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) 2006-2017 Red Hat, Inc. All rights reserved.
   5  * Copyright (C) 2013-2017 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 <keys/user-type.h>
  38
  39 #include <linux/device-mapper.h>
  40
  41 #define DM_MSG_PREFIX "crypt"
  42
  43 /*
  44  * context holding the current state of a multi-part conversion
  45  */
  46 struct convert_context {
  47         struct completion restart;
  48         struct bio *bio_in;
  49         struct bio *bio_out;
  50         struct bvec_iter iter_in;
  51         struct bvec_iter iter_out;
  52         sector_t cc_sector;
  53         atomic_t cc_pending;
  54         union {
  55                 struct skcipher_request *req;
  56                 struct aead_request *req_aead;
  57         } r;
  58
  59 };
  60
  61 /*
  62  * per bio private data
  63  */
  64 struct dm_crypt_io {
  65         struct crypt_config *cc;
  66         struct bio *base_bio;
  67         u8 *integrity_metadata;
  68         bool integrity_metadata_from_pool;
  69         struct work_struct work;
  70
  71         struct convert_context ctx;
  72
  73         atomic_t io_pending;
  74         blk_status_t error;
  75         sector_t sector;
  76
  77         struct rb_node rb_node;
  78 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
  79
  80 struct dm_crypt_request {
  81         struct convert_context *ctx;
  82         struct scatterlist sg_in[4];
  83         struct scatterlist sg_out[4];
  84         sector_t iv_sector;
  85 };
  86
  87 struct crypt_config;
  88
  89 struct crypt_iv_operations {
  90         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
  91                    const char *opts);
  92         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
  93         int (*init)(struct crypt_config *cc);
  94         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
  95         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
  96                          struct dm_crypt_request *dmreq);
  97         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
  98                     struct dm_crypt_request *dmreq);
  99 };
 100
 101 struct iv_essiv_private {
 102         struct crypto_ahash *hash_tfm;
 103         u8 *salt;
 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 /*
 124  * Crypt: maps a linear range of a block device
 125  * and encrypts / decrypts at the same time.
 126  */
 127 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID,
 128              DM_CRYPT_SAME_CPU, DM_CRYPT_NO_OFFLOAD };
 129
 130 enum cipher_flags {
 131         CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD,      /* Use authenticated mode for cihper */
 132         CRYPT_IV_LARGE_SECTORS,         /* Calculate IV from sector_size, not 512B sectors */
 133 };
 134
 135 /*
 136  * The fields in here must be read only after initialization.
 137  */
 138 struct crypt_config {
 139         struct dm_dev *dev;
 140         sector_t start;
 141
 142         /*
 143          * pool for per bio private data, crypto requests,
 144          * encryption requeusts/buffer pages and integrity tags
 145          */
 146         mempool_t *req_pool;
 147         mempool_t *page_pool;
 148         mempool_t *tag_pool;
 149         unsigned tag_pool_max_sectors;
 150
 151         struct bio_set *bs;
 152         struct mutex bio_alloc_lock;
 153
 154         struct workqueue_struct *io_queue;
 155         struct workqueue_struct *crypt_queue;
 156
 157         struct task_struct *write_thread;
 158         wait_queue_head_t write_thread_wait;
 159         struct rb_root write_tree;
 160
 161         char *cipher;
 162         char *cipher_string;
 163         char *cipher_auth;
 164         char *key_string;
 165
 166         const struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
 167         union {
 168                 struct iv_essiv_private essiv;
 169                 struct iv_benbi_private benbi;
 170                 struct iv_lmk_private lmk;
 171                 struct iv_tcw_private tcw;
 172         } iv_gen_private;
 173         sector_t iv_offset;
 174         unsigned int iv_size;
 175         unsigned short int sector_size;
 176         unsigned char sector_shift;
 177
 178         /* ESSIV: struct crypto_cipher *essiv_tfm */
 179         void *iv_private;
 180         union {
 181                 struct crypto_skcipher **tfms;
 182                 struct crypto_aead **tfms_aead;
 183         } cipher_tfm;
 184         unsigned tfms_count;
 185         unsigned long cipher_flags;
 186
 187         /*
 188          * Layout of each crypto request:
 189          *
 190          *   struct skcipher_request
 191          *      context
 192          *      padding
 193          *   struct dm_crypt_request
 194          *      padding
 195          *   IV
 196          *
 197          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
 198          * correctly aligned.
 199          */
 200         unsigned int dmreq_start;
 201
 202         unsigned int per_bio_data_size;
 203
 204         unsigned long flags;
 205         unsigned int key_size;
 206         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
 207         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
 208         unsigned int key_mac_size;   /* MAC key size for authenc(...) */
 209
 210         unsigned int integrity_tag_size;
 211         unsigned int integrity_iv_size;
 212         unsigned int on_disk_tag_size;
 213
 214         u8 *authenc_key; /* space for keys in authenc() format (if used) */
 215         u8 key[0];
 216 };
 217
 218 #define MIN_IOS         64
 219 #define MAX_TAG_SIZE    480
 220 #define POOL_ENTRY_SIZE 512
 221
 222 static void clone_init(struct dm_crypt_io *, struct bio *);
 223 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
 224 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 225                                              struct scatterlist *sg);
 226
 227 /*
 228  * Use this to access cipher attributes that are independent of the key.
 229  */
 230 static struct crypto_skcipher *any_tfm(struct crypt_config *cc)
 231 {
 232         return cc->cipher_tfm.tfms[0];
 233 }
 234
 235 static struct crypto_aead *any_tfm_aead(struct crypt_config *cc)
 236 {
 237         return cc->cipher_tfm.tfms_aead[0];
 238 }
 239
 240 /*
 241  * Different IV generation algorithms:
 242  *
 243  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
 244  *        number, padded with zeros if necessary.
 245  *
 246  * plain64: the initial vector is the 64-bit little-endian version of the sector
 247  *        number, padded with zeros if necessary.
 248  *
 249  * plain64be: the initial vector is the 64-bit big-endian version of the sector
 250  *        number, padded with zeros if necessary.
 251  *
 252  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
 253  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
 254  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
 255  *
 256  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
 257  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
 258  *
 259  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
 260  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
 261  *
 262  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 263  *       by the Loop-AES block device encryption system
 264  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
 265  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 266  *       with an IV derived from the sector number, the data and
 267  *       optionally extra IV seed.
 268  *       This means that after decryption the first block
 269  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
 270  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
 271  *         version 1: is plain aes-cbc mode
 272  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
 273  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
 274  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
 275  *
 276  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 277  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
 278  *       For more info see: https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/TrueCryptOnDiskFormat
 279  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 280  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
 281  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
 282  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
 283  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
 284  *       and should be used for old compatible containers access only.
