bool kcryptd_crypt_write_inline(struct crypt_config *cc,
1991                                        struct convert_context *ctx)
1992
1993 {
1994         if (!test_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags))
1995                 return false;
1996
1997         /*
1998          * Note: zone append writes (REQ_OP_ZONE_APPEND) do not have ordering
1999          * constraints so they do not need to be issued inline by
2000          * kcryptd_crypt_write_convert().
2001          */
2002         switch (bio_op(ctx->bio_in)) {
2003         case REQ_OP_WRITE:
2004         case REQ_OP_WRITE_SAME:
2005         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
2006                 return true;
2007         default:
2008                 return false;
2009         }
2010 }
2011
2012 static void kcryptd_crypt_write_continue(struct work_struct *work)
2013 {
2014         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2015         struct crypt_config *cc = io->cc;
2016         struct convert_context *ctx = &io->ctx;
2017         int crypt_finished;
2018         sector_t sector = io->sector;
2019         blk_status_t r;
2020
2021         wait_for_completion(&ctx->restart);
2022         reinit_completion(&ctx->restart);
2023
2024         r = crypt_convert(cc, &io->ctx, true, false);
2025         if (r)
2026                 io->error = r;
2027         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending);
2028         if (!crypt_finished && kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2029                 /* Wait for completion signaled by kcryptd_async_done() */
2030                 wait_for_completion(&ctx->restart);
2031                 crypt_finished = 1;
2032         }
2033
2034         /* Encryption was already finished, submit io now */
2035         if (crypt_finished) {
2036                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
2037                 io->sector = sector;
2038         }
2039
2040         crypt_dec_pending(io);
2041 }
2042
2043 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
2044 {
2045         struct crypt_config *cc = io->cc;
2046         struct convert_context *ctx = &io->ctx;
2047         struct bio *clone;
2048         int crypt_finished;
2049         sector_t sector = io->sector;
2050         blk_status_t r;
2051
2052         /*
2053          * Prevent io from disappearing until this function completes.
2054          */
2055         crypt_inc_pending(io);
2056         crypt_convert_init(cc, ctx, NULL, io->base_bio, sector);
2057
2058         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
2059         if (unlikely(!clone)) {
2060                 io->error = BLK_STS_IOERR;
2061                 goto dec;
2062         }
2063
2064         io->ctx.bio_out = clone;
2065         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
2066
2067         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2068                 bio_copy_data(clone, io->base_bio);
2069                 io->ctx.bio_in = clone;
2070                 io->ctx.iter_in = clone->bi_iter;
2071         }
2072
2073         sector += bio_sectors(clone);
2074
2075         crypt_inc_pending(io);
2076         r = crypt_convert(cc, ctx,
2077                           test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags), true);
2078         /*
2079          * Crypto API backlogged the request, because its queue was full
2080          * and we're in softirq context, so continue from a workqueue
2081          * (TODO: is it actually possible to be in softirq in the write path?)
2082          */
2083         if (r == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
2084                 INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt_write_continue);
2085                 queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2086                 return;
2087         }
2088         if (r)
2089                 io->error = r;
2090         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending);
2091         if (!crypt_finished && kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2092                 /* Wait for completion signaled by kcryptd_async_done() */
2093                 wait_for_completion(&ctx->restart);
2094                 crypt_finished = 1;
2095         }
2096
2097         /* Encryption was already finished, submit io now */
2098         if (crypt_finished) {
2099                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
2100                 io->sector = sector;
2101         }
2102
2103 dec:
2104         crypt_dec_pending(io);
2105 }
2106
2107 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
2108 {
2109         crypt_dec_pending(io);
2110 }
2111
2112 static void kcryptd_crypt_read_continue(struct work_struct *work)
2113 {
2114         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2115         struct crypt_config *cc = io->cc;
2116         blk_status_t r;
2117
2118         wait_for_completion(&io->ctx.restart);
2119         reinit_completion(&io->ctx.restart);
2120
2121         r = crypt_convert(cc, &io->ctx, true, false);
2122         if (r)
2123                 io->error = r;
2124
2125         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
2126                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2127
2128         crypt_dec_pending(io);
2129 }
2130
2131 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
2132 {
2133         struct crypt_config *cc = io->cc;
2134         blk_status_t r;
2135
2136         crypt_inc_pending(io);
2137
2138         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
2139                            io->sector);
2140
2141         r = crypt_convert(cc, &io->ctx,
2142                           test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags), true);
2143         /*
2144          * Crypto API backlogged the request, because its queue was full
2145          * and we're in softirq context, so continue from a workqueue
2146          */
2147         if (r == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
2148                 INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt_read_continue);
2149                 queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2150                 return;
2151         }
2152         if (r)
2153                 io->error = r;
2154
2155         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
2156                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2157
2158         crypt_dec_pending(io);
2159 }
2160
2161 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
2162                                int error)
2163 {
2164         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
2165         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
2166         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
2167         struct crypt_config *cc = io->cc;
2168
2169         /*
2170          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
2171          * finish the completion and continue in crypt_convert().
