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         memcpy(buf, tcw->whitening, TCW_WHITENING_SIZE);
 762         crypto_xor(buf, (u8 *)&sector, 8);
 763         crypto_xor(&buf[8], (u8 *)&sector, 8);
 764
 765         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
 766         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
 767         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
 768         for (i = 0; i < 4; i++) {
 769                 r = crypto_shash_init(desc);
 770                 if (r)
 771                         goto out;
 772                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
 773                 if (r)
 774                         goto out;
 775                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
 776                 if (r)
 777                         goto out;
 778         }
 779         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
 780         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
 781
 782         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
 783         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
 784                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
 785 out:
 786         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
 787         return r;
 788 }
 789
 790 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 791                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 792 {
 793         struct scatterlist *sg;
 794         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 795         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 796         u8 *src;
 797         int r = 0;
 798
 799         /* Remove whitening from ciphertext */
 800         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 801                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 802                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 803                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
 804                 kunmap_atomic(src);
 805         }
 806
 807         /* Calculate IV */
 808         memcpy(iv, tcw->iv_seed, cc->iv_size);
 809         crypto_xor(iv, (u8 *)&sector, 8);
 810         if (cc->iv_size > 8)
 811                 crypto_xor(&iv[8], (u8 *)&sector, cc->iv_size - 8);
 812
 813         return r;
 814 }
 815
 816 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 817                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 818 {
 819         struct scatterlist *sg;
 820         u8 *dst;
 821         int r;
 822
 823         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
 824                 return 0;
 825
 826         /* Apply whitening on ciphertext */
 827         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 828         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 829         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
 830         kunmap_atomic(dst);
 831
 832         return r;
 833 }
 834
 835 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 836                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 837 {
 838         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
 839         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
 840         return 0;
 841 }
 842
 843 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
 844         .generator = crypt_iv_plain_gen
 845 };
 846
 847 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
 848         .generator = crypt_iv_plain64_gen
 849 };
 850
 851 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64be_ops = {
 852         .generator = crypt_iv_plain64be_gen
 853 };
 854
 855 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
 856         .ctr       = crypt_iv_essiv_ctr,
 857         .dtr       = crypt_iv_essiv_dtr,
 858         .init      = crypt_iv_essiv_init,
 859         .wipe      = crypt_iv_essiv_wipe,
 860         .generator = crypt_iv_essiv_gen
 861 };
 862
 863 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
 864         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
 865         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
 866         .generator = crypt_iv_benbi_gen
 867 };
 868
 869 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
 870         .generator = crypt_iv_null_gen
 871 };
 872
 873 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
 874         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
 875         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
 876         .init      = crypt_iv_lmk_init,
 877         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
 878         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
 879         .post      = crypt_iv_lmk_post
 880 };
 881
 882 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
 883         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
 884         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
 885         .init      = crypt_iv_tcw_init,
 886         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
 887         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
 888         .post      = crypt_iv_tcw_post
 889 };
 890
 891 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
 892         .generator = crypt_iv_random_gen
 893 };
 894
 895 /*
 896  * Integrity extensions
 897  */
 898 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
 899 {
 900         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
 901 }
 902
 903 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
 904 {
 905         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
 906 }
 907
 908 /* Get sg containing data */
 909 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 910                                              struct scatterlist *sg)
 911 {
 912         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
 913                 return &sg[2];
 914
 915         return sg;
 916 }
 917
 918 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
 919 {
 920         struct bio_integrity_payload *bip;
 921         unsigned int tag_len;
 922         int ret;
 923
 924         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
 925                 return 0;
 926
 927         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
 928         if (IS_ERR(bip))
 929                 return PTR_ERR(bip);
 930
 931         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * bio_sectors(bio);
 932
 933         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
 934         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
 935
 936         /* We own the metadata, do not let bio_free to release it */
 937         bip->bip_flags &= ~BIP_BLOCK_INTEGRITY;
 938
 939         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
 940                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
 941         if (unlikely(ret != tag_len))
 942                 return -ENOMEM;
 943
 944         return 0;
 945 }
 946
 947 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
 948 {
 949 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
 950         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
 951
 952         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
 953         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
 954                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
 955                 return -EINVAL;
 956         }
 957
 958         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
 959             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
 960                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
 961                 return -EINVAL;
 962         }
 963         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
 964                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
 965                 return -EINVAL;
 966         }
 967
 968         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
 969                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
 970                 DMINFO("Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.",
 971                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
 972
 973                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
 974                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
 975                         return -EINVAL;
 976                 }
 977         } else if (cc->integrity_iv_size)
 978                 DMINFO("Additional per-sector space %u bytes for IV.",
 979                        cc->integrity_iv_size);
 980
 981         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
 982                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
 983                 return -EINVAL;
 984         }
 985
 986         return 0;
 987 #else
 988         ti->error = "Integrity profile not supported.";
 989         return -EINVAL;
 990 #endif
 991 }
 992
 993 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
 994                                struct convert_context *ctx,
 995                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
 996                                sector_t sector)
 997 {
 998         ctx->bio_in = bio_in;
 999         ctx->bio_out = bio_out;
1000         if (bio_in)
1001                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
1002         if (bio_out)
1003                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
1004         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
1005         init_completion(&ctx->restart);
1006 }
1007
1008 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
1009                                              void *req)
1010 {
1011         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
1012 }
1013
1014 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
1015 {
1016         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1017 }
1018
1019 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1020                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1021 {
1022         if (crypt_integrity_aead(cc))
1023                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1024                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1025         else