 285  *
 286  * plumb: unimplemented, see:
 287  * http://article.gmane.org/gmane.linux.kernel.device-mapper.dm-crypt/454
 288  */
 289
 290 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 291                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 292 {
 293         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 294         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
 295
 296         return 0;
 297 }
 298
 299 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 300                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 301 {
 302         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 303         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 304
 305         return 0;
 306 }
 307
 308 static int crypt_iv_plain64be_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 309                                   struct dm_crypt_request *dmreq)
 310 {
 311         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 312         /* iv_size is at least of size u64; usually it is 16 bytes */
 313         *(__be64 *)&iv[cc->iv_size - sizeof(u64)] = cpu_to_be64(dmreq->iv_sector);
 314
 315         return 0;
 316 }
 317
 318 /* Initialise ESSIV - compute salt but no local memory allocations */
 319 static int crypt_iv_essiv_init(struct crypt_config *cc)
 320 {
 321         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
 322         AHASH_REQUEST_ON_STACK(req, essiv->hash_tfm);
 323         struct scatterlist sg;
 324         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 325         int err;
 326
 327         sg_init_one(&sg, cc->key, cc->key_size);
 328         ahash_request_set_tfm(req, essiv->hash_tfm);
 329         ahash_request_set_callback(req, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP, NULL, NULL);
 330         ahash_request_set_crypt(req, &sg, essiv->salt, cc->key_size);
 331
 332         err = crypto_ahash_digest(req);
 333         ahash_request_zero(req);
 334         if (err)
 335                 return err;
 336
 337         essiv_tfm = cc->iv_private;
 338
 339         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt,
 340                             crypto_ahash_digestsize(essiv->hash_tfm));
 341         if (err)
 342                 return err;
 343
 344         return 0;
 345 }
 346
 347 /* Wipe salt and reset key derived from volume key */
 348 static int crypt_iv_essiv_wipe(struct crypt_config *cc)
 349 {
 350         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
 351         unsigned salt_size = crypto_ahash_digestsize(essiv->hash_tfm);
 352         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 353         int r, err = 0;
 354
 355         memset(essiv->salt, 0, salt_size);
 356
 357         essiv_tfm = cc->iv_private;
 358         r = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt, salt_size);
 359         if (r)
 360                 err = r;
 361
 362         return err;
 363 }
 364
 365 /* Allocate the cipher for ESSIV */
 366 static struct crypto_cipher *alloc_essiv_cipher(struct crypt_config *cc,
 367                                                 struct dm_target *ti,
 368                                                 const u8 *salt,
 369                                                 unsigned int saltsize)
 370 {
 371         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 372         int err;
 373
 374         /* Setup the essiv_tfm with the given salt */
 375         essiv_tfm = crypto_alloc_cipher(cc->cipher, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 376         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
 377                 ti->error = "Error allocating crypto tfm for ESSIV";
 378                 return essiv_tfm;
 379         }
 380
 381         if (crypto_cipher_blocksize(essiv_tfm) != cc->iv_size) {
 382                 ti->error = "Block size of ESSIV cipher does "
 383                             "not match IV size of block cipher";
 384                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
 385                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 386         }
 387
 388         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, salt, saltsize);
 389         if (err) {
 390                 ti->error = "Failed to set key for ESSIV cipher";
 391                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
 392                 return ERR_PTR(err);
 393         }
 394
 395         return essiv_tfm;
 396 }
 397
 398 static void crypt_iv_essiv_dtr(struct crypt_config *cc)
 399 {
 400         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 401         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
 402
 403         crypto_free_ahash(essiv->hash_tfm);
 404         essiv->hash_tfm = NULL;
 405
 406         kzfree(essiv->salt);
 407         essiv->salt = NULL;
 408
 409         essiv_tfm = cc->iv_private;
 410
 411         if (essiv_tfm)
 412                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
 413
 414         cc->iv_private = NULL;
 415 }
 416
 417 static int crypt_iv_essiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 418                               const char *opts)
 419 {
 420         struct crypto_cipher *essiv_tfm = NULL;
 421         struct crypto_ahash *hash_tfm = NULL;
 422         u8 *salt = NULL;
 423         int err;
 424
 425         if (!opts) {
 426                 ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
 427                 return -EINVAL;
 428         }
 429
 430         /* Allocate hash algorithm */
 431         hash_tfm = crypto_alloc_ahash(opts, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 432         if (IS_ERR(hash_tfm)) {
 433                 ti->error = "Error initializing ESSIV hash";
 434                 err = PTR_ERR(hash_tfm);
 435                 goto bad;
 436         }
 437
 438         salt = kzalloc(crypto_ahash_digestsize(hash_tfm), GFP_KERNEL);
 439         if (!salt) {
 440                 ti->error = "Error kmallocing salt storage in ESSIV";
 441                 err = -ENOMEM;
 442                 goto bad;
 443         }
 444
 445         cc->iv_gen_private.essiv.salt = salt;
 446         cc->iv_gen_private.essiv.hash_tfm = hash_tfm;
 447
 448         essiv_tfm = alloc_essiv_cipher(cc, ti, salt,
 449                                        crypto_ahash_digestsize(hash_tfm));
 450         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
 451                 crypt_iv_essiv_dtr(cc);
 452                 return PTR_ERR(essiv_tfm);
 453         }
 454         cc->iv_private = essiv_tfm;
 455
 456         return 0;
 457
 458 bad:
 459         if (hash_tfm && !IS_ERR(hash_tfm))
 460                 crypto_free_ahash(hash_tfm);
 461         kfree(salt);
 462         return err;
 463 }
 464
 465 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 466                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 467 {
 468         struct crypto_cipher *essiv_tfm = cc->iv_private;
 469
 470         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 471         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 472         crypto_cipher_encrypt_one(essiv_tfm, iv, iv);
 473
 474         return 0;
 475 }
 476
 477 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 478                               const char *opts)
 479 {
 480         unsigned bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
 481         int log = ilog2(bs);
 482
 483         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
 484          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
 485
 486         if (1 << log != bs) {
 487                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
 488                 return -EINVAL;
 489         }
 490
 491         if (log > 9) {
 492                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
 493                 return -EINVAL;
 494         }
 495
 496         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
 497
 498         return 0;
 499 }
 500
 501 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
 502 {
 503 }
 504
 505 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 506                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 507 {
 508         __be64 val;
 509
 510         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
 511
 512         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
 513         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
 514
 515         return 0;
 516 }
 517
 518 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 519                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 520 {
 521         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 522
 523         return 0;
 524 }
 525
 526 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
 527 {
 528         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 529
 530         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
 531                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
 532         lmk->hash_tfm = NULL;
 533
 534         kzfree(lmk->seed);
 535         lmk->seed = NULL;
 536 }
 537
 538 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 539                             const char *opts)
 540 {
 541         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 542
 543         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 544                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
 545                 return -EINVAL;
 546         }
 547
 548         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0, 0);
 549         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
 550                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
 551                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
 552         }
 553
 554         /* No seed in LMK version 2 */
 555         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
 556                 lmk->seed = NULL;
 557                 return 0;
 558         }
 559
 560         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
 561         if (!lmk->seed) {
 562                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
 563                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
 564                 return -ENOMEM;
 565         }
 566
 567         return 0;
 568 }
 569
 570 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
 571 {
 572         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 573         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
 574
 575         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
 576         if (lmk->seed)
 577                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
 578                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
 579
 580         return 0;
 581 }
 582
 583 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
 584 {
 585         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 586
 587         if (lmk->seed)
 588                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
 589
 590         return 0;
 591 }
 592
 593 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 594                             struct dm_crypt_request *dmreq,
 595                             u8 *data)
 596 {
 597         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 598         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
 599         struct md5_state md5state;
 600         __le32 buf[4];
 601         int i, r;
 602
 603         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
 604         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
 605
 606         r = crypto_shash_init(desc);
 607         if (r)
 608                 return r;
 609
 610         if (lmk->seed) {
 611                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
 612                 if (r)
 613                         return r;
 614         }
 615
 616         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
 617         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
 618         if (r)
 619                 return r;
 620
 621         /* Sector is cropped to 56 bits here */
 622         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
 623         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
 624         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
 625         buf[3] = 0;
 626         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
 627         if (r)
 628                 return r;
 629
 630         /* No MD5 padding here */
 631         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
 632         if (r)
 633                 return r;
 634
 635         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
 636                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
 637         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
 638
 639         return 0;
 640 }
 641
 642 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 643                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 644 {
 645         struct scatterlist *sg;
 646         u8 *src;
 647         int r = 0;
 648
 649         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 650                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 651                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 652                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
 653                 kunmap_atomic(src);
 654         } else
 655                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
 656
 657         return r;
 658 }
 659
 660 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 661                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 662 {
 663         struct scatterlist *sg;
 664         u8 *dst;
 665         int r;
 666
 667         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
 668                 return 0;
 669
 670         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 671         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 672         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
 673
 674         /* Tweak the first block of plaintext sector */
 675         if (!r)
 676                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
 677
 678         kunmap_atomic(dst);
 679         return r;
 680 }
 681
 682 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
 683 {
 684         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 685
 686         kzfree(tcw->iv_seed);
 687         tcw->iv_seed = NULL;
 688         kzfree(tcw->whitening);
 689         tcw->whitening = NULL;
 690
 691         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
 692                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
 693         tcw->crc32_tfm = NULL;
 694 }
 695
 696 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 697                             const char *opts)
 698 {
 699         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 700
 701         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 702                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
 703                 return -EINVAL;
 704         }
 705
 706         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
 707                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
 708                 return -EINVAL;
 709         }
 710
 711         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0, 0);
 712         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
 713                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
 714                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
 715         }
 716
 717         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
 718         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
 719         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
 720                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