2172          * (Callback will be called for the second time for this request.)
2173          */
2174         if (error == -EINPROGRESS) {
2175                 complete(&ctx->restart);
2176                 return;
2177         }
2178
2179         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
2180                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
2181
2182         if (error == -EBADMSG) {
2183                 char b[BDEVNAME_SIZE];
2184                 DMERR_LIMIT("%s: INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu", bio_devname(ctx->bio_in, b),
2185                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
2186                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
2187         } else if (error < 0)
2188                 io->error = BLK_STS_IOERR;
2189
2190         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
2191
2192         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
2193                 return;
2194
2195         /*
2196          * The request is fully completed: for inline writes, let
2197          * kcryptd_crypt_write_convert() do the IO submission.
2198          */
2199         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2200                 kcryptd_crypt_read_done(io);
2201                 return;
2202         }
2203
2204         if (kcryptd_crypt_write_inline(cc, ctx)) {
2205                 complete(&ctx->restart);
2206                 return;
2207         }
2208
2209         kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
2210 }
2211
2212 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
2213 {
2214         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
2215
2216         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
2217                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
2218         else
2219                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
2220 }
2221
2222 static void kcryptd_crypt_tasklet(unsigned long work)
2223 {
2224         kcryptd_crypt((struct work_struct *)work);
2225 }
2226
2227 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
2228 {
2229         struct crypt_config *cc = io->cc;
2230
2231         if ((bio_data_dir(io->base_bio) == READ && test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags)) ||
2232             (bio_data_dir(io->base_bio) == WRITE && test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))) {
2233                 /*
2234                  * in_irq(): Crypto API's skcipher_walk_first() refuses to work in hard IRQ context.
2235                  * irqs_disabled(): the kernel may run some IO completion from the idle thread, but
2236                  * it is being executed with irqs disabled.
2237                  */
2238                 if (in_irq() || irqs_disabled()) {
2239                         io->in_tasklet = true;
2240                         tasklet_init(&io->tasklet, kcryptd_crypt_tasklet, (unsigned long)&io->work);
2241                         tasklet_schedule(&io->tasklet);
2242                         return;
2243                 }
2244
2245                 kcryptd_crypt(&io->work);
2246                 return;
2247         }
2248
2249         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
2250         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
2251 }
2252
2253 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
2254 {
2255         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
2256                 return;
2257
2258         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2259                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2260                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
2261         }
2262
2263         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
2264         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
2265 }
2266
2267 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
2268 {
2269         unsigned i;
2270
2271         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2272                 return;
2273
2274         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
2275                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2276                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2277                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
2278                 }
2279
2280         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
2281         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
2282 }
2283
2284 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
2285 {
2286         if (crypt_integrity_aead(cc))
2287                 crypt_free_tfms_aead(cc);
2288         else
2289                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
2290 }
2291
2292 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2293 {
2294         unsigned i;
2295         int err;
2296
2297         cc->cipher_tfm.tfms = kcalloc(cc->tfms_count,
2298                                       sizeof(struct crypto_skcipher *),
2299                                       GFP_KERNEL);
2300         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2301                 return -ENOMEM;
2302
2303         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2304                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0,
2305                                                 CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2306                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
2307                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
2308                         crypt_free_tfms(cc);
2309                         return err;
2310                 }
2311         }
2312
2313         /*
2314          * dm-crypt performance can vary greatly depending on which crypto
2315          * algorithm implementation is used.  Help people debug performance
2316          * problems by logging the ->cra_driver_name.
2317          */
2318         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2319                crypto_skcipher_alg(any_tfm(cc))->base.cra_driver_name);
2320         return 0;
2321 }
2322
2323 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2324 {
2325         int err;
2326
2327         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
2328         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
2329                 return -ENOMEM;
2330
2331         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0,
2332                                                 CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2333         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
2334                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
2335                 crypt_free_tfms(cc);
2336                 return err;
2337         }
2338
2339         DMDEBUG_LIMIT("%s using implementation \"%s\"", ciphermode,
2340                crypto_aead_alg(any_tfm_aead(cc))->base.cra_driver_name);
2341         return 0;
2342 }
2343
2344 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
2345 {
2346         if (crypt_integrity_aead(cc))
2347                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
2348         else
2349                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
2350 }
2351
2352 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
2353 {
2354         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
2355 }
2356
2357 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
2358 {
2359         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
2360 }
2361
2362 /*
2363  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
2364  * the key must be for some reason in special format.
2365  * This funcion converts cc->key to this special format.
