Merge tag 'llvmlinux-for-v3.18' of git://git.linuxfoundation.org/llvmlinux/kernel
[sfrench/cifs-2.6.git] / 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) 2006-2009 Red Hat, Inc. All rights reserved.
5  * Copyright (C) 2013 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/bio.h>
16 #include <linux/blkdev.h>
17 #include <linux/mempool.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/crypto.h>
20 #include <linux/workqueue.h>
21 #include <linux/backing-dev.h>
22 #include <linux/atomic.h>
23 #include <linux/scatterlist.h>
24 #include <asm/page.h>
25 #include <asm/unaligned.h>
26 #include <crypto/hash.h>
27 #include <crypto/md5.h>
28 #include <crypto/algapi.h>
29
30 #include <linux/device-mapper.h>
31
32 #define DM_MSG_PREFIX "crypt"
33
34 /*
35  * context holding the current state of a multi-part conversion
36  */
37 struct convert_context {
38         struct completion restart;
39         struct bio *bio_in;
40         struct bio *bio_out;
41         struct bvec_iter iter_in;
42         struct bvec_iter iter_out;
43         sector_t cc_sector;
44         atomic_t cc_pending;
45         struct ablkcipher_request *req;
46 };
47
48 /*
49  * per bio private data
50  */
51 struct dm_crypt_io {
52         struct crypt_config *cc;
53         struct bio *base_bio;
54         struct work_struct work;
55
56         struct convert_context ctx;
57
58         atomic_t io_pending;
59         int error;
60         sector_t sector;
61         struct dm_crypt_io *base_io;
62 } CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
63
64 struct dm_crypt_request {
65         struct convert_context *ctx;
66         struct scatterlist sg_in;
67         struct scatterlist sg_out;
68         sector_t iv_sector;
69 };
70
71 struct crypt_config;
72
73 struct crypt_iv_operations {
74         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
75                    const char *opts);
76         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
77         int (*init)(struct crypt_config *cc);
78         int (*wipe)(struct crypt_config *cc);
79         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
80                          struct dm_crypt_request *dmreq);
81         int (*post)(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
82                     struct dm_crypt_request *dmreq);
83 };
84
85 struct iv_essiv_private {
86         struct crypto_hash *hash_tfm;
87         u8 *salt;
88 };
89
90 struct iv_benbi_private {
91         int shift;
92 };
93
94 #define LMK_SEED_SIZE 64 /* hash + 0 */
95 struct iv_lmk_private {
96         struct crypto_shash *hash_tfm;
97         u8 *seed;
98 };
99
100 #define TCW_WHITENING_SIZE 16
101 struct iv_tcw_private {
102         struct crypto_shash *crc32_tfm;
103         u8 *iv_seed;
104         u8 *whitening;
105 };
106
107 /*
108  * Crypt: maps a linear range of a block device
109  * and encrypts / decrypts at the same time.
110  */
111 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID };
112
113 /*
114  * The fields in here must be read only after initialization.
115  */
116 struct crypt_config {
117         struct dm_dev *dev;
118         sector_t start;
119
120         /*
121          * pool for per bio private data, crypto requests and
122          * encryption requeusts/buffer pages
123          */
124         mempool_t *io_pool;
125         mempool_t *req_pool;
126         mempool_t *page_pool;
127         struct bio_set *bs;
128
129         struct workqueue_struct *io_queue;
130         struct workqueue_struct *crypt_queue;
131
132         char *cipher;
133         char *cipher_string;
134
135         struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
136         union {
137                 struct iv_essiv_private essiv;
138                 struct iv_benbi_private benbi;
139                 struct iv_lmk_private lmk;
140                 struct iv_tcw_private tcw;
141         } iv_gen_private;
142         sector_t iv_offset;
143         unsigned int iv_size;
144
145         /* ESSIV: struct crypto_cipher *essiv_tfm */
146         void *iv_private;
147         struct crypto_ablkcipher **tfms;
148         unsigned tfms_count;
149
150         /*
151          * Layout of each crypto request:
152          *
153          *   struct ablkcipher_request
154          *      context
155          *      padding
156          *   struct dm_crypt_request
157          *      padding
158          *   IV
159          *
160          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
161          * correctly aligned.
162          */
163         unsigned int dmreq_start;
164
165         unsigned int per_bio_data_size;
166
167         unsigned long flags;
168         unsigned int key_size;
169         unsigned int key_parts;      /* independent parts in key buffer */
170         unsigned int key_extra_size; /* additional keys length */
171         u8 key[0];
172 };
173
174 #define MIN_IOS        16
175 #define MIN_POOL_PAGES 32
176
177 static struct kmem_cache *_crypt_io_pool;
178
179 static void clone_init(struct dm_crypt_io *, struct bio *);
180 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
181 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq);
182
183 /*
184  * Use this to access cipher attributes that are the same for each CPU.
185  */
186 static struct crypto_ablkcipher *any_tfm(struct crypt_config *cc)
187 {
188         return cc->tfms[0];
189 }
190
191 /*
192  * Different IV generation algorithms:
193  *
194  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
195  *        number, padded with zeros if necessary.
196  *
197  * plain64: the initial vector is the 64-bit little-endian version of the sector
198  *        number, padded with zeros if necessary.
199  *
200  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
201  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
202  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
203  *
204  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
205  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
206  *
207  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
208  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
209  *
210  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
211  *       by the Loop-AES block device encryption system
212  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
213  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
214  *       with an IV derived from the sector number, the data and
215  *       optionally extra IV seed.
216  *       This means that after decryption the first block
217  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
218  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
219  *         version 1: is plain aes-cbc mode
220  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
221  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
222  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
223  *
224  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
225  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
226  *       For more info see: http://www.truecrypt.org
227  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
228  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
229  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
230  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
231  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
232  *       and should be used for old compatible containers access only.