1026                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1027                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1028 }
1029
1030 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1031                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1032 {
1033         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1034 }
1035
1036 static uint64_t *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1037                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1038 {
1039         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1040         return (uint64_t*) ptr;
1041 }
1042
1043 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1044                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1045 {
1046         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1047                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1048         return (unsigned int*)ptr;
1049 }
1050
1051 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1052                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1053 {
1054         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1055         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1056
1057         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1058                 cc->on_disk_tag_size];
1059 }
1060
1061 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1062                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1063 {
1064         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1065 }
1066
1067 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1068                                      struct convert_context *ctx,
1069                                      struct aead_request *req,
1070                                      unsigned int tag_offset)
1071 {
1072         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1073         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1074         struct dm_crypt_request *dmreq;
1075         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1076         uint64_t *sector;
1077         int r = 0;
1078
1079         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1080
1081         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1082         if (unlikely(bv_in.bv_offset & (cc->sector_size - 1)))
1083                 return -EIO;
1084
1085         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1086         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1087         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1088                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1089         dmreq->ctx = ctx;
1090
1091         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1092
1093         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1094         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1095
1096         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1097         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1098         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1099         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1100
1101         /* AEAD request:
1102          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1103          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1104          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1105          */
1106         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1107         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1108         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1109         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1110         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1111
1112         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1113         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1114         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1115         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1116         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1117
1118         if (cc->iv_gen_ops) {
1119                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1120                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1121                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1122                 } else {
1123                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1124                         if (r < 0)
1125                                 return r;
1126                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1127                         if (cc->integrity_iv_size)
1128                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1129                 }
1130                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1131                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1132         }
1133
1134         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1135         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1136                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1137                                        cc->sector_size, iv);
1138                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1139                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1140                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1141                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1142         } else {
1143                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1144                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1145                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1146         }
1147
1148         if (r == -EBADMSG)
1149                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1150                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1151
1152         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1153                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1154
1155         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1156         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1157
1158         return r;
1159 }
1160
1161 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1162                                         struct convert_context *ctx,
1163                                         struct skcipher_request *req,
1164                                         unsigned int tag_offset)
1165 {
1166         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1167         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1168         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1169         struct dm_crypt_request *dmreq;
1170         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1171         uint64_t *sector;
1172         int r = 0;
1173
1174         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1175         if (unlikely(bv_in.bv_offset & (cc->sector_size - 1)))
1176                 return -EIO;
1177
1178         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1179         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1180         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1181                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1182         dmreq->ctx = ctx;
1183
1184         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1185
1186         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1187         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1188         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1189
1190         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1191         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1192
1193         /* For skcipher we use only the first sg item */
1194         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1195         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1196
1197         sg_init_table(sg_in, 1);
1198         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1199
1200         sg_init_table(sg_out, 1);
1201         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1202
1203         if (cc->iv_gen_ops) {
1204                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1205                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1206                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1207                 } else {
1208                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1209                         if (r < 0)
1210                                 return r;
1211                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1212                         if (cc->integrity_iv_size)
1213                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1214                 }
1215                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1216                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1217         }
1218
1219         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1220
1221         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1222                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1223         else
1224                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1225
1226         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1227                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1228
1229         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1230         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1231
1232         return r;
1233 }
1234
1235 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1236                                int error);
1237
1238 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1239                                      struct convert_context *ctx)
1240 {
1241         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1242
1243         if (!ctx->r.req)
1244                 ctx->r.req = mempool_alloc(cc->req_pool, GFP_NOIO);
1245
1246         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1247
1248         /*
1249          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1250          * requests if driver request queue is full.