2366  */
2367 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
2368                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
2369 {
2370         struct crypto_authenc_key_param *param;
2371         struct rtattr *rta;
2372
2373         rta = (struct rtattr *)p;
2374         param = RTA_DATA(rta);
2375         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
2376         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
2377         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
2378         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
2379         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
2380         p += authkeylen;
2381         memcpy(p, key, enckeylen);
2382 }
2383
2384 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
2385 {
2386         unsigned subkey_size;
2387         int err = 0, i, r;
2388
2389         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
2390         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
2391
2392         if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2393                 if (subkey_size < cc->key_mac_size)
2394                         return -EINVAL;
2395
2396                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
2397                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
2398                                       cc->key_mac_size);
2399         }
2400
2401         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
2402                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
2403                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2404                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2405                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
2406                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
2407                                                cc->key + (i * subkey_size),
2408                                                subkey_size);
2409                 else
2410                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
2411                                                    cc->key + (i * subkey_size),
2412                                                    subkey_size);
2413                 if (r)
2414                         err = r;
2415         }
2416
2417         if (crypt_integrity_hmac(cc))
2418                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
2419
2420         return err;
2421 }
2422
2423 #ifdef CONFIG_KEYS
2424
2425 static bool contains_whitespace(const char *str)
2426 {
2427         while (*str)
2428                 if (isspace(*str++))
2429                         return true;
2430         return false;
2431 }
2432
2433 static int set_key_user(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2434 {
2435         const struct user_key_payload *ukp;
2436
2437         ukp = user_key_payload_locked(key);
2438         if (!ukp)
2439                 return -EKEYREVOKED;
2440
2441         if (cc->key_size != ukp->datalen)
2442                 return -EINVAL;
2443
2444         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2445
2446         return 0;
2447 }
2448
2449 #if defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) || defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS_MODULE)
2450 static int set_key_encrypted(struct crypt_config *cc, struct key *key)
2451 {
2452         const struct encrypted_key_payload *ekp;
2453
2454         ekp = key->payload.data[0];
2455         if (!ekp)
2456                 return -EKEYREVOKED;
2457
2458         if (cc->key_size != ekp->decrypted_datalen)
2459                 return -EINVAL;
2460
2461         memcpy(cc->key, ekp->decrypted_data, cc->key_size);
2462
2463         return 0;
2464 }
2465 #endif /* CONFIG_ENCRYPTED_KEYS */
2466
2467 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2468 {
2469         char *new_key_string, *key_desc;
2470         int ret;
2471         struct key_type *type;
2472         struct key *key;
2473         int (*set_key)(struct crypt_config *cc, struct key *key);
2474
2475         /*
2476          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2477          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2478          */
2479         if (contains_whitespace(key_string)) {
2480                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2481                 return -EINVAL;
2482         }
2483
2484         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2485         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2486         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2487                 return -EINVAL;
2488
2489         if (!strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1)) {
2490                 type = &key_type_logon;
2491                 set_key = set_key_user;
2492         } else if (!strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1)) {
2493                 type = &key_type_user;
2494                 set_key = set_key_user;
2495 #if defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS) || defined(CONFIG_ENCRYPTED_KEYS_MODULE)
2496         } else if (!strncmp(key_string, "encrypted:", key_desc - key_string + 1)) {
2497                 type = &key_type_encrypted;
2498                 set_key = set_key_encrypted;
2499 #endif
2500         } else {
2501                 return -EINVAL;
2502         }
2503
2504         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2505         if (!new_key_string)
2506                 return -ENOMEM;
2507
2508         key = request_key(type, key_desc + 1, NULL);
2509         if (IS_ERR(key)) {
2510                 kfree_sensitive(new_key_string);
2511                 return PTR_ERR(key);
2512         }
2513
2514         down_read(&key->sem);
2515
2516         ret = set_key(cc, key);
2517         if (ret < 0) {
2518                 up_read(&key->sem);
2519                 key_put(key);
2520                 kfree_sensitive(new_key_string);
2521                 return ret;
2522         }
2523
2524         up_read(&key->sem);
2525         key_put(key);
2526
2527         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2528         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2529
2530         ret = crypt_setkey(cc);
2531
2532         if (!ret) {
2533                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2534                 kfree_sensitive(cc->key_string);
2535                 cc->key_string = new_key_string;
2536         } else
2537                 kfree_sensitive(new_key_string);
2538
2539         return ret;
2540 }
2541
2542 static int get_key_size(char **key_string)
2543 {
2544         char *colon, dummy;
2545         int ret;
2546
2547         if (*key_string[0] != ':')
2548                 return strlen(*key_string) >> 1;
2549
2550         /* look for next ':' in key string */
2551         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2552         if (!colon)
2553                 return -EINVAL;
2554
2555         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2556                 return -EINVAL;
2557
2558         *key_string = colon;
2559
2560         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2561
2562         return ret;
2563 }
2564
2565 #else
2566
2567 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2568 {
2569         return -EINVAL;
2570 }
2571
2572 static int get_key_size(char **key_string)
2573 {
2574         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : (int)(strlen(*key_string) >> 1);
2575 }
2576
2577 #endif /* CONFIG_KEYS */
2578
2579 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2580 {
2581         int r = -EINVAL;
2582         int key_string_len = strlen(key);
2583