233  *
234  * plumb: unimplemented, see:
235  * http://article.gmane.org/gmane.linux.kernel.device-mapper.dm-crypt/454
236  */
237
238 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
239                               struct dm_crypt_request *dmreq)
240 {
241         memset(iv, 0, cc->iv_size);
242         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
243
244         return 0;
245 }
246
247 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
248                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
249 {
250         memset(iv, 0, cc->iv_size);
251         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
252
253         return 0;
254 }
255
256 /* Initialise ESSIV - compute salt but no local memory allocations */
257 static int crypt_iv_essiv_init(struct crypt_config *cc)
258 {
259         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
260         struct hash_desc desc;
261         struct scatterlist sg;
262         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
263         int err;
264
265         sg_init_one(&sg, cc->key, cc->key_size);
266         desc.tfm = essiv->hash_tfm;
267         desc.flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
268
269         err = crypto_hash_digest(&desc, &sg, cc->key_size, essiv->salt);
270         if (err)
271                 return err;
272
273         essiv_tfm = cc->iv_private;
274
275         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt,
276                             crypto_hash_digestsize(essiv->hash_tfm));
277         if (err)
278                 return err;
279
280         return 0;
281 }
282
283 /* Wipe salt and reset key derived from volume key */
284 static int crypt_iv_essiv_wipe(struct crypt_config *cc)
285 {
286         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
287         unsigned salt_size = crypto_hash_digestsize(essiv->hash_tfm);
288         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
289         int r, err = 0;
290
291         memset(essiv->salt, 0, salt_size);
292
293         essiv_tfm = cc->iv_private;
294         r = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt, salt_size);
295         if (r)
296                 err = r;
297
298         return err;
299 }
300
301 /* Set up per cpu cipher state */
302 static struct crypto_cipher *setup_essiv_cpu(struct crypt_config *cc,
303                                              struct dm_target *ti,
304                                              u8 *salt, unsigned saltsize)
305 {
306         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
307         int err;
308
309         /* Setup the essiv_tfm with the given salt */
310         essiv_tfm = crypto_alloc_cipher(cc->cipher, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
311         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
312                 ti->error = "Error allocating crypto tfm for ESSIV";
313                 return essiv_tfm;
314         }
315
316         if (crypto_cipher_blocksize(essiv_tfm) !=
317             crypto_ablkcipher_ivsize(any_tfm(cc))) {
318                 ti->error = "Block size of ESSIV cipher does "
319                             "not match IV size of block cipher";
320                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
321                 return ERR_PTR(-EINVAL);
322         }
323
324         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, salt, saltsize);
325         if (err) {
326                 ti->error = "Failed to set key for ESSIV cipher";
327                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
328                 return ERR_PTR(err);
329         }
330
331         return essiv_tfm;
332 }
333
334 static void crypt_iv_essiv_dtr(struct crypt_config *cc)
335 {
336         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
337         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
338
339         crypto_free_hash(essiv->hash_tfm);
340         essiv->hash_tfm = NULL;
341
342         kzfree(essiv->salt);
343         essiv->salt = NULL;
344
345         essiv_tfm = cc->iv_private;
346
347         if (essiv_tfm)
348                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
349
350         cc->iv_private = NULL;
351 }
352
353 static int crypt_iv_essiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
354                               const char *opts)
355 {
356         struct crypto_cipher *essiv_tfm = NULL;
357         struct crypto_hash *hash_tfm = NULL;
358         u8 *salt = NULL;
359         int err;
360
361         if (!opts) {
362                 ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
363                 return -EINVAL;
364         }
365
366         /* Allocate hash algorithm */
367         hash_tfm = crypto_alloc_hash(opts, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
368         if (IS_ERR(hash_tfm)) {
369                 ti->error = "Error initializing ESSIV hash";
370                 err = PTR_ERR(hash_tfm);
371                 goto bad;
372         }
373
374         salt = kzalloc(crypto_hash_digestsize(hash_tfm), GFP_KERNEL);
375         if (!salt) {
376                 ti->error = "Error kmallocing salt storage in ESSIV";
377                 err = -ENOMEM;
378                 goto bad;
379         }
380
381         cc->iv_gen_private.essiv.salt = salt;
382         cc->iv_gen_private.essiv.hash_tfm = hash_tfm;
383
384         essiv_tfm = setup_essiv_cpu(cc, ti, salt,
385                                 crypto_hash_digestsize(hash_tfm));
386         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
387                 crypt_iv_essiv_dtr(cc);
388                 return PTR_ERR(essiv_tfm);
389         }
390         cc->iv_private = essiv_tfm;
391
392         return 0;
393
394 bad:
395         if (hash_tfm && !IS_ERR(hash_tfm))
396                 crypto_free_hash(hash_tfm);
397         kfree(salt);
398         return err;
399 }
400
401 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
402                               struct dm_crypt_request *dmreq)
403 {
404         struct crypto_cipher *essiv_tfm = cc->iv_private;
405
406         memset(iv, 0, cc->iv_size);
407         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
408         crypto_cipher_encrypt_one(essiv_tfm, iv, iv);
409
410         return 0;
411 }
412
413 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
414                               const char *opts)
415 {
416         unsigned bs = crypto_ablkcipher_blocksize(any_tfm(cc));
417         int log = ilog2(bs);
418
419         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
420          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
421
422         if (1 << log != bs) {
423                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
424                 return -EINVAL;
425         }
426
427         if (log > 9) {
428                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
429                 return -EINVAL;
430         }
431
432         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
433
434         return 0;
435 }
436
437 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
438 {
439 }
440
441 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
442                               struct dm_crypt_request *dmreq)
443 {
444         __be64 val;
445
446         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
447
448         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
449         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
450
451         return 0;
452 }
453
454 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
455                              struct dm_crypt_request *dmreq)
456 {
457         memset(iv, 0, cc->iv_size);
458
459         return 0;
460 }
461
462 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
463 {
464         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
465
466         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
467                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
468         lmk->hash_tfm = NULL;
469
470         kzfree(lmk->seed);
471         lmk->seed = NULL;
472 }
473
474 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
475                             const char *opts)
476 {
477         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
478
479         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0, 0);
480         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
481                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
482                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
483         }
484
485         /* No seed in LMK version 2 */
486         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
487                 lmk->seed = NULL;
488                 return 0;
489         }
490
491         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
492         if (!lmk->seed) {
493                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
494                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
495                 return -ENOMEM;
496         }
497
498         return 0;
499 }
500
501 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
502 {
503         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
504         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
505
506         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
507         if (lmk->seed)
508                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
509                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
510
511         return 0;
512 }
513
514 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
515 {
516         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
517
518         if (lmk->seed)
519                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
520
521         return 0;
522 }
523
524 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
525                             struct dm_crypt_request *dmreq,
526                             u8 *data)