 721                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
 722                 return -ENOMEM;
 723         }
 724
 725         return 0;
 726 }
 727
 728 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
 729 {
 730         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 731         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
 732
 733         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
 734         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
 735                TCW_WHITENING_SIZE);
 736
 737         return 0;
 738 }
 739
 740 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
 741 {
 742         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 743
 744         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
 745         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
 746
 747         return 0;
 748 }
 749
 750 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
 751                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
 752                                   u8 *data)
 753 {
 754         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 755         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 756         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
 757         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
 758         int i, r;
 759
 760         /* xor whitening with sector number */
 761         crypto_xor_cpy(buf, tcw->whitening, (u8 *)&sector, 8);
 762         crypto_xor_cpy(&buf[8], tcw->whitening + 8, (u8 *)&sector, 8);
 763
 764         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
 765         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
 766         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
 767         for (i = 0; i < 4; i++) {
 768                 r = crypto_shash_init(desc);
 769                 if (r)
 770                         goto out;
 771                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
 772                 if (r)
 773                         goto out;
 774                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
 775                 if (r)
 776                         goto out;
 777         }
 778         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
 779         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
 780
 781         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
 782         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
 783                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
 784 out:
 785         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
 786         return r;
 787 }
 788
 789 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 790                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 791 {
 792         struct scatterlist *sg;
 793         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 794         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 795         u8 *src;
 796         int r = 0;
 797
 798         /* Remove whitening from ciphertext */
 799         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 800                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 801                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 802                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
 803                 kunmap_atomic(src);
 804         }
 805
 806         /* Calculate IV */
 807         crypto_xor_cpy(iv, tcw->iv_seed, (u8 *)&sector, 8);
 808         if (cc->iv_size > 8)
 809                 crypto_xor_cpy(&iv[8], tcw->iv_seed + 8, (u8 *)&sector,
 810                                cc->iv_size - 8);
 811
 812         return r;
 813 }
 814
 815 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 816                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 817 {
 818         struct scatterlist *sg;
 819         u8 *dst;
 820         int r;
 821
 822         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
 823                 return 0;
 824
 825         /* Apply whitening on ciphertext */
 826         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 827         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 828         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
 829         kunmap_atomic(dst);
 830
 831         return r;
 832 }
 833
 834 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 835                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 836 {
 837         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
 838         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
 839         return 0;
 840 }
 841
 842 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
 843         .generator = crypt_iv_plain_gen
 844 };
 845
 846 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
 847         .generator = crypt_iv_plain64_gen
 848 };
 849
 850 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
 851         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
 852 };
 853
 854 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
 855         .ctr       = crypt_iv_essiv_ctr,
 856         .dtr       = crypt_iv_essiv_dtr,
 857         .init      = crypt_iv_essiv_init,
 858         .wipe      = crypt_iv_essiv_wipe,
 859         .generator = crypt_iv_essiv_gen
 860 };
 861
 862 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
 863         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
 864         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
 865         .generator = crypt_iv_benbi_gen
 866 };
 867
 868 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
 869         .generator = crypt_iv_null_gen
 870 };
 871
 872 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
 873         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
 874         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
 875         .init      = crypt_iv_lmk_init,
 876         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
 877         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
 878         .post      = crypt_iv_lmk_post
 879 };
 880
 881 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
 882         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
 883         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
 884         .init      = crypt_iv_tcw_init,
 885         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
 886         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
 887         .post      = crypt_iv_tcw_post
 888 };
 889
 890 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
 891         .generator = crypt_iv_random_gen
 892 };
 893
 894 /*
 895  * Integrity extensions
 896  */
 897 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
 898 {
 899         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
 900 }
 901
 902 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
 903 {
 904         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
 905 }
 906
 907 /* Get sg containing data */
 908 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 909                                              struct scatterlist *sg)
 910 {
 911         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
 912                 return &sg[2];
 913
 914         return sg;
 915 }
 916
 917 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
 918 {
 919         struct bio_integrity_payload *bip;
 920         unsigned int tag_len;
 921         int ret;
 922
 923         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
 924                 return 0;
 925
 926         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
 927         if (IS_ERR(bip))
 928                 return PTR_ERR(bip);
 929
 930         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * bio_sectors(bio);
 931
 932         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
 933         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
 934
 935         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
 936                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
 937         if (unlikely(ret != tag_len))
 938                 return -ENOMEM;
 939
 940         return 0;
 941 }
 942
 943 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
 944 {
 945 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
 946         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
 947
 948         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
 949         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
 950                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
 951                 return -EINVAL;
 952         }
 953
 954         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
 955             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
 956                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
 957                 return -EINVAL;
 958         }
 959         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
 960                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
 961                 return -EINVAL;
 962         }
 963
 964         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
 965                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
 966                 DMINFO("Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.",
 967                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
 968
 969                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
 970                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
 971                         return -EINVAL;
 972                 }
 973         } else if (cc->integrity_iv_size)
 974                 DMINFO("Additional per-sector space %u bytes for IV.",
 975                        cc->integrity_iv_size);
 976
 977         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
 978                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
 979                 return -EINVAL;
 980         }
 981
 982         return 0;
 983 #else
 984         ti->error = "Integrity profile not supported.";
 985         return -EINVAL;
 986 #endif
 987 }
 988
 989 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
 990                                struct convert_context *ctx,
 991                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
 992                                sector_t sector)
 993 {
 994         ctx->bio_in = bio_in;
 995         ctx->bio_out = bio_out;
 996         if (bio_in)
 997                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
 998         if (bio_out)
 999                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1000         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1001         init_completion(&ctx->restart);
1002 }
1003
1004 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1005                                              void *req)
1006 {
1007         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1008 }
1009
1010 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1011 {
1012         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1013 }
1014
1015 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1016                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1017 {
1018         if (crypt_integrity_aead(cc))
1019                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1020                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1021         else
1022                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1023                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1024 }
1025
1026 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1027                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1028 {
1029         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1030 }
1031
1032 static uint64_t *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1033                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1034 {
1035         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1036         return (uint64_t*) ptr;
1037 }
1038
1039 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1040                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1041 {
1042         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1043                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1044         return (unsigned int*)ptr;
1045 }
1046
1047 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1048                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1049 {
1050         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1051         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1052
1053         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1054                 cc->on_disk_tag_size];
1055 }
1056
1057 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1058                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1059 {
1060         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1061 }
1062
1063 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1064                                      struct convert_context *ctx,
1065                                      struct aead_request *req,
1066                                      unsigned int tag_offset)
1067 {
1068         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1069         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1070         struct dm_crypt_request *dmreq;
1071         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1072         uint64_t *sector;
1073         int r = 0;
1074
1075         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1076
1077         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1078         if (unlikely(bv_in.bv_offset & (cc->sector_size - 1)))
1079                 return -EIO;
1080
1081         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1082         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1083         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1084                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1085         dmreq->ctx = ctx;
1086
1087         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1088
1089         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1090         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1091
1092         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1093         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1094         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1095         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1096
1097         /* AEAD request:
1098          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1099          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1100          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1101          */
1102         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1103         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1104         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1105         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1106         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1107
1108         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1109         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1110         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1111         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1112         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1113
1114         if (cc->iv_gen_ops) {
1115                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1116                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1117                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1118                 } else {
1119                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1120                         if (r < 0)