2584         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2585         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2586                 goto out;
2587
2588         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2589         if (key[0] == ':') {
2590                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2591                 goto out;
2592         }
2593
2594         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2595         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2596
2597         /* wipe references to any kernel keyring key */
2598         kfree_sensitive(cc->key_string);
2599         cc->key_string = NULL;
2600
2601         /* Decode key from its hex representation. */
2602         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2603                 goto out;
2604
2605         r = crypt_setkey(cc);
2606         if (!r)
2607                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2608
2609 out:
2610         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2611         memset(key, '0', key_string_len);
2612
2613         return r;
2614 }
2615
2616 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2617 {
2618         int r;
2619
2620         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2621         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2622
2623         /* Wipe IV private keys */
2624         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2625                 r = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2626                 if (r)
2627                         return r;
2628         }
2629
2630         kfree_sensitive(cc->key_string);
2631         cc->key_string = NULL;
2632         r = crypt_setkey(cc);
2633         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2634
2635         return r;
2636 }
2637
2638 static void crypt_calculate_pages_per_client(void)
2639 {
2640         unsigned long pages = (totalram_pages() - totalhigh_pages()) * DM_CRYPT_MEMORY_PERCENT / 100;
2641
2642         if (!dm_crypt_clients_n)
2643                 return;
2644
2645         pages /= dm_crypt_clients_n;
2646         if (pages < DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT)
2647                 pages = DM_CRYPT_MIN_PAGES_PER_CLIENT;
2648         dm_crypt_pages_per_client = pages;
2649 }
2650
2651 static void *crypt_page_alloc(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
2652 {
2653         struct crypt_config *cc = pool_data;
2654         struct page *page;
2655
2656         /*
2657          * Note, percpu_counter_read_positive() may over (and under) estimate
2658          * the current usage by at most (batch - 1) * num_online_cpus() pages,
2659          * but avoids potential spinlock contention of an exact result.
2660          */
2661         if (unlikely(percpu_counter_read_positive(&cc->n_allocated_pages) >= dm_crypt_pages_per_client) &&
2662             likely(gfp_mask & __GFP_NORETRY))
2663                 return NULL;
2664
2665         page = alloc_page(gfp_mask);
2666         if (likely(page != NULL))
2667                 percpu_counter_add(&cc->n_allocated_pages, 1);
2668
2669         return page;
2670 }
2671
2672 static void crypt_page_free(void *page, void *pool_data)
2673 {
2674         struct crypt_config *cc = pool_data;
2675
2676         __free_page(page);
2677         percpu_counter_sub(&cc->n_allocated_pages, 1);
2678 }
2679
2680 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2681 {
2682         struct crypt_config *cc = ti->private;
2683
2684         ti->private = NULL;
2685
2686         if (!cc)
2687                 return;
2688
2689         if (cc->write_thread)
2690                 kthread_stop(cc->write_thread);
2691
2692         if (cc->io_queue)
2693                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2694         if (cc->crypt_queue)
2695                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2696
2697         crypt_free_tfms(cc);
2698
2699         bioset_exit(&cc->bs);
2700
2701         mempool_exit(&cc->page_pool);
2702         mempool_exit(&cc->req_pool);
2703         mempool_exit(&cc->tag_pool);
2704
2705         WARN_ON(percpu_counter_sum(&cc->n_allocated_pages) != 0);
2706         percpu_counter_destroy(&cc->n_allocated_pages);
2707
2708         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2709                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2710
2711         if (cc->dev)
2712                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2713
2714         kfree_sensitive(cc->cipher_string);
2715         kfree_sensitive(cc->key_string);
2716         kfree_sensitive(cc->cipher_auth);
2717         kfree_sensitive(cc->authenc_key);
2718
2719         mutex_destroy(&cc->bio_alloc_lock);
2720
2721         /* Must zero key material before freeing */
2722         kfree_sensitive(cc);
2723
2724         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
2725         WARN_ON(!dm_crypt_clients_n);
2726         dm_crypt_clients_n--;
2727         crypt_calculate_pages_per_client();
2728         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
2729 }
2730
2731 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2732 {
2733         struct crypt_config *cc = ti->private;
2734
2735         if (crypt_integrity_aead(cc))
2736                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2737         else
2738                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2739
2740         if (cc->iv_size)
2741                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2742                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2743                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2744         else if (ivmode) {
2745                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2746                 ivmode = NULL;
2747         }
2748
2749         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2750         if (ivmode == NULL)
2751                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2752         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2753                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2754         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2755                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2756         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2757                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2758         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2759                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2760         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2761                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2762         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2763                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2764         else if (strcmp(ivmode, "eboiv") == 0)
2765                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_eboiv_ops;
2766         else if (strcmp(ivmode, "elephant") == 0) {
2767                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_elephant_ops;
2768                 cc->key_parts = 2;
2769                 cc->key_extra_size = cc->key_size / 2;
2770                 if (cc->key_extra_size > ELEPHANT_MAX_KEY_SIZE)
2771                         return -EINVAL;
2772                 set_bit(CRYPT_ENCRYPT_PREPROCESS, &cc->cipher_flags);
2773         } else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2774                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2775                 /*
2776                  * Version 2 and 3 is recognised according
2777                  * to length of provided multi-key string.