527 {
528         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
529         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
530         struct md5_state md5state;
531         __le32 buf[4];
532         int i, r;
533
534         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
535         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
536
537         r = crypto_shash_init(desc);
538         if (r)
539                 return r;
540
541         if (lmk->seed) {
542                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
543                 if (r)
544                         return r;
545         }
546
547         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
548         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
549         if (r)
550                 return r;
551
552         /* Sector is cropped to 56 bits here */
553         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
554         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
555         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
556         buf[3] = 0;
557         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
558         if (r)
559                 return r;
560
561         /* No MD5 padding here */
562         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
563         if (r)
564                 return r;
565
566         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
567                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
568         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
569
570         return 0;
571 }
572
573 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
574                             struct dm_crypt_request *dmreq)
575 {
576         u8 *src;
577         int r = 0;
578
579         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
580                 src = kmap_atomic(sg_page(&dmreq->sg_in));
581                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + dmreq->sg_in.offset);
582                 kunmap_atomic(src);
583         } else
584                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
585
586         return r;
587 }
588
589 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
590                              struct dm_crypt_request *dmreq)
591 {
592         u8 *dst;
593         int r;
594
595         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
596                 return 0;
597
598         dst = kmap_atomic(sg_page(&dmreq->sg_out));
599         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + dmreq->sg_out.offset);
600
601         /* Tweak the first block of plaintext sector */
602         if (!r)
603                 crypto_xor(dst + dmreq->sg_out.offset, iv, cc->iv_size);
604
605         kunmap_atomic(dst);
606         return r;
607 }
608
609 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
610 {
611         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
612
613         kzfree(tcw->iv_seed);
614         tcw->iv_seed = NULL;
615         kzfree(tcw->whitening);
616         tcw->whitening = NULL;
617
618         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
619                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
620         tcw->crc32_tfm = NULL;
621 }
622
623 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
624                             const char *opts)
625 {
626         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
627
628         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
629                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
630                 return -EINVAL;
631         }
632
633         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0, 0);
634         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
635                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
636                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
637         }
638
639         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
640         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
641         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
642                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
643                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
644                 return -ENOMEM;
645         }
646
647         return 0;
648 }
649
650 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
651 {
652         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
653         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
654
655         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
656         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
657                TCW_WHITENING_SIZE);
658
659         return 0;
660 }
661
662 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
663 {
664         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
665
666         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
667         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
668
669         return 0;
670 }
671
672 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
673                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
674                                   u8 *data)
675 {
676         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
677         u64 sector = cpu_to_le64((u64)dmreq->iv_sector);
678         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
679         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
680         int i, r;
681
682         /* xor whitening with sector number */
683         memcpy(buf, tcw->whitening, TCW_WHITENING_SIZE);
684         crypto_xor(buf, (u8 *)&sector, 8);
685         crypto_xor(&buf[8], (u8 *)&sector, 8);
686
687         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
688         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
689         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
690         for (i = 0; i < 4; i++) {
691                 r = crypto_shash_init(desc);
692                 if (r)
693                         goto out;
694                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
695                 if (r)
696                         goto out;
697                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
698                 if (r)
699                         goto out;
700         }
701         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
702         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
703
704         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
705         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
706                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
707 out:
708         memset(buf, 0, sizeof(buf));
709         return r;
710 }
711
712 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
713                             struct dm_crypt_request *dmreq)
714 {
715         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
716         u64 sector = cpu_to_le64((u64)dmreq->iv_sector);
717         u8 *src;
718         int r = 0;
719
720         /* Remove whitening from ciphertext */
721         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
722                 src = kmap_atomic(sg_page(&dmreq->sg_in));
723                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + dmreq->sg_in.offset);
724                 kunmap_atomic(src);
725         }
726
727         /* Calculate IV */
728         memcpy(iv, tcw->iv_seed, cc->iv_size);
729         crypto_xor(iv, (u8 *)&sector, 8);
730         if (cc->iv_size > 8)
731                 crypto_xor(&iv[8], (u8 *)&sector, cc->iv_size - 8);
732
733         return r;
734 }
735
736 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
737                              struct dm_crypt_request *dmreq)
738 {
739         u8 *dst;
740         int r;
741
742         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
743                 return 0;
744
745         /* Apply whitening on ciphertext */
746         dst = kmap_atomic(sg_page(&dmreq->sg_out));
747         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + dmreq->sg_out.offset);
748         kunmap_atomic(dst);
749
750         return r;
751 }
752
753 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
754         .generator = crypt_iv_plain_gen
755 };
756
757 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
758         .generator = crypt_iv_plain64_gen
759 };
760
761 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
762         .ctr       = crypt_iv_essiv_ctr,
763         .dtr       = crypt_iv_essiv_dtr,
764         .init      = crypt_iv_essiv_init,
765         .wipe      = crypt_iv_essiv_wipe,
766         .generator = crypt_iv_essiv_gen
767 };
768
769 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
770         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
771         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
772         .generator = crypt_iv_benbi_gen
773 };
774
775 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
776         .generator = crypt_iv_null_gen
777 };
778
779 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
780         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
781         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
782         .init      = crypt_iv_lmk_init,
783         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
784         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
785         .post      = crypt_iv_lmk_post
786 };
787
788 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
789         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
790         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
791         .init      = crypt_iv_tcw_init,
792         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
793         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
794         .post      = crypt_iv_tcw_post
795 };
796
797 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