1121                                 return r;
1122                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1123                         if (cc->integrity_iv_size)
1124                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1125                 }
1126                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1127                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1128         }
1129
1130         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1131         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1132                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1133                                        cc->sector_size, iv);
1134                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1135                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1136                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1137                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1138         } else {
1139                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1140                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1141                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1142         }
1143
1144         if (r == -EBADMSG)
1145                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1146                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1147
1148         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1149                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1150
1151         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1152         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1153
1154         return r;
1155 }
1156
1157 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1158                                         struct convert_context *ctx,
1159                                         struct skcipher_request *req,
1160                                         unsigned int tag_offset)
1161 {
1162         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1163         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1164         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1165         struct dm_crypt_request *dmreq;
1166         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1167         uint64_t *sector;
1168         int r = 0;
1169
1170         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1171         if (unlikely(bv_in.bv_offset & (cc->sector_size - 1)))
1172                 return -EIO;
1173
1174         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1175         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1176         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1177                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1178         dmreq->ctx = ctx;
1179
1180         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1181
1182         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1183         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1184         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1185
1186         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1187         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1188
1189         /* For skcipher we use only the first sg item */
1190         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1191         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1192
1193         sg_init_table(sg_in, 1);
1194         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1195
1196         sg_init_table(sg_out, 1);
1197         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1198
1199         if (cc->iv_gen_ops) {
1200                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1201                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1202                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1203                 } else {
1204                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1205                         if (r < 0)
1206                                 return r;
1207                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1208                         if (cc->integrity_iv_size)
1209                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1210                 }
1211                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1212                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1213         }
1214
1215         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1216
1217         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1218                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1219         else
1220                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1221
1222         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1223                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1224
1225         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1226         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1227
1228         return r;
1229 }
1230
1231 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1232                                int error);
1233
1234 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1235                                      struct convert_context *ctx)
1236 {
1237         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1238
1239         if (!ctx->r.req)
1240                 ctx->r.req = mempool_alloc(cc->req_pool, GFP_NOIO);
1241
1242         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1243
1244         /*
1245          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1246          * requests if driver request queue is full.
1247          */
1248         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1249             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG | CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
1250             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1251 }
1252
1253 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1254                                  struct convert_context *ctx)
1255 {
1256         if (!ctx->r.req_aead)
1257                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(cc->req_pool, GFP_NOIO);
1258
1259         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1260
1261         /*
1262          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1263          * requests if driver request queue is full.
1264          */
1265         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1266             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG | CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
1267             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1268 }
1269
1270 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1271                             struct convert_context *ctx)
1272 {
1273         if (crypt_integrity_aead(cc))
1274                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1275         else
1276                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1277 }
1278
1279 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1280                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1281 {
1282         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1283
1284         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1285                 mempool_free(req, cc->req_pool);
1286 }
1287
1288 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1289                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1290 {
1291         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1292
1293         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1294                 mempool_free(req, cc->req_pool);
1295 }
1296
1297 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1298 {
1299         if (crypt_integrity_aead(cc))
1300                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1301         else
1302                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1303 }
1304
1305 /*
1306  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1307  */
1308 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1309                          struct convert_context *ctx)
1310 {
1311         unsigned int tag_offset = 0;
1312         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1313         int r;
1314
1315         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1316
1317         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1318
1319                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1320                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1321
1322                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1323                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1324                 else
1325                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1326
1327                 switch (r) {
1328                 /*
1329                  * The request was queued by a crypto driver
1330                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1331                  */
1332                 case -EBUSY:
1333                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1334                         reinit_completion(&ctx->restart);
1335                         /* fall through */
1336                 /*
1337                  * The request is queued and processed asynchronously,
1338                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1339                  */
1340                 case -EINPROGRESS:
1341                         ctx->r.req = NULL;
1342                         ctx->cc_sector += sector_step;
1343                         tag_offset++;
1344                         continue;
1345                 /*
1346                  * The request was already processed (synchronously).
1347                  */
1348                 case 0:
1349                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1350                         ctx->cc_sector += sector_step;
1351                         tag_offset++;
1352                         cond_resched();
1353                         continue;
1354                 /*
1355                  * There was a data integrity error.
1356                  */
1357                 case -EBADMSG:
1358                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1359                         return BLK_STS_PROTECTION;
1360                 /*
1361                  * There was an error while processing the request.
1362                  */
1363                 default:
1364                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1365                         return BLK_STS_IOERR;
1366                 }
1367         }
1368
1369         return 0;
1370 }
1371
1372 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1373
1374 /*
1375  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1376  * This should never violate the device limitations (but only because
1377  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1378  *
1379  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1380  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1381  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1382  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1383  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1384  *
1385  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1386  *
1387  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1388  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1389  * to blocking allocations with a mutex.
1390  */
1391 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1392 {
1393         struct crypt_config *cc = io->cc;
1394         struct bio *clone;
1395         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1396         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1397         unsigned i, len, remaining_size;
1398         struct page *page;
1399
1400 retry:
1401         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1402                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1403
1404         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, cc->bs);
1405         if (!clone)
1406                 goto out;
1407
1408         clone_init(io, clone);
1409
1410         remaining_size = size;
1411
1412         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1413                 page = mempool_alloc(cc->page_pool, gfp_mask);
1414                 if (!page) {
1415                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1416                         bio_put(clone);
1417                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1418                         goto retry;
1419                 }
1420
1421                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1422
1423                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1424
1425                 remaining_size -= len;
1426         }
1427
1428         /* Allocate space for integrity tags */
1429         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1430                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1431                 bio_put(clone);
1432                 clone = NULL;
1433         }
1434 out:
1435         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1436                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1437
1438         return clone;
1439 }
1440
1441 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1442 {
1443         unsigned int i;
1444         struct bio_vec *bv;
1445
1446         bio_for_each_segment_all(bv, clone, i) {
1447                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1448                 mempool_free(bv->bv_page, cc->page_pool);
1449                 bv->bv_page = NULL;
1450         }
1451 }
1452
1453 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1454                           struct bio *bio, sector_t sector)
1455 {
1456         io->cc = cc;
1457         io->base_bio = bio;
1458         io->sector = sector;
1459         io->error = 0;
1460         io->ctx.r.req = NULL;
1461         io->integrity_metadata = NULL;
1462         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1463         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1464 }
1465
1466 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1467 {
1468         atomic_inc(&io->io_pending);
1469 }
1470
1471 /*
1472  * One of the bios was finished. Check for completion of
1473  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1474  */
1475 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1476 {
1477         struct crypt_config *cc = io->cc;
1478         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1479         blk_status_t error = io->error;
1480
1481         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1482                 return;
1483
1484         if (io->ctx.r.req)
1485                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1486
1487         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1488                 mempool_free(io->integrity_metadata, io->cc->tag_pool);
1489         else
1490                 kfree(io->integrity_metadata);
1491
1492         base_bio->bi_status = error;
1493         bio_endio(base_bio);
1494 }
1495
1496 /*
1497  * kcryptd/kcryptd_io:
1498  *
1499  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1500  * interrupt context.
1501  *
1502  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1503  *
1504  * kcryptd_io performs the IO submission.
1505  *
1506  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1507  * starved by new requests which can block in the first stages due
1508  * to memory allocation.
1509  *
1510  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1511  * They should not depend on each other and do not block.