2778                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2779                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2780                  */
2781                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2782                         cc->key_parts++;
2783                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2784                 }
2785         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2786                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2787                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2788                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2789         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2790                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2791                 /* Need storage space in integrity fields. */
2792                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2793         } else {
2794                 ti->error = "Invalid IV mode";
2795                 return -EINVAL;
2796         }
2797
2798         return 0;
2799 }
2800
2801 /*
2802  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2803  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2804  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2805  */
2806 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2807 {
2808         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2809         struct crypto_ahash *mac;
2810
2811         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2812                 return 0;
2813
2814         start = strchr(cipher_api, '(');
2815         end = strchr(cipher_api, ',');
2816         if (!start || !end || ++start > end)
2817                 return -EINVAL;
2818
2819         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2820         if (!mac_alg)
2821                 return -ENOMEM;
2822         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2823
2824         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
2825         kfree(mac_alg);
2826
2827         if (IS_ERR(mac))
2828                 return PTR_ERR(mac);
2829
2830         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2831         crypto_free_ahash(mac);
2832
2833         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2834         if (!cc->authenc_key)
2835                 return -ENOMEM;
2836
2837         return 0;
2838 }
2839
2840 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2841                                 char **ivmode, char **ivopts)
2842 {
2843         struct crypt_config *cc = ti->private;
2844         char *tmp, *cipher_api, buf[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
2845         int ret = -EINVAL;
2846
2847         cc->tfms_count = 1;
2848
2849         /*
2850          * New format (capi: prefix)
2851          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2852          */
2853         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2854
2855         /* Separate IV options if present, it can contain another '-' in hash name */
2856         *ivopts = strrchr(tmp, ':');
2857         if (*ivopts) {
2858                 **ivopts = '\0';
2859                 (*ivopts)++;
2860         }
2861         /* Parse IV mode */
2862         *ivmode = strrchr(tmp, '-');
2863         if (*ivmode) {
2864                 **ivmode = '\0';
2865                 (*ivmode)++;
2866         }
2867         /* The rest is crypto API spec */
2868         cipher_api = tmp;
2869
2870         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2871         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2872                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2873                 if (ret < 0) {
2874                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2875                         return -ENOMEM;
2876                 }
2877         }
2878
2879         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2880                 cc->tfms_count = 64;
2881
2882         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2883                 if (!*ivopts) {
2884                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2885                         return -EINVAL;
2886                 }
2887                 ret = snprintf(buf, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "essiv(%s,%s)",
2888                                cipher_api, *ivopts);
2889                 if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2890                         ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2891                         return -ENOMEM;
2892                 }
2893                 cipher_api = buf;
2894         }
2895
2896         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2897
2898         /* Allocate cipher */
2899         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2900         if (ret < 0) {
2901                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2902                 return ret;
2903         }
2904
2905         if (crypt_integrity_aead(cc))
2906                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2907         else
2908                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2909
2910         return 0;
2911 }
2912
2913 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2914                                 char **ivmode, char **ivopts)
2915 {
2916         struct crypt_config *cc = ti->private;
2917         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2918         char *cipher_api = NULL;
2919         int ret = -EINVAL;
2920         char dummy;
2921
2922         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2923                 ti->error = "Bad cipher specification";
2924                 return -EINVAL;
2925         }
2926
2927         /*
2928          * Legacy dm-crypt cipher specification
2929          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2930          */
2931         tmp = cipher_in;
2932         keycount = strsep(&tmp, "-");
2933         cipher = strsep(&keycount, ":");
2934
2935         if (!keycount)
2936                 cc->tfms_count = 1;
2937         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2938                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2939                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2940                 return -EINVAL;
2941         }
2942         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2943
2944         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2945         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2946         *ivopts = tmp;
2947
2948         /*
2949          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2950          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2951          */
2952         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2953                 chainmode = "cbc";
2954                 *ivmode = "plain";
2955         }
2956
2957         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2958                 ti->error = "IV mechanism required";
2959                 return -EINVAL;
2960         }
2961
2962         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2963         if (!cipher_api)
2964                 goto bad_mem;
2965
2966         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "essiv")) {
2967                 if (!*ivopts) {
2968                         ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
2969                         kfree(cipher_api);
2970                         return -EINVAL;
2971                 }
2972                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2973                                "essiv(%s(%s),%s)", chainmode, cipher, *ivopts);
2974         } else {
2975                 ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2976                                "%s(%s)", chainmode, cipher);
2977         }
2978         if (ret < 0 || ret >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
2979                 kfree(cipher_api);
2980                 goto bad_mem;
2981         }
2982
2983         /* Allocate cipher */
2984         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2985         if (ret < 0) {
2986                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2987                 kfree(cipher_api);
2988                 return ret;
2989         }
2990         kfree(cipher_api);
2991
2992         return 0;
2993 bad_mem:
2994         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2995         return -ENOMEM;
2996 }
2997
2998 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2999 {
3000         struct crypt_config *cc = ti->private;
3001         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
3002         int ret;
3003
3004         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
3005         if (!cc->cipher_string) {
3006                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
3007                 return -ENOMEM;
3008         }
3009
3010         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