798                                struct convert_context *ctx,
799                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
800                                sector_t sector)
801 {
802         ctx->bio_in = bio_in;
803         ctx->bio_out = bio_out;
804         if (bio_in)
805                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
806         if (bio_out)
807                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
808         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
809         init_completion(&ctx->restart);
810 }
811
812 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
813                                              struct ablkcipher_request *req)
814 {
815         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
816 }
817
818 static struct ablkcipher_request *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
819                                                struct dm_crypt_request *dmreq)
820 {
821         return (struct ablkcipher_request *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
822 }
823
824 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
825                        struct dm_crypt_request *dmreq)
826 {
827         return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
828                 crypto_ablkcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
829 }
830
831 static int crypt_convert_block(struct crypt_config *cc,
832                                struct convert_context *ctx,
833                                struct ablkcipher_request *req)
834 {
835         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
836         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
837         struct dm_crypt_request *dmreq;
838         u8 *iv;
839         int r;
840
841         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
842         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
843
844         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
845         dmreq->ctx = ctx;
846         sg_init_table(&dmreq->sg_in, 1);
847         sg_set_page(&dmreq->sg_in, bv_in.bv_page, 1 << SECTOR_SHIFT,
848                     bv_in.bv_offset);
849
850         sg_init_table(&dmreq->sg_out, 1);
851         sg_set_page(&dmreq->sg_out, bv_out.bv_page, 1 << SECTOR_SHIFT,
852                     bv_out.bv_offset);
853
854         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, 1 << SECTOR_SHIFT);
855         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, 1 << SECTOR_SHIFT);
856
857         if (cc->iv_gen_ops) {
858                 r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, iv, dmreq);
859                 if (r < 0)
860                         return r;
861         }
862
863         ablkcipher_request_set_crypt(req, &dmreq->sg_in, &dmreq->sg_out,
864                                      1 << SECTOR_SHIFT, iv);
865
866         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
867                 r = crypto_ablkcipher_encrypt(req);
868         else
869                 r = crypto_ablkcipher_decrypt(req);
870
871         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
872                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, iv, dmreq);
873
874         return r;
875 }
876
877 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
878                                int error);
879
880 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
881                             struct convert_context *ctx)
882 {
883         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
884
885         if (!ctx->req)
886                 ctx->req = mempool_alloc(cc->req_pool, GFP_NOIO);
887
888         ablkcipher_request_set_tfm(ctx->req, cc->tfms[key_index]);
889         ablkcipher_request_set_callback(ctx->req,
890             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG | CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
891             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->req));
892 }
893
894 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc,
895                            struct ablkcipher_request *req, struct bio *base_bio)
896 {
897         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
898
899         if ((struct ablkcipher_request *)(io + 1) != req)
900                 mempool_free(req, cc->req_pool);
901 }
902
903 /*
904  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
905  */
906 static int crypt_convert(struct crypt_config *cc,
907                          struct convert_context *ctx)
908 {
909         int r;
910
911         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
912
913         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
914
915                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
916
917                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
918
919                 r = crypt_convert_block(cc, ctx, ctx->req);
920
921                 switch (r) {
922                 /* async */
923                 case -EBUSY:
924                         wait_for_completion(&ctx->restart);
925                         reinit_completion(&ctx->restart);
926                         /* fall through*/
927                 case -EINPROGRESS:
928                         ctx->req = NULL;
929                         ctx->cc_sector++;
930                         continue;
931
932                 /* sync */
933                 case 0:
934                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
935                         ctx->cc_sector++;
936                         cond_resched();
937                         continue;
938
939                 /* error */
940                 default:
941                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
942                         return r;
943                 }
944         }
945
946         return 0;
947 }
948
949 /*
950  * Generate a new unfragmented bio with the given size
951  * This should never violate the device limitations
952  * May return a smaller bio when running out of pages, indicated by
953  * *out_of_pages set to 1.
954  */
955 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size,
956                                       unsigned *out_of_pages)
957 {
958         struct crypt_config *cc = io->cc;
959         struct bio *clone;
960         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
961         gfp_t gfp_mask = GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM;
962         unsigned i, len;
963         struct page *page;
964
965         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, cc->bs);
966         if (!clone)
967                 return NULL;
968
969         clone_init(io, clone);
970         *out_of_pages = 0;
971
972         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
973                 page = mempool_alloc(cc->page_pool, gfp_mask);
974                 if (!page) {
975                         *out_of_pages = 1;
976                         break;
977                 }
978
979                 /*
980                  * If additional pages cannot be allocated without waiting,
981                  * return a partially-allocated bio.  The caller will then try
982                  * to allocate more bios while submitting this partial bio.
983                  */
984                 gfp_mask = (gfp_mask | __GFP_NOWARN) & ~__GFP_WAIT;
985
986                 len = (size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : size;
987
988                 if (!bio_add_page(clone, page, len, 0)) {
989                         mempool_free(page, cc->page_pool);
990                         break;
991                 }
992
993                 size -= len;
994         }
995
996         if (!clone->bi_iter.bi_size) {
997                 bio_put(clone);
998                 return NULL;
999         }
1000
1001         return clone;
1002 }
1003
1004 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1005 {
1006         unsigned int i;
1007         struct bio_vec *bv;
1008
1009         bio_for_each_segment_all(bv, clone, i) {
1010                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1011                 mempool_free(bv->bv_page, cc->page_pool);
1012                 bv->bv_page = NULL;
1013         }
1014 }
1015
1016 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1017                           struct bio *bio, sector_t sector)
1018 {
1019         io->cc = cc;
1020         io->base_bio = bio;
1021         io->sector = sector;
1022         io->error = 0;
1023         io->base_io = NULL;
1024         io->ctx.req = NULL;
1025         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1026 }
1027
1028 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1029 {
1030         atomic_inc(&io->io_pending);
1031 }
1032
1033 /*
1034  * One of the bios was finished. Check for completion of
1035  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1036  * If base_io is set, wait for the last fragment to complete.
1037  */
1038 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1039 {
1040         struct crypt_config *cc = io->cc;
1041         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1042         struct dm_crypt_io *base_io = io->base_io;
1043         int error = io->error;
1044
1045         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1046                 return;
1047
1048         if (io->ctx.req)
1049                 crypt_free_req(cc, io->ctx.req, base_bio);
1050         if (io != dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size))
1051                 mempool_free(io, cc->io_pool);
1052
1053         if (likely(!base_io))
1054                 bio_endio(base_bio, error);
1055         else {
1056                 if (error && !base_io->error)
1057                         base_io->error = error;
1058                 crypt_dec_pending(base_io);
1059         }
1060 }
1061
1062 /*
1063  * kcryptd/kcryptd_io:
1064  *
1065  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1066  * interrupt context.