1512  */
1513 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1514 {
1515         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1516         struct crypt_config *cc = io->cc;
1517         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1518         blk_status_t error;
1519
1520         /*
1521          * free the processed pages
1522          */
1523         if (rw == WRITE)
1524                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1525
1526         error = clone->bi_status;
1527         bio_put(clone);
1528
1529         if (rw == READ && !error) {
1530                 kcryptd_queue_crypt(io);
1531                 return;
1532         }
1533
1534         if (unlikely(error))
1535                 io->error = error;
1536
1537         crypt_dec_pending(io);
1538 }
1539
1540 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1541 {
1542         struct crypt_config *cc = io->cc;
1543
1544         clone->bi_private = io;
1545         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1546         bio_set_dev(clone, cc->dev->bdev);
1547         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1548 }
1549
1550 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1551 {
1552         struct crypt_config *cc = io->cc;
1553         struct bio *clone;
1554
1555         /*
1556          * We need the original biovec array in order to decrypt
1557          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1558          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1559          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1560          */
1561         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, cc->bs);
1562         if (!clone)
1563                 return 1;
1564
1565         crypt_inc_pending(io);
1566
1567         clone_init(io, clone);
1568         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1569
1570         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1571                 crypt_dec_pending(io);
1572                 bio_put(clone);
1573                 return 1;
1574         }
1575
1576         generic_make_request(clone);
1577         return 0;
1578 }
1579
1580 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1581 {
1582         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1583
1584         crypt_inc_pending(io);
1585         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1586                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1587         crypt_dec_pending(io);
1588 }
1589
1590 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1591 {
1592         struct crypt_config *cc = io->cc;
1593
1594         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1595         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1596 }
1597
1598 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1599 {
1600         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1601
1602         generic_make_request(clone);
1603 }
1604
1605 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1606
1607 static int dmcrypt_write(void *data)
1608 {
1609         struct crypt_config *cc = data;
1610         struct dm_crypt_io *io;
1611
1612         while (1) {
1613                 struct rb_root write_tree;
1614                 struct blk_plug plug;
1615
1616                 DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
1617
1618                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1619 continue_locked:
1620
1621                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1622                         goto pop_from_list;
1623
1624                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1625                 __add_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1626
1627                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1628
1629                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1630                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1631                         remove_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1632                         break;
1633                 }
1634
1635                 schedule();
1636
1637                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1638                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1639                 __remove_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1640                 goto continue_locked;
1641
1642 pop_from_list:
1643                 write_tree = cc->write_tree;
1644                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1645                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1646
1647                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1648
1649                 /*
1650                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1651                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1652                  */
1653                 blk_start_plug(&plug);
1654                 do {
1655                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1656                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1657                         kcryptd_io_write(io);
1658                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1659                 blk_finish_plug(&plug);
1660         }
1661         return 0;
1662 }
1663
1664 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1665 {
1666         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1667         struct crypt_config *cc = io->cc;
1668         unsigned long flags;
1669         sector_t sector;
1670         struct rb_node **rbp, *parent;
1671
1672         if (unlikely(io->error)) {
1673                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1674                 bio_put(clone);
1675                 crypt_dec_pending(io);
1676                 return;
1677         }
1678
1679         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1680         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1681
1682         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1683
1684         if (likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) {
1685                 generic_make_request(clone);
1686                 return;
1687         }
1688
1689         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_wait.lock, flags);
1690         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1691         parent = NULL;
1692         sector = io->sector;
1693         while (*rbp) {
1694                 parent = *rbp;
1695                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1696                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1697                 else
1698                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1699         }
1700         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1701         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1702
1703         wake_up_locked(&cc->write_thread_wait);
1704         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_wait.lock, flags);
1705 }
1706
1707 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1708 {
1709         struct crypt_config *cc = io->cc;
1710         struct bio *clone;
1711         int crypt_finished;
1712         sector_t sector = io->sector;
1713         blk_status_t r;
1714
1715         /*
1716          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1717          */
1718         crypt_inc_pending(io);
1719         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1720
1721         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
1722         if (unlikely(!clone)) {
1723                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1724                 goto dec;
1725         }
1726
1727         io->ctx.bio_out = clone;
1728         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1729
1730         sector += bio_sectors(clone);
1731
1732         crypt_inc_pending(io);
1733         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1734         if (r)
1735                 io->error = r;
1736         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending);
1737
1738         /* Encryption was already finished, submit io now */
1739         if (crypt_finished) {
1740                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1741                 io->sector = sector;
1742         }
1743
1744 dec:
1745         crypt_dec_pending(io);
1746 }
1747
1748 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1749 {
1750         crypt_dec_pending(io);
1751 }
1752
1753 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
1754 {
1755         struct crypt_config *cc = io->cc;
1756         blk_status_t r;
1757
1758         crypt_inc_pending(io);
1759
1760         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
1761                            io->sector);
1762
1763         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1764         if (r)
1765                 io->error = r;
1766
1767         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
1768                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1769
1770         crypt_dec_pending(io);
1771 }
1772
1773 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1774                                int error)
1775 {
1776         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
1777         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1778         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1779         struct crypt_config *cc = io->cc;
1780
1781         /*
1782          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
1783          * finish the completion and continue in crypt_convert().
1784          * (Callback will be called for the second time for this request.)
1785          */
1786         if (error == -EINPROGRESS) {
1787                 complete(&ctx->restart);
1788                 return;
1789         }
1790
1791         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1792                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
1793
1794         if (error == -EBADMSG) {
1795                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1796                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
1797                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
1798         } else if (error < 0)
1799                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1800
1801         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
1802
1803         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
1804                 return;
1805
1806         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1807                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1808         else
1809                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
1810 }
1811
1812 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
1813 {
1814         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1815
1816         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1817                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
1818         else
1819                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
1820 }
1821
1822 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
1823 {
1824         struct crypt_config *cc = io->cc;
1825
1826         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
1827         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
1828 }
1829
1830 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
1831 {
1832         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
1833                 return;
1834
1835         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1836                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1837                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
1838         }
1839
1840         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
1841         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
1842 }
1843
1844 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
1845 {
1846         unsigned i;
1847
1848         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1849                 return;
1850
1851         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
1852                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1853                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1854                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
1855                 }
1856
1857         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
1858         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
1859 }
1860
1861 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
1862 {
1863         if (crypt_integrity_aead(cc))
1864                 crypt_free_tfms_aead(cc);
1865         else
1866                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
1867 }
1868
1869 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1870 {
1871         unsigned i;
1872         int err;
1873
1874         cc->cipher_tfm.tfms = kzalloc(cc->tfms_count *
1875                                       sizeof(struct crypto_skcipher *), GFP_KERNEL);
1876         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1877                 return -ENOMEM;
1878
1879         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1880                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0, 0);
1881                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1882                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1883                         crypt_free_tfms(cc);
1884                         return err;
1885                 }
1886         }
1887
1888         return 0;
1889 }
1890
1891 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1892 {
1893         int err;
1894
1895         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
1896         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1897                 return -ENOMEM;
1898
1899         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0, 0);
1900         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1901                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1902                 crypt_free_tfms(cc);
1903                 return err;
1904         }
1905
1906         return 0;
1907 }
1908
1909 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1910 {
1911         if (crypt_integrity_aead(cc))
1912                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
1913         else
1914                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
1915 }
1916
1917 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
1918 {
1919         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
1920 }
1921
1922 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
1923 {
1924         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
1925 }
1926
1927 /*
1928  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
1929  * the key must be for some reason in special format.
1930  * This funcion converts cc->key to this special format.