3011                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
3012         else
3013                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
3014         if (ret)
3015                 return ret;
3016
3017         /* Initialize IV */
3018         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
3019         if (ret < 0)
3020                 return ret;
3021
3022         /* Initialize and set key */
3023         ret = crypt_set_key(cc, key);
3024         if (ret < 0) {
3025                 ti->error = "Error decoding and setting key";
3026                 return ret;
3027         }
3028
3029         /* Allocate IV */
3030         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
3031                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
3032                 if (ret < 0) {
3033                         ti->error = "Error creating IV";
3034                         return ret;
3035                 }
3036         }
3037
3038         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
3039         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
3040                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3041                 if (ret < 0) {
3042                         ti->error = "Error initialising IV";
3043                         return ret;
3044                 }
3045         }
3046
3047         /* wipe the kernel key payload copy */
3048         if (cc->key_string)
3049                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3050
3051         return ret;
3052 }
3053
3054 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
3055 {
3056         struct crypt_config *cc = ti->private;
3057         struct dm_arg_set as;
3058         static const struct dm_arg _args[] = {
3059                 {0, 8, "Invalid number of feature args"},
3060         };
3061         unsigned int opt_params, val;
3062         const char *opt_string, *sval;
3063         char dummy;
3064         int ret;
3065
3066         /* Optional parameters */
3067         as.argc = argc;
3068         as.argv = argv;
3069
3070         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
3071         if (ret)
3072                 return ret;
3073
3074         while (opt_params--) {
3075                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
3076                 if (!opt_string) {
3077                         ti->error = "Not enough feature arguments";
3078                         return -EINVAL;
3079                 }
3080
3081                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
3082                         ti->num_discard_bios = 1;
3083
3084                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
3085                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
3086
3087                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
3088                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
3089                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_read_workqueue"))
3090                         set_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
3091                 else if (!strcasecmp(opt_string, "no_write_workqueue"))
3092                         set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3093                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
3094                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
3095                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
3096                                 return -EINVAL;
3097                         }
3098                         cc->on_disk_tag_size = val;
3099                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
3100                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
3101                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
3102                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
3103                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
3104                                 return -EINVAL;
3105                         }
3106
3107                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
3108                         if (!cc->cipher_auth)
3109                                 return -ENOMEM;
3110                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
3111                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
3112                             cc->sector_size > 4096 ||
3113                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
3114                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
3115                                 return -EINVAL;
3116                         }
3117                         if (ti->len & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) {
3118                                 ti->error = "Device size is not multiple of sector_size feature";
3119                                 return -EINVAL;
3120                         }
3121                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
3122                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
3123                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
3124                 else {
3125                         ti->error = "Invalid feature arguments";
3126                         return -EINVAL;
3127                 }
3128         }
3129
3130         return 0;
3131 }
3132
3133 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
3134
3135 static int crypt_report_zones(struct dm_target *ti,
3136                 struct dm_report_zones_args *args, unsigned int nr_zones)
3137 {
3138         struct crypt_config *cc = ti->private;
3139         sector_t sector = cc->start + dm_target_offset(ti, args->next_sector);
3140
3141         args->start = cc->start;
3142         return blkdev_report_zones(cc->dev->bdev, sector, nr_zones,
3143                                    dm_report_zones_cb, args);
3144 }
3145
3146 #endif
3147
3148 /*
3149  * Construct an encryption mapping:
3150  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
3151  */
3152 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
3153 {
3154         struct crypt_config *cc;
3155         const char *devname = dm_table_device_name(ti->table);
3156         int key_size;
3157         unsigned int align_mask;
3158         unsigned long long tmpll;
3159         int ret;
3160         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
3161         char dummy;
3162
3163         if (argc < 5) {
3164                 ti->error = "Not enough arguments";
3165                 return -EINVAL;
3166         }
3167
3168         key_size = get_key_size(&argv[1]);
3169         if (key_size < 0) {
3170                 ti->error = "Cannot parse key size";
3171                 return -EINVAL;
3172         }
3173
3174         cc = kzalloc(struct_size(cc, key, key_size), GFP_KERNEL);
3175         if (!cc) {
3176                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
3177                 return -ENOMEM;
3178         }
3179         cc->key_size = key_size;
3180         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
3181         cc->sector_shift = 0;
3182
3183         ti->private = cc;
3184
3185         spin_lock(&dm_crypt_clients_lock);
3186         dm_crypt_clients_n++;
3187         crypt_calculate_pages_per_client();
3188         spin_unlock(&dm_crypt_clients_lock);
3189
3190         ret = percpu_counter_init(&cc->n_allocated_pages, 0, GFP_KERNEL);
3191         if (ret < 0)
3192                 goto bad;
3193
3194         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
3195         if (argc > 5) {
3196                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
3197                 if (ret)
3198                         goto bad;
3199         }
3200
3201         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
3202         if (ret < 0)
3203                 goto bad;
3204
3205         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
3206                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
3207                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
3208                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
3209         } else {
3210                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
3211                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
3212                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
3213         }
3214         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
3215
3216         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
3217                 /* Allocate the padding exactly */
3218                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
3219                                 & align_mask;
3220         } else {
3221                 /*
3222                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
3223                  * alignment, we don't know the exact position of the
3224                  * initialization vector. We must assume worst case.