1067  *
1068  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1069  *
1070  * kcryptd_io performs the IO submission.
1071  *
1072  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1073  * starved by new requests which can block in the first stages due
1074  * to memory allocation.
1075  *
1076  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1077  * They should not depend on each other and do not block.
1078  */
1079 static void crypt_endio(struct bio *clone, int error)
1080 {
1081         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1082         struct crypt_config *cc = io->cc;
1083         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1084
1085         if (unlikely(!bio_flagged(clone, BIO_UPTODATE) && !error))
1086                 error = -EIO;
1087
1088         /*
1089          * free the processed pages
1090          */
1091         if (rw == WRITE)
1092                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1093
1094         bio_put(clone);
1095
1096         if (rw == READ && !error) {
1097                 kcryptd_queue_crypt(io);
1098                 return;
1099         }
1100
1101         if (unlikely(error))
1102                 io->error = error;
1103
1104         crypt_dec_pending(io);
1105 }
1106
1107 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1108 {
1109         struct crypt_config *cc = io->cc;
1110
1111         clone->bi_private = io;
1112         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1113         clone->bi_bdev    = cc->dev->bdev;
1114         clone->bi_rw      = io->base_bio->bi_rw;
1115 }
1116
1117 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1118 {
1119         struct crypt_config *cc = io->cc;
1120         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1121         struct bio *clone;
1122
1123         /*
1124          * The block layer might modify the bvec array, so always
1125          * copy the required bvecs because we need the original
1126          * one in order to decrypt the whole bio data *afterwards*.
1127          */
1128         clone = bio_clone_bioset(base_bio, gfp, cc->bs);
1129         if (!clone)
1130                 return 1;
1131
1132         crypt_inc_pending(io);
1133
1134         clone_init(io, clone);
1135         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1136
1137         generic_make_request(clone);
1138         return 0;
1139 }
1140
1141 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1142 {
1143         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1144         generic_make_request(clone);
1145 }
1146
1147 static void kcryptd_io(struct work_struct *work)
1148 {
1149         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1150
1151         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
1152                 crypt_inc_pending(io);
1153                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1154                         io->error = -ENOMEM;
1155                 crypt_dec_pending(io);
1156         } else
1157                 kcryptd_io_write(io);
1158 }
1159
1160 static void kcryptd_queue_io(struct dm_crypt_io *io)
1161 {
1162         struct crypt_config *cc = io->cc;
1163
1164         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io);
1165         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1166 }
1167
1168 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1169 {
1170         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1171         struct crypt_config *cc = io->cc;
1172
1173         if (unlikely(io->error < 0)) {
1174                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1175                 bio_put(clone);
1176                 crypt_dec_pending(io);
1177                 return;
1178         }
1179
1180         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1181         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1182
1183         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1184
1185         if (async)
1186                 kcryptd_queue_io(io);
1187         else
1188                 generic_make_request(clone);
1189 }
1190
1191 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1192 {
1193         struct crypt_config *cc = io->cc;
1194         struct bio *clone;
1195         struct dm_crypt_io *new_io;
1196         int crypt_finished;
1197         unsigned out_of_pages = 0;
1198         unsigned remaining = io->base_bio->bi_iter.bi_size;
1199         sector_t sector = io->sector;
1200         int r;
1201
1202         /*
1203          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1204          */
1205         crypt_inc_pending(io);
1206         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1207
1208         /*
1209          * The allocated buffers can be smaller than the whole bio,
1210          * so repeat the whole process until all the data can be handled.
1211          */
1212         while (remaining) {
1213                 clone = crypt_alloc_buffer(io, remaining, &out_of_pages);
1214                 if (unlikely(!clone)) {
1215                         io->error = -ENOMEM;
1216                         break;
1217                 }
1218
1219                 io->ctx.bio_out = clone;
1220                 io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1221
1222                 remaining -= clone->bi_iter.bi_size;
1223                 sector += bio_sectors(clone);
1224
1225                 crypt_inc_pending(io);
1226
1227                 r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1228                 if (r < 0)
1229                         io->error = -EIO;
1230
1231                 crypt_finished = atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending);
1232
1233                 /* Encryption was already finished, submit io now */
1234                 if (crypt_finished) {
1235                         kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1236
1237                         /*
1238                          * If there was an error, do not try next fragments.
1239                          * For async, error is processed in async handler.
1240                          */
1241                         if (unlikely(r < 0))
1242                                 break;
1243
1244                         io->sector = sector;
1245                 }
1246
1247                 /*
1248                  * Out of memory -> run queues
1249                  * But don't wait if split was due to the io size restriction
1250                  */
1251                 if (unlikely(out_of_pages))
1252                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/100);
1253
1254                 /*
1255                  * With async crypto it is unsafe to share the crypto context
1256                  * between fragments, so switch to a new dm_crypt_io structure.
1257                  */
1258                 if (unlikely(!crypt_finished && remaining)) {
1259                         new_io = mempool_alloc(cc->io_pool, GFP_NOIO);
1260                         crypt_io_init(new_io, io->cc, io->base_bio, sector);
1261                         crypt_inc_pending(new_io);
1262                         crypt_convert_init(cc, &new_io->ctx, NULL,
1263                                            io->base_bio, sector);
1264                         new_io->ctx.iter_in = io->ctx.iter_in;
1265
1266                         /*
1267                          * Fragments after the first use the base_io
1268                          * pending count.