1931  */
1932 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
1933                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
1934 {
1935         struct crypto_authenc_key_param *param;
1936         struct rtattr *rta;
1937
1938         rta = (struct rtattr *)p;
1939         param = RTA_DATA(rta);
1940         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
1941         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
1942         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
1943         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
1944         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
1945         p += authkeylen;
1946         memcpy(p, key, enckeylen);
1947 }
1948
1949 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
1950 {
1951         unsigned subkey_size;
1952         int err = 0, i, r;
1953
1954         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
1955         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
1956
1957         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1958                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
1959                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
1960                                       cc->key_mac_size);
1961         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1962                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
1963                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1964                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1965                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
1966                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1967                                                cc->key + (i * subkey_size),
1968                                                subkey_size);
1969                 else
1970                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
1971                                                    cc->key + (i * subkey_size),
1972                                                    subkey_size);
1973                 if (r)
1974                         err = r;
1975         }
1976
1977         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1978                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1979
1980         return err;
1981 }
1982
1983 #ifdef CONFIG_KEYS
1984
1985 static bool contains_whitespace(const char *str)
1986 {
1987         while (*str)
1988                 if (isspace(*str++))
1989                         return true;
1990         return false;
1991 }
1992
1993 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
1994 {
1995         char *new_key_string, *key_desc;
1996         int ret;
1997         struct key *key;
1998         const struct user_key_payload *ukp;
1999
2000         /*
2001          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2002          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2003          */
2004         if (contains_whitespace(key_string)) {
2005                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2006                 return -EINVAL;
2007         }
2008
2009         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2010         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2011         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2012                 return -EINVAL;
2013
2014         if (strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1) &&
2015             strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1))
2016                 return -EINVAL;
2017
2018         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2019         if (!new_key_string)
2020                 return -ENOMEM;
2021
2022         key = request_key(key_string[0] == 'l' ? &key_type_logon : &key_type_user,
2023                           key_desc + 1, NULL);
2024         if (IS_ERR(key)) {
2025                 kzfree(new_key_string);
2026                 return PTR_ERR(key);
2027         }
2028
2029         down_read(&key->sem);
2030
2031         ukp = user_key_payload_locked(key);
2032         if (!ukp) {
2033                 up_read(&key->sem);
2034                 key_put(key);
2035                 kzfree(new_key_string);
2036                 return -EKEYREVOKED;
2037         }
2038
2039         if (cc->key_size != ukp->datalen) {
2040                 up_read(&key->sem);
2041                 key_put(key);
2042                 kzfree(new_key_string);
2043                 return -EINVAL;
2044         }
2045
2046         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2047
2048         up_read(&key->sem);
2049         key_put(key);
2050
2051         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2052         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2053
2054         ret = crypt_setkey(cc);
2055
2056         /* wipe the kernel key payload copy in each case */
2057         memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2058
2059         if (!ret) {
2060                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2061                 kzfree(cc->key_string);
2062                 cc->key_string = new_key_string;
2063         } else
2064                 kzfree(new_key_string);
2065
2066         return ret;
2067 }
2068
2069 static int get_key_size(char **key_string)
2070 {
2071         char *colon, dummy;
2072         int ret;
2073
2074         if (*key_string[0] != ':')
2075                 return strlen(*key_string) >> 1;
2076
2077         /* look for next ':' in key string */
2078         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2079         if (!colon)
2080                 return -EINVAL;
2081
2082         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2083                 return -EINVAL;
2084
2085         *key_string = colon;
2086
2087         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2088
2089         return ret;
2090 }
2091
2092 #else
2093
2094 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2095 {
2096         return -EINVAL;
2097 }
2098
2099 static int get_key_size(char **key_string)
2100 {
2101         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2102 }
2103
2104 #endif
2105
2106 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2107 {
2108         int r = -EINVAL;
2109         int key_string_len = strlen(key);
2110
2111         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2112         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2113                 goto out;
2114
2115         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2116         if (key[0] == ':') {
2117                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2118                 goto out;
2119         }
2120
2121         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2122         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2123
2124         /* wipe references to any kernel keyring key */
2125         kzfree(cc->key_string);
2126         cc->key_string = NULL;
2127
2128         /* Decode key from its hex representation. */
2129         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2130                 goto out;
2131
2132         r = crypt_setkey(cc);
2133         if (!r)
2134                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2135
2136 out:
2137         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2138         memset(key, '0', key_string_len);
2139
2140         return r;
2141 }
2142
2143 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2144 {
2145         int r;
2146
2147         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2148         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2149         kzfree(cc->key_string);
2150         cc->key_string = NULL;
2151         r = crypt_setkey(cc);
2152         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2153
2154         return r;
2155 }
2156
2157 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2158 {
2159         struct crypt_config *cc = ti->private;
2160
2161         ti->private = NULL;
2162
2163         if (!cc)
2164                 return;
2165
2166         if (cc->write_thread)
2167                 kthread_stop(cc->write_thread);
2168
2169         if (cc->io_queue)
2170                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2171         if (cc->crypt_queue)
2172                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2173
2174         crypt_free_tfms(cc);
2175
2176         if (cc->bs)
2177                 bioset_free(cc->bs);
2178
2179         mempool_destroy(cc->page_pool);
2180         mempool_destroy(cc->req_pool);
2181         mempool_destroy(cc->tag_pool);
2182
2183         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2184                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2185
2186         if (cc->dev)
2187                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2188
2189         kzfree(cc->cipher);
2190         kzfree(cc->cipher_string);
2191         kzfree(cc->key_string);
2192         kzfree(cc->cipher_auth);
2193         kzfree(cc->authenc_key);
2194
2195         /* Must zero key material before freeing */
2196         kzfree(cc);
2197 }
2198
2199 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2200 {
2201         struct crypt_config *cc = ti->private;
2202
2203         if (crypt_integrity_aead(cc))
2204                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2205         else
2206                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2207
2208         if (cc->iv_size)
2209                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2210                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2211                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2212         else if (ivmode) {
2213                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2214                 ivmode = NULL;
2215         }
2216
2217         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2218         if (ivmode == NULL)
2219                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2220         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2221                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2222         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2223                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2224         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2225                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2226         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2227                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2228         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2229                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2230         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2231                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2232         else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2233                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2234                 /*
2235                  * Version 2 and 3 is recognised according
2236                  * to length of provided multi-key string.
2237                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2238                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2239                  */
2240                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2241                         cc->key_parts++;
2242                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2243                 }
2244         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2245                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2246                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2247                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2248         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2249                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2250                 /* Need storage space in integrity fields. */
2251                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2252         } else {
2253                 ti->error = "Invalid IV mode";
2254                 return -EINVAL;
2255         }
2256
2257         return 0;
2258 }
2259
2260 /*
2261  * Workaround to parse cipher algorithm from crypto API spec.
2262  * The cc->cipher is currently used only in ESSIV.