3225                  */
3226                 iv_size_padding = align_mask;
3227         }
3228
3229         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
3230         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
3231                 iv_size_padding + cc->iv_size +
3232                 cc->iv_size +
3233                 sizeof(uint64_t) +
3234                 sizeof(unsigned int);
3235
3236         ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->req_pool, MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
3237         if (ret) {
3238                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
3239                 goto bad;
3240         }
3241
3242         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
3243                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
3244                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
3245
3246         ret = mempool_init(&cc->page_pool, BIO_MAX_PAGES, crypt_page_alloc, crypt_page_free, cc);
3247         if (ret) {
3248                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
3249                 goto bad;
3250         }
3251
3252         ret = bioset_init(&cc->bs, MIN_IOS, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
3253         if (ret) {
3254                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
3255                 goto bad;
3256         }
3257
3258         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
3259
3260         ret = -EINVAL;
3261         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
3262             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
3263                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
3264                 goto bad;
3265         }
3266         cc->iv_offset = tmpll;
3267
3268         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
3269         if (ret) {
3270                 ti->error = "Device lookup failed";
3271                 goto bad;
3272         }
3273
3274         ret = -EINVAL;
3275         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1 || tmpll != (sector_t)tmpll) {
3276                 ti->error = "Invalid device sector";
3277                 goto bad;
3278         }
3279         cc->start = tmpll;
3280
3281         /*
3282          * For zoned block devices, we need to preserve the issuer write
3283          * ordering. To do so, disable write workqueues and force inline
3284          * encryption completion.
3285          */
3286         if (bdev_is_zoned(cc->dev->bdev)) {
3287                 set_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3288                 set_bit(DM_CRYPT_WRITE_INLINE, &cc->flags);
3289         }
3290
3291         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
3292                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
3293                 if (ret)
3294                         goto bad;
3295
3296                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
3297                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
3298                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
3299
3300                 ret = mempool_init_kmalloc_pool(&cc->tag_pool, MIN_IOS,
3301                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
3302                 if (ret) {
3303                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
3304                         goto bad;
3305                 }
3306
3307                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
3308         }
3309
3310         ret = -ENOMEM;
3311         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io/%s", WQ_MEM_RECLAIM, 1, devname);
3312         if (!cc->io_queue) {
3313                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
3314                 goto bad;
3315         }
3316
3317         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3318                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s", WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM,
3319                                                   1, devname);
3320         else
3321                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd/%s",
3322                                                   WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
3323                                                   num_online_cpus(), devname);
3324         if (!cc->crypt_queue) {
3325                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
3326                 goto bad;
3327         }
3328
3329         spin_lock_init(&cc->write_thread_lock);
3330         cc->write_tree = RB_ROOT;
3331
3332         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write/%s", devname);
3333         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
3334                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
3335                 cc->write_thread = NULL;
3336                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
3337                 goto bad;
3338         }
3339         wake_up_process(cc->write_thread);
3340
3341         ti->num_flush_bios = 1;
3342         ti->limit_swap_bios = true;
3343
3344         return 0;
3345
3346 bad:
3347         crypt_dtr(ti);
3348         return ret;
3349 }
3350
3351 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
3352 {
3353         struct dm_crypt_io *io;
3354         struct crypt_config *cc = ti->private;
3355
3356         /*
3357          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
3358          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
3359          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
3360          */
3361         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
3362             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
3363                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
3364                 if (bio_sectors(bio))
3365                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
3366                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
3367                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
3368         }
3369
3370         /*
3371          * Check if bio is too large, split as needed.