1269                          */
1270                         if (!io->base_io)
1271                                 new_io->base_io = io;
1272                         else {
1273                                 new_io->base_io = io->base_io;
1274                                 crypt_inc_pending(io->base_io);
1275                                 crypt_dec_pending(io);
1276                         }
1277
1278                         io = new_io;
1279                 }
1280         }
1281
1282         crypt_dec_pending(io);
1283 }
1284
1285 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1286 {
1287         crypt_dec_pending(io);
1288 }
1289
1290 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
1291 {
1292         struct crypt_config *cc = io->cc;
1293         int r = 0;
1294
1295         crypt_inc_pending(io);
1296
1297         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
1298                            io->sector);
1299
1300         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1301         if (r < 0)
1302                 io->error = -EIO;
1303
1304         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
1305                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1306
1307         crypt_dec_pending(io);
1308 }
1309
1310 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1311                                int error)
1312 {
1313         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
1314         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1315         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1316         struct crypt_config *cc = io->cc;
1317
1318         if (error == -EINPROGRESS) {
1319                 complete(&ctx->restart);
1320                 return;
1321         }
1322
1323         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1324                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
1325
1326         if (error < 0)
1327                 io->error = -EIO;
1328
1329         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
1330
1331         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
1332                 return;
1333
1334         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1335                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1336         else
1337                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
1338 }
1339
1340 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
1341 {
1342         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1343
1344         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1345                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
1346         else
1347                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
1348 }
1349
1350 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
1351 {
1352         struct crypt_config *cc = io->cc;
1353
1354         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
1355         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * Decode key from its hex representation
1360  */
1361 static int crypt_decode_key(u8 *key, char *hex, unsigned int size)
1362 {
1363         char buffer[3];
1364         unsigned int i;
1365
1366         buffer[2] = '\0';
1367
1368         for (i = 0; i < size; i++) {
1369                 buffer[0] = *hex++;
1370                 buffer[1] = *hex++;
1371
1372                 if (kstrtou8(buffer, 16, &key[i]))
1373                         return -EINVAL;
1374         }
1375
1376         if (*hex != '\0')
1377                 return -EINVAL;
1378
1379         return 0;
1380 }
1381
1382 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
1383 {
1384         unsigned i;
1385
1386         if (!cc->tfms)
1387                 return;
1388
1389         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
1390                 if (cc->tfms[i] && !IS_ERR(cc->tfms[i])) {
1391                         crypto_free_ablkcipher(cc->tfms[i]);
1392                         cc->tfms[i] = NULL;
1393                 }
1394
1395         kfree(cc->tfms);
1396         cc->tfms = NULL;
1397 }
1398
1399 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1400 {
1401         unsigned i;
1402         int err;
1403
1404         cc->tfms = kmalloc(cc->tfms_count * sizeof(struct crypto_ablkcipher *),
1405                            GFP_KERNEL);
1406         if (!cc->tfms)
1407                 return -ENOMEM;
1408
1409         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1410                 cc->tfms[i] = crypto_alloc_ablkcipher(ciphermode, 0, 0);
1411                 if (IS_ERR(cc->tfms[i])) {
1412                         err = PTR_ERR(cc->tfms[i]);
1413                         crypt_free_tfms(cc);
1414                         return err;
1415                 }
1416         }
1417
1418         return 0;
1419 }
1420
1421 static int crypt_setkey_allcpus(struct crypt_config *cc)
1422 {
1423         unsigned subkey_size;
1424         int err = 0, i, r;
1425
1426         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
1427         subkey_size = (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
1428
1429         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1430                 r = crypto_ablkcipher_setkey(cc->tfms[i],
1431                                              cc->key + (i * subkey_size),
1432                                              subkey_size);
1433                 if (r)
1434                         err = r;
1435         }
1436
1437         return err;
1438 }
1439
1440 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
1441 {
1442         int r = -EINVAL;
1443         int key_string_len = strlen(key);
1444
1445         /* The key size may not be changed. */
1446         if (cc->key_size != (key_string_len >> 1))
1447                 goto out;
1448
1449         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
1450         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
1451                 goto out;
1452
1453         if (cc->key_size && crypt_decode_key(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
1454                 goto out;
1455
1456         set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
1457
1458         r = crypt_setkey_allcpus(cc);
1459
1460 out:
1461         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
1462         memset(key, '0', key_string_len);
1463
1464         return r;
1465 }
1466
1467 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
1468 {
1469         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
1470         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
1471
1472         return crypt_setkey_allcpus(cc);
1473 }
1474
1475 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
1476 {
1477         struct crypt_config *cc = ti->private;
1478
1479         ti->private = NULL;
1480
1481         if (!cc)
1482                 return;
1483
1484         if (cc->io_queue)
1485                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
1486         if (cc->crypt_queue)
1487                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
1488
1489         crypt_free_tfms(cc);
1490
1491         if (cc->bs)
1492                 bioset_free(cc->bs);
1493
1494         if (cc->page_pool)
1495                 mempool_destroy(cc->page_pool);
1496         if (cc->req_pool)
1497                 mempool_destroy(cc->req_pool);
1498         if (cc->io_pool)
1499                 mempool_destroy(cc->io_pool);
1500
1501         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
1502                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
1503
1504         if (cc->dev)
1505                 dm_put_device(ti, cc->dev);
1506
1507         kzfree(cc->cipher);
1508         kzfree(cc->cipher_string);
1509
1510         /* Must zero key material before freeing */
1511         kzfree(cc);
1512 }
1513
1514 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti,
1515                             char *cipher_in, char *key)
1516 {
1517         struct crypt_config *cc = ti->private;
1518         char *tmp, *cipher, *chainmode, *ivmode, *ivopts, *keycount;
1519         char *cipher_api = NULL;
1520         int ret = -EINVAL;
1521         char dummy;
1522
1523         /* Convert to crypto api definition? */
1524         if (strchr(cipher_in, '(')) {
1525                 ti->error = "Bad cipher specification";
1526                 return -EINVAL;
1527         }
1528
1529         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
1530         if (!cc->cipher_string)
1531                 goto bad_mem;
1532
1533         /*
1534          * Legacy dm-crypt cipher specification
1535          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
1536          */
1537         tmp = cipher_in;
1538         keycount = strsep(&tmp, "-");
1539         cipher = strsep(&keycount, ":");
1540
1541         if (!keycount)
1542                 cc->tfms_count = 1;
1543         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
1544                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
1545                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
1546                 return -EINVAL;
1547         }
1548         cc->key_parts = cc->tfms_count;
1549         cc->key_extra_size = 0;
1550
1551         cc->cipher = kstrdup(cipher, GFP_KERNEL);
1552         if (!cc->cipher)
1553                 goto bad_mem;
1554
1555         chainmode = strsep(&tmp, "-");
1556         ivopts = strsep(&tmp, "-");
1557         ivmode = strsep(&ivopts, ":");
1558
1559         if (tmp)
1560                 DMWARN("Ignoring unexpected additional cipher options");
1561
1562         /*
1563          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
1564          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
1565          */
1566         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !ivmode)) {
1567                 chainmode = "cbc";
1568                 ivmode = "plain";
1569         }
1570
1571         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !ivmode) {
1572                 ti->error = "IV mechanism required";
1573                 return -EINVAL;
1574         }
1575
1576         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
1577         if (!cipher_api)
1578                 goto bad_mem;
1579
1580         ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
1581                        "%s(%s)", chainmode, cipher);
1582         if (ret < 0) {
1583                 kfree(cipher_api);
1584                 goto bad_mem;
1585         }
1586
1587         /* Allocate cipher */
1588         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
1589         if (ret < 0) {
1590                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
1591                 goto bad;
1592         }
1593
1594         /* Initialize IV */
1595         cc->iv_size = crypto_ablkcipher_ivsize(any_tfm(cc));
1596         if (cc->iv_size)
1597                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
1598                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
1599                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
1600         else if (ivmode) {
1601                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
1602                 ivmode = NULL;
1603         }
1604
1605         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
1606         if (ivmode == NULL)
1607                 cc->iv_gen_ops = NULL;
1608         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
1609                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
1610         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
1611                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
1612         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
1613                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
1614         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
1615                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
1616         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
1617                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
1618         else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
1619                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
1620                 /*
1621                  * Version 2 and 3 is recognised according
1622                  * to length of provided multi-key string.