2263  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2264  */
2265 static int crypt_ctr_blkdev_cipher(struct crypt_config *cc)
2266 {
2267         const char *alg_name = NULL;
2268         char *start, *end;
2269
2270         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2271                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_aead_tfm(any_tfm_aead(cc)));
2272                 if (!alg_name)
2273                         return -EINVAL;
2274                 if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2275                         alg_name = strchr(alg_name, ',');
2276                         if (!alg_name)
2277                                 return -EINVAL;
2278                 }
2279                 alg_name++;
2280         } else {
2281                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_skcipher_tfm(any_tfm(cc)));
2282                 if (!alg_name)
2283                         return -EINVAL;
2284         }
2285
2286         start = strchr(alg_name, '(');
2287         end = strchr(alg_name, ')');
2288
2289         if (!start && !end) {
2290                 cc->cipher = kstrdup(alg_name, GFP_KERNEL);
2291                 return cc->cipher ? 0 : -ENOMEM;
2292         }
2293
2294         if (!start || !end || ++start >= end)
2295                 return -EINVAL;
2296
2297         cc->cipher = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2298         if (!cc->cipher)
2299                 return -ENOMEM;
2300
2301         strncpy(cc->cipher, start, end - start);
2302
2303         return 0;
2304 }
2305
2306 /*
2307  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2308  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2309  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2310  */
2311 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2312 {
2313         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2314         struct crypto_ahash *mac;
2315
2316         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2317                 return 0;
2318
2319         start = strchr(cipher_api, '(');
2320         end = strchr(cipher_api, ',');
2321         if (!start || !end || ++start > end)
2322                 return -EINVAL;
2323
2324         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2325         if (!mac_alg)
2326                 return -ENOMEM;
2327         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2328
2329         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, 0);
2330         kfree(mac_alg);
2331
2332         if (IS_ERR(mac))
2333                 return PTR_ERR(mac);
2334
2335         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2336         crypto_free_ahash(mac);
2337
2338         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2339         if (!cc->authenc_key)
2340                 return -ENOMEM;
2341
2342         return 0;
2343 }
2344
2345 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2346                                 char **ivmode, char **ivopts)
2347 {
2348         struct crypt_config *cc = ti->private;
2349         char *tmp, *cipher_api;
2350         int ret = -EINVAL;
2351
2352         cc->tfms_count = 1;
2353
2354         /*
2355          * New format (capi: prefix)
2356          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2357          */
2358         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2359         cipher_api = strsep(&tmp, "-");
2360         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2361         *ivopts = tmp;
2362
2363         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2364                 cc->tfms_count = 64;
2365
2366         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2367
2368         /* Allocate cipher */
2369         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2370         if (ret < 0) {
2371                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2372                 return ret;
2373         }
2374
2375         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2376         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2377                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2378                 if (ret < 0) {
2379                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2380                         return -ENOMEM;
2381                 }
2382                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2383         } else
2384                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2385
2386         ret = crypt_ctr_blkdev_cipher(cc);
2387         if (ret < 0) {
2388                 ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2389                 return -ENOMEM;
2390         }
2391
2392         return 0;
2393 }
2394
2395 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2396                                 char **ivmode, char **ivopts)
2397 {
2398         struct crypt_config *cc = ti->private;
2399         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2400         char *cipher_api = NULL;
2401         int ret = -EINVAL;
2402         char dummy;
2403
2404         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2405                 ti->error = "Bad cipher specification";
2406                 return -EINVAL;
2407         }
2408
2409         /*
2410          * Legacy dm-crypt cipher specification
2411          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2412          */
2413         tmp = cipher_in;
2414         keycount = strsep(&tmp, "-");
2415         cipher = strsep(&keycount, ":");
2416
2417         if (!keycount)
2418                 cc->tfms_count = 1;
2419         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2420                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2421                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2422                 return -EINVAL;
2423         }
2424         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2425
2426         cc->cipher = kstrdup(cipher, GFP_KERNEL);
2427         if (!cc->cipher)
2428                 goto bad_mem;
2429
2430         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2431         *ivopts = strsep(&tmp, "-");
2432         *ivmode = strsep(&*ivopts, ":");
2433
2434         if (tmp)
2435                 DMWARN("Ignoring unexpected additional cipher options");
2436
2437         /*
2438          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2439          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2440          */
2441         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2442                 chainmode = "cbc";
2443                 *ivmode = "plain";
2444         }
2445
2446         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2447                 ti->error = "IV mechanism required";
2448                 return -EINVAL;
2449         }
2450
2451         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2452         if (!cipher_api)
2453                 goto bad_mem;
2454
2455         ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2456                        "%s(%s)", chainmode, cipher);
2457         if (ret < 0) {
2458                 kfree(cipher_api);
2459                 goto bad_mem;
2460         }
2461
2462         /* Allocate cipher */
2463         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2464         if (ret < 0) {
2465                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2466                 kfree(cipher_api);
2467                 return ret;
2468         }
2469
2470         return 0;
2471 bad_mem:
2472         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2473         return -ENOMEM;
2474 }
2475
2476 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2477 {
2478         struct crypt_config *cc = ti->private;
2479         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2480         int ret;
2481
2482         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2483         if (!cc->cipher_string) {
2484                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2485                 return -ENOMEM;
2486         }
2487
2488         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2489                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2490         else
2491                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2492         if (ret)
2493                 return ret;
2494
2495         /* Initialize IV */
2496         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2497         if (ret < 0)
2498                 return ret;
2499
2500         /* Initialize and set key */
2501         ret = crypt_set_key(cc, key);
2502         if (ret < 0) {
2503                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2504                 return ret;
2505         }
2506
2507         /* Allocate IV */
2508         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2509                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2510                 if (ret < 0) {
2511                         ti->error = "Error creating IV";
2512                         return ret;
2513                 }
2514         }
2515
2516         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2517         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2518                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2519                 if (ret < 0) {
2520                         ti->error = "Error initialising IV";
2521                         return ret;
2522                 }
2523         }
2524
2525         return ret;
2526 }
2527
2528 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2529 {
2530         struct crypt_config *cc = ti->private;
2531         struct dm_arg_set as;
2532         static const struct dm_arg _args[] = {
2533                 {0, 6, "Invalid number of feature args"},
2534         };
2535         unsigned int opt_params, val;
2536         const char *opt_string, *sval;
2537         char dummy;
2538         int ret;
2539
2540         /* Optional parameters */
2541         as.argc = argc;
2542         as.argv = argv;
2543
2544         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2545         if (ret)
2546                 return ret;
2547
2548         while (opt_params--) {
2549                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2550                 if (!opt_string) {
2551                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2552                         return -EINVAL;
2553                 }
2554
2555                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2556                         ti->num_discard_bios = 1;
2557
2558                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2559                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2560
2561                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2562                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2563                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2564                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2565                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2566                                 return -EINVAL;
2567                         }
2568                         cc->on_disk_tag_size = val;
2569                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2570                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2571                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2572                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2573                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2574                                 return -EINVAL;
2575                         }
2576
2577                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2578                         if (!cc->cipher_auth)
2579                                 return -ENOMEM;
2580                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2581                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2582                             cc->sector_size > 4096 ||
2583                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2584                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2585                                 return -EINVAL;
2586                         }
2587                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2588                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2589                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2590                 else {
2591                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2592                         return -EINVAL;
2593                 }
2594         }
2595
2596         return 0;
2597 }
2598
2599 /*
2600  * Construct an encryption mapping:
2601  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
2602  */
2603 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2604 {
2605         struct crypt_config *cc;
2606         int key_size;
2607         unsigned int align_mask;
2608         unsigned long long tmpll;
2609         int ret;
2610         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
2611         char dummy;
2612
2613         if (argc < 5) {
2614                 ti->error = "Not enough arguments";
2615                 return -EINVAL;
2616         }
2617
2618         key_size = get_key_size(&argv[1]);
2619         if (key_size < 0) {
2620                 ti->error = "Cannot parse key size";
2621                 return -EINVAL;
2622         }
2623
2624         cc = kzalloc(sizeof(*cc) + key_size * sizeof(u8), GFP_KERNEL);
2625         if (!cc) {
2626                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
2627                 return -ENOMEM;
2628         }
2629         cc->key_size = key_size;
2630         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
2631         cc->sector_shift = 0;
2632
2633         ti->private = cc;
2634
2635         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
2636         if (argc > 5) {
2637                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
2638                 if (ret)
2639                         goto bad;
2640         }
2641
2642         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
2643         if (ret < 0)
2644                 goto bad;
2645
2646         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2647                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
2648                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
2649                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
2650         } else {
2651                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
2652                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
2653                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
2654         }
2655         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
2656
2657         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
2658                 /* Allocate the padding exactly */
2659                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
2660                                 & align_mask;
2661         } else {
2662                 /*
2663                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
2664                  * alignment, we don't know the exact position of the
2665                  * initialization vector. We must assume worst case.