3372          */
3373         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
3374             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
3375                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
3376
3377         /*
3378          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
3379          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
3380          */
3381         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
3382                 return DM_MAPIO_KILL;
3383
3384         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
3385                 return DM_MAPIO_KILL;
3386
3387         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
3388         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
3389
3390         if (cc->on_disk_tag_size) {
3391                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
3392
3393                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
3394                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
3395                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
3396                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
3397                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
3398                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(&cc->tag_pool, GFP_NOIO);
3399                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
3400                 }
3401         }
3402
3403         if (crypt_integrity_aead(cc))
3404                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
3405         else
3406                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
3407
3408         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
3409                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
3410                         kcryptd_queue_read(io);
3411         } else
3412                 kcryptd_queue_crypt(io);
3413
3414         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
3415 }
3416
3417 static char hex2asc(unsigned char c)
3418 {
3419         return c + '0' + ((unsigned)(9 - c) >> 4 & 0x27);
3420 }
3421
3422 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
3423                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
3424 {
3425         struct crypt_config *cc = ti->private;
3426         unsigned i, sz = 0;
3427         int num_feature_args = 0;
3428
3429         switch (type) {
3430         case STATUSTYPE_INFO:
3431                 result[0] = '\0';
3432                 break;
3433
3434         case STATUSTYPE_TABLE:
3435                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
3436
3437                 if (cc->key_size > 0) {
3438                         if (cc->key_string)
3439                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
3440                         else {
3441                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++) {
3442                                         DMEMIT("%c%c", hex2asc(cc->key[i] >> 4),
3443                                                hex2asc(cc->key[i] & 0xf));
3444                                 }
3445                         }
3446                 } else
3447                         DMEMIT("-");
3448
3449                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
3450                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
3451
3452                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
3453                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
3454                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
3455                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags);
3456                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags);
3457                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
3458                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
3459                 if (cc->on_disk_tag_size)
3460                         num_feature_args++;
3461                 if (num_feature_args) {
3462                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
3463                         if (ti->num_discard_bios)
3464                                 DMEMIT(" allow_discards");
3465                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
3466                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
3467                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
3468                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
3469                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_READ_WORKQUEUE, &cc->flags))
3470                                 DMEMIT(" no_read_workqueue");
3471                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_WRITE_WORKQUEUE, &cc->flags))
3472                                 DMEMIT(" no_write_workqueue");
3473                         if (cc->on_disk_tag_size)
3474                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
3475                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
3476                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
3477                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
3478                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
3479                 }
3480
3481                 break;
3482         }
3483 }
3484
3485 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
3486 {
3487         struct crypt_config *cc = ti->private;
3488
3489         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3490 }
3491
3492 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
3493 {
3494         struct crypt_config *cc = ti->private;
3495
3496         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
3497                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
3498                 return -EAGAIN;
3499         }
3500
3501         return 0;
3502 }
3503
3504 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
3505 {
3506         struct crypt_config *cc = ti->private;
3507
3508         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
3509 }
3510
3511 /* Message interface
3512  *      key set <key>
3513  *      key wipe
3514  */
3515 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv,
3516                          char *result, unsigned maxlen)
3517 {
3518         struct crypt_config *cc = ti->private;
3519         int key_size, ret = -EINVAL;
3520
3521         if (argc < 2)
3522                 goto error;
3523
3524         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
3525                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
3526                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
3527                         return -EINVAL;
3528                 }
3529                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
3530                         /* The key size may not be changed. */
3531                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
3532                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
3533                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
3534                                 return -EINVAL;
3535                         }
3536
3537                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
3538                         if (ret)
3539                                 return ret;
3540                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
3541                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
3542                         /* wipe the kernel key payload copy */
3543                         if (cc->key_string)
3544                                 memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
3545                         return ret;
3546                 }
3547                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe"))
3548                         return crypt_wipe_key(cc);
3549         }
3550
3551 error:
3552         DMWARN("unrecognised message received.");
3553         return -EINVAL;
3554 }
3555
3556 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
3557                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
3558 {
3559         struct crypt_config *cc = ti->private;
3560
3561         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
3562 }
3563
3564 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
3565 {
3566         struct crypt_config *cc = ti->private;
3567
3568         /*
3569          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
3570          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
3571          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
3572          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
3573          */
3574         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
3575
3576         limits->logical_block_size =
3577                 max_t(unsigned, limits->logical_block_size, cc->sector_size);
3578         limits->physical_block_size =
3579                 max_t(unsigned, limits->physical_block_size, cc->sector_size);
3580         limits->io_min = max_t(unsigned, limits->io_min, cc->sector_size);
3581 }
3582
3583 static struct target_type crypt_target = {
3584         .name   = "crypt",
3585         .version = {1, 22, 0},
3586         .module = THIS_MODULE,
3587         .ctr    = crypt_ctr,
3588         .dtr    = crypt_dtr,
3589 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
3590         .features = DM_TARGET_ZONED_HM,
3591         .report_zones = crypt_report_zones,
3592 #endif
3593         .map    = crypt_map,
3594         .status = crypt_status,
3595         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3596         .preresume = crypt_preresume,
3597         .resume = crypt_resume,
3598         .message = crypt_message,
3599         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3600         .io_hints = crypt_io_hints,
3601 };
3602
3603 static int __init dm_crypt_init(void)
3604 {
3605         int r;
3606
3607         r = dm_register_target(&crypt_target);
3608         if (r < 0)
3609                 DMERR("register failed %d", r);
3610
3611         return r;
3612 }
3613
3614 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3615 {
3616         dm_unregister_target(&crypt_target);
3617 }
3618
3619 module_init(dm_crypt_init);
3620 module_exit(dm_crypt_exit);
3621
3622 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3623 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3624 MODULE_LICENSE("GPL");