1623                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
1624                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
1625                  */
1626                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
1627                         cc->key_parts++;
1628                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
1629                 }
1630         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
1631                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
1632                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
1633                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
1634         } else {
1635                 ret = -EINVAL;
1636                 ti->error = "Invalid IV mode";
1637                 goto bad;
1638         }
1639
1640         /* Initialize and set key */
1641         ret = crypt_set_key(cc, key);
1642         if (ret < 0) {
1643                 ti->error = "Error decoding and setting key";
1644                 goto bad;
1645         }
1646
1647         /* Allocate IV */
1648         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
1649                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
1650                 if (ret < 0) {
1651                         ti->error = "Error creating IV";
1652                         goto bad;
1653                 }
1654         }
1655
1656         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
1657         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
1658                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
1659                 if (ret < 0) {
1660                         ti->error = "Error initialising IV";
1661                         goto bad;
1662                 }
1663         }
1664
1665         ret = 0;
1666 bad:
1667         kfree(cipher_api);
1668         return ret;
1669
1670 bad_mem:
1671         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
1672         return -ENOMEM;
1673 }
1674
1675 /*
1676  * Construct an encryption mapping:
1677  * <cipher> <key> <iv_offset> <dev_path> <start>
1678  */
1679 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
1680 {
1681         struct crypt_config *cc;
1682         unsigned int key_size, opt_params;
1683         unsigned long long tmpll;
1684         int ret;
1685         size_t iv_size_padding;
1686         struct dm_arg_set as;
1687         const char *opt_string;
1688         char dummy;
1689
1690         static struct dm_arg _args[] = {
1691                 {0, 1, "Invalid number of feature args"},
1692         };
1693
1694         if (argc < 5) {
1695                 ti->error = "Not enough arguments";
1696                 return -EINVAL;
1697         }
1698
1699         key_size = strlen(argv[1]) >> 1;
1700
1701         cc = kzalloc(sizeof(*cc) + key_size * sizeof(u8), GFP_KERNEL);
1702         if (!cc) {
1703                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
1704                 return -ENOMEM;
1705         }
1706         cc->key_size = key_size;
1707
1708         ti->private = cc;
1709         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
1710         if (ret < 0)
1711                 goto bad;
1712
1713         ret = -ENOMEM;
1714         cc->io_pool = mempool_create_slab_pool(MIN_IOS, _crypt_io_pool);
1715         if (!cc->io_pool) {
1716                 ti->error = "Cannot allocate crypt io mempool";
1717                 goto bad;
1718         }
1719
1720         cc->dmreq_start = sizeof(struct ablkcipher_request);
1721         cc->dmreq_start += crypto_ablkcipher_reqsize(any_tfm(cc));
1722         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
1723
1724         if (crypto_ablkcipher_alignmask(any_tfm(cc)) < CRYPTO_MINALIGN) {
1725                 /* Allocate the padding exactly */
1726                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
1727                                 & crypto_ablkcipher_alignmask(any_tfm(cc));
1728         } else {
1729                 /*
1730                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
1731                  * alignment, we don't know the exact position of the
1732                  * initialization vector. We must assume worst case.