2666                  */
2667                 iv_size_padding = align_mask;
2668         }
2669
2670         ret = -ENOMEM;
2671
2672         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
2673         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
2674                 iv_size_padding + cc->iv_size +
2675                 cc->iv_size +
2676                 sizeof(uint64_t) +
2677                 sizeof(unsigned int);
2678
2679         cc->req_pool = mempool_create_kmalloc_pool(MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
2680         if (!cc->req_pool) {
2681                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
2682                 goto bad;
2683         }
2684
2685         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
2686                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
2687                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
2688
2689         cc->page_pool = mempool_create_page_pool(BIO_MAX_PAGES, 0);
2690         if (!cc->page_pool) {
2691                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
2692                 goto bad;
2693         }
2694
2695         cc->bs = bioset_create(MIN_IOS, 0, (BIOSET_NEED_BVECS |
2696                                             BIOSET_NEED_RESCUER));
2697         if (!cc->bs) {
2698                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
2699                 goto bad;
2700         }
2701
2702         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
2703
2704         ret = -EINVAL;
2705         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
2706             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
2707                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
2708                 goto bad;
2709         }
2710         cc->iv_offset = tmpll;
2711
2712         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
2713         if (ret) {
2714                 ti->error = "Device lookup failed";
2715                 goto bad;
2716         }
2717
2718         ret = -EINVAL;
2719         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) {
2720                 ti->error = "Invalid device sector";
2721                 goto bad;
2722         }
2723         cc->start = tmpll;
2724
2725         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
2726                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
2727                 if (ret)
2728                         goto bad;
2729
2730                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
2731                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
2732                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
2733
2734                 cc->tag_pool = mempool_create_kmalloc_pool(MIN_IOS,
2735                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
2736                 if (!cc->tag_pool) {
2737                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
2738                         goto bad;
2739                 }
2740
2741                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
2742         }
2743
2744         ret = -ENOMEM;
2745         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2746         if (!cc->io_queue) {
2747                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
2748                 goto bad;
2749         }
2750
2751         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2752                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2753         else
2754                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd",
2755                                                   WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
2756                                                   num_online_cpus());
2757         if (!cc->crypt_queue) {
2758                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
2759                 goto bad;
2760         }
2761
2762         init_waitqueue_head(&cc->write_thread_wait);
2763         cc->write_tree = RB_ROOT;
2764
2765         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write");
2766         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
2767                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
2768                 cc->write_thread = NULL;
2769                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
2770                 goto bad;
2771         }
2772         wake_up_process(cc->write_thread);
2773
2774         ti->num_flush_bios = 1;
2775
2776         return 0;
2777
2778 bad:
2779         crypt_dtr(ti);
2780         return ret;
2781 }
2782
2783 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
2784 {
2785         struct dm_crypt_io *io;
2786         struct crypt_config *cc = ti->private;
2787
2788         /*
2789          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
2790          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
2791          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
2792          */
2793         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
2794             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
2795                 bio_set_dev(bio, cc->dev->bdev);
2796                 if (bio_sectors(bio))
2797                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
2798                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
2799                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
2800         }
2801
2802         /*
2803          * Check if bio is too large, split as needed.
2804          */
2805         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
2806             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
2807                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
2808
2809         /*
2810          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
2811          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
2812          */
2813         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
2814                 return DM_MAPIO_KILL;
2815
2816         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
2817                 return DM_MAPIO_KILL;
2818
2819         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
2820         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
2821
2822         if (cc->on_disk_tag_size) {
2823                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
2824
2825                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
2826                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
2827                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
2828                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
2829                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
2830                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(cc->tag_pool, GFP_NOIO);
2831                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
2832                 }
2833         }
2834
2835         if (crypt_integrity_aead(cc))
2836                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
2837         else
2838                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
2839
2840         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2841                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
2842                         kcryptd_queue_read(io);
2843         } else
2844                 kcryptd_queue_crypt(io);
2845
2846         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
2847 }
2848
2849 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
2850                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
2851 {
2852         struct crypt_config *cc = ti->private;
2853         unsigned i, sz = 0;
2854         int num_feature_args = 0;
2855
2856         switch (type) {
2857         case STATUSTYPE_INFO:
2858                 result[0] = '\0';
2859                 break;
2860
2861         case STATUSTYPE_TABLE:
2862                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
2863
2864                 if (cc->key_size > 0) {
2865                         if (cc->key_string)
2866                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
2867                         else
2868                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
2869                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
2870                 } else
2871                         DMEMIT("-");
2872
2873                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
2874                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
2875
2876                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
2877                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2878                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2879                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
2880                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2881                 if (cc->on_disk_tag_size)
2882                         num_feature_args++;
2883                 if (num_feature_args) {
2884                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
2885                         if (ti->num_discard_bios)
2886                                 DMEMIT(" allow_discards");
2887                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2888                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
2889                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
2890                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
2891                         if (cc->on_disk_tag_size)
2892                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
2893                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
2894                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
2895                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
2896                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
2897                 }
2898
2899                 break;
2900         }
2901 }
2902
2903 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
2904 {
2905         struct crypt_config *cc = ti->private;
2906
2907         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2908 }
2909
2910 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
2911 {
2912         struct crypt_config *cc = ti->private;
2913
2914         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
2915                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
2916                 return -EAGAIN;
2917         }
2918
2919         return 0;
2920 }
2921
2922 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
2923 {
2924         struct crypt_config *cc = ti->private;
2925
2926         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2927 }
2928
2929 /* Message interface
2930  *      key set <key>
2931  *      key wipe
2932  */
2933 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv)
2934 {
2935         struct crypt_config *cc = ti->private;
2936         int key_size, ret = -EINVAL;
2937
2938         if (argc < 2)
2939                 goto error;
2940
2941         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
2942                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
2943                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
2944                         return -EINVAL;
2945                 }
2946                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
2947                         /* The key size may not be changed. */
2948                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
2949                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
2950                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
2951                                 return -EINVAL;
2952                         }
2953
2954                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
2955                         if (ret)
2956                                 return ret;
2957                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
2958                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2959                         return ret;
2960                 }
2961                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe")) {
2962                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2963                                 ret = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2964                                 if (ret)
2965                                         return ret;
2966                         }
2967                         return crypt_wipe_key(cc);
2968                 }
2969         }
2970
2971 error:
2972         DMWARN("unrecognised message received.");
2973         return -EINVAL;
2974 }
2975
2976 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
2977                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
2978 {
2979         struct crypt_config *cc = ti->private;
2980
2981         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
2982 }
2983
2984 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
2985 {
2986         struct crypt_config *cc = ti->private;
2987
2988         /*
2989          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
2990          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
2991          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
2992          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
2993          */
2994         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
2995
2996         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
2997                 limits->logical_block_size = cc->sector_size;
2998                 limits->physical_block_size = cc->sector_size;
2999                 blk_limits_io_min(limits, cc->sector_size);
3000         }
3001 }
3002
3003 static struct target_type crypt_target = {
3004         .name   = "crypt",
3005         .version = {1, 18, 0},
3006         .module = THIS_MODULE,
3007         .ctr    = crypt_ctr,
3008         .dtr    = crypt_dtr,
3009         .map    = crypt_map,
3010         .status = crypt_status,
3011         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3012         .preresume = crypt_preresume,
3013         .resume = crypt_resume,
3014         .message = crypt_message,
3015         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3016         .io_hints = crypt_io_hints,
3017 };
3018
3019 static int __init dm_crypt_init(void)
3020 {
3021         int r;
3022
3023         r = dm_register_target(&crypt_target);
3024         if (r < 0)
3025                 DMERR("register failed %d", r);
3026
3027         return r;
3028 }
3029
3030 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3031 {
3032         dm_unregister_target(&crypt_target);
3033 }
3034
3035 module_init(dm_crypt_init);
3036 module_exit(dm_crypt_exit);
3037
3038 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3039 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3040 MODULE_LICENSE("GPL");