1733                  */
1734                 iv_size_padding = crypto_ablkcipher_alignmask(any_tfm(cc));
1735         }
1736
1737         cc->req_pool = mempool_create_kmalloc_pool(MIN_IOS, cc->dmreq_start +
1738                         sizeof(struct dm_crypt_request) + iv_size_padding + cc->iv_size);
1739         if (!cc->req_pool) {
1740                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
1741                 goto bad;
1742         }
1743
1744         cc->per_bio_data_size = ti->per_bio_data_size =
1745                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start +
1746                       sizeof(struct dm_crypt_request) + iv_size_padding + cc->iv_size,
1747                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
1748
1749         cc->page_pool = mempool_create_page_pool(MIN_POOL_PAGES, 0);
1750         if (!cc->page_pool) {
1751                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
1752                 goto bad;
1753         }
1754
1755         cc->bs = bioset_create(MIN_IOS, 0);
1756         if (!cc->bs) {
1757                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
1758                 goto bad;
1759         }
1760
1761         ret = -EINVAL;
1762         if (sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) {
1763                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
1764                 goto bad;
1765         }
1766         cc->iv_offset = tmpll;
1767
1768         if (dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev)) {
1769                 ti->error = "Device lookup failed";
1770                 goto bad;
1771         }
1772
1773         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) {
1774                 ti->error = "Invalid device sector";
1775                 goto bad;
1776         }
1777         cc->start = tmpll;
1778
1779         argv += 5;
1780         argc -= 5;
1781
1782         /* Optional parameters */
1783         if (argc) {
1784                 as.argc = argc;
1785                 as.argv = argv;
1786
1787                 ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
1788                 if (ret)
1789                         goto bad;
1790
1791                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
1792
1793                 if (opt_params == 1 && opt_string &&
1794                     !strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
1795                         ti->num_discard_bios = 1;
1796                 else if (opt_params) {
1797                         ret = -EINVAL;
1798                         ti->error = "Invalid feature arguments";
1799                         goto bad;
1800                 }
1801         }
1802
1803         ret = -ENOMEM;
1804         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io", WQ_MEM_RECLAIM, 1);
1805         if (!cc->io_queue) {
1806                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
1807                 goto bad;
1808         }
1809
1810         cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd",
1811                                           WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
1812         if (!cc->crypt_queue) {
1813                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
1814                 goto bad;
1815         }
1816
1817         ti->num_flush_bios = 1;
1818         ti->discard_zeroes_data_unsupported = true;
1819
1820         return 0;
1821
1822 bad:
1823         crypt_dtr(ti);
1824         return ret;
1825 }
1826
1827 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
1828 {
1829         struct dm_crypt_io *io;
1830         struct crypt_config *cc = ti->private;
1831
1832         /*
1833          * If bio is REQ_FLUSH or REQ_DISCARD, just bypass crypt queues.
1834          * - for REQ_FLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
1835          * - for REQ_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
1836          */
1837         if (unlikely(bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_DISCARD))) {
1838                 bio->bi_bdev = cc->dev->bdev;
1839                 if (bio_sectors(bio))
1840                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
1841                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
1842                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
1843         }
1844
1845         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
1846         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
1847         io->ctx.req = (struct ablkcipher_request *)(io + 1);
1848
1849         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
1850                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
1851                         kcryptd_queue_io(io);
1852         } else
1853                 kcryptd_queue_crypt(io);
1854
1855         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
1856 }
1857
1858 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
1859                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
1860 {
1861         struct crypt_config *cc = ti->private;
1862         unsigned i, sz = 0;
1863
1864         switch (type) {
1865         case STATUSTYPE_INFO:
1866                 result[0] = '\0';
1867                 break;
1868
1869         case STATUSTYPE_TABLE:
1870                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
1871
1872                 if (cc->key_size > 0)
1873                         for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
1874                                 DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
1875                 else
1876                         DMEMIT("-");
1877
1878                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
1879                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
1880
1881                 if (ti->num_discard_bios)
1882                         DMEMIT(" 1 allow_discards");
1883
1884                 break;
1885         }
1886 }
1887
1888 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
1889 {
1890         struct crypt_config *cc = ti->private;
1891
1892         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
1893 }
1894
1895 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
1896 {
1897         struct crypt_config *cc = ti->private;
1898
1899         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
1900                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
1901                 return -EAGAIN;
1902         }
1903
1904         return 0;
1905 }
1906
1907 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
1908 {
1909         struct crypt_config *cc = ti->private;
1910
1911         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
1912 }
1913
1914 /* Message interface
1915  *      key set <key>
1916  *      key wipe
1917  */
1918 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv)
1919 {
1920         struct crypt_config *cc = ti->private;
1921         int ret = -EINVAL;
1922
1923         if (argc < 2)
1924                 goto error;
1925
1926         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
1927                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
1928                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
1929                         return -EINVAL;
1930                 }
1931                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
1932                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
1933                         if (ret)
1934                                 return ret;
1935                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
1936                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
1937                         return ret;
1938                 }
1939                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe")) {
1940                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
1941                                 ret = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
1942                                 if (ret)
1943                                         return ret;
1944                         }
1945                         return crypt_wipe_key(cc);
1946                 }
1947         }
1948
1949 error:
1950         DMWARN("unrecognised message received.");
1951         return -EINVAL;
1952 }
1953
1954 static int crypt_merge(struct dm_target *ti, struct bvec_merge_data *bvm,
1955                        struct bio_vec *biovec, int max_size)
1956 {
1957         struct crypt_config *cc = ti->private;
1958         struct request_queue *q = bdev_get_queue(cc->dev->bdev);
1959
1960         if (!q->merge_bvec_fn)
1961                 return max_size;
1962
1963         bvm->bi_bdev = cc->dev->bdev;
1964         bvm->bi_sector = cc->start + dm_target_offset(ti, bvm->bi_sector);
1965
1966         return min(max_size, q->merge_bvec_fn(q, bvm, biovec));
1967 }
1968
1969 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
1970                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
1971 {
1972         struct crypt_config *cc = ti->private;
1973
1974         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
1975 }
1976
1977 static struct target_type crypt_target = {
1978         .name   = "crypt",
1979         .version = {1, 13, 0},
1980         .module = THIS_MODULE,
1981         .ctr    = crypt_ctr,
1982         .dtr    = crypt_dtr,
1983         .map    = crypt_map,
1984         .status = crypt_status,
1985         .postsuspend = crypt_postsuspend,
1986         .preresume = crypt_preresume,
1987         .resume = crypt_resume,
1988         .message = crypt_message,
1989         .merge  = crypt_merge,
1990         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
1991 };
1992
1993 static int __init dm_crypt_init(void)
1994 {
1995         int r;
1996
1997         _crypt_io_pool = KMEM_CACHE(dm_crypt_io, 0);
1998         if (!_crypt_io_pool)
1999                 return -ENOMEM;
2000
2001         r = dm_register_target(&crypt_target);
2002         if (r < 0) {
2003                 DMERR("register failed %d", r);
2004                 kmem_cache_destroy(_crypt_io_pool);
2005         }
2006
2007         return r;
2008 }
2009
2010 static void __exit dm_crypt_exit(void)
2011 {
2012         dm_unregister_target(&crypt_target);
2013         kmem_cache_destroy(_crypt_io_pool);
2014 }
2015
2016 module_init(dm_crypt_init);
2017 module_exit(dm_crypt_exit);
2018
2019 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
2020 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
2021 MODULE_LICENSE("GPL");