1251          */
1252         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1253             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG | CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
1254             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1255 }
1256
1257 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1258                                  struct convert_context *ctx)
1259 {
1260         if (!ctx->r.req_aead)
1261                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(cc->req_pool, GFP_NOIO);
1262
1263         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1264
1265         /*
1266          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1267          * requests if driver request queue is full.
1268          */
1269         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1270             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG | CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
1271             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1272 }
1273
1274 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1275                             struct convert_context *ctx)
1276 {
1277         if (crypt_integrity_aead(cc))
1278                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1279         else
1280                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1281 }
1282
1283 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1284                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1285 {
1286         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1287
1288         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1289                 mempool_free(req, cc->req_pool);
1290 }
1291
1292 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1293                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1294 {
1295         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1296
1297         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1298                 mempool_free(req, cc->req_pool);
1299 }
1300
1301 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1302 {
1303         if (crypt_integrity_aead(cc))
1304                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1305         else
1306                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1307 }
1308
1309 /*
1310  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1311  */
1312 static blk_status_t crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1313                          struct convert_context *ctx)
1314 {
1315         unsigned int tag_offset = 0;
1316         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1317         int r;
1318
1319         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1320
1321         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1322
1323                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1324                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1325
1326                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1327                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1328                 else
1329                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1330
1331                 switch (r) {
1332                 /*
1333                  * The request was queued by a crypto driver
1334                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1335                  */
1336                 case -EBUSY:
1337                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1338                         reinit_completion(&ctx->restart);
1339                         /* fall through */
1340                 /*
1341                  * The request is queued and processed asynchronously,
1342                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1343                  */
1344                 case -EINPROGRESS:
1345                         ctx->r.req = NULL;
1346                         ctx->cc_sector += sector_step;
1347                         tag_offset++;
1348                         continue;
1349                 /*
1350                  * The request was already processed (synchronously).
1351                  */
1352                 case 0:
1353                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1354                         ctx->cc_sector += sector_step;
1355                         tag_offset++;
1356                         cond_resched();
1357                         continue;
1358                 /*
1359                  * There was a data integrity error.
1360                  */
1361                 case -EBADMSG:
1362                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1363                         return BLK_STS_PROTECTION;
1364                 /*
1365                  * There was an error while processing the request.
1366                  */
1367                 default:
1368                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1369                         return BLK_STS_IOERR;
1370                 }
1371         }
1372
1373         return 0;
1374 }
1375
1376 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1377
1378 /*
1379  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1380  * This should never violate the device limitations (but only because
1381  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1382  *
1383  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1384  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1385  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1386  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1387  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1388  *
1389  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1390  *
1391  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1392  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1393  * to blocking allocations with a mutex.
1394  */
1395 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1396 {
1397         struct crypt_config *cc = io->cc;
1398         struct bio *clone;
1399         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1400         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1401         unsigned i, len, remaining_size;
1402         struct page *page;
1403
1404 retry:
1405         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1406                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1407
1408         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, cc->bs);
1409         if (!clone)
1410                 goto out;
1411
1412         clone_init(io, clone);
1413
1414         remaining_size = size;
1415
1416         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1417                 page = mempool_alloc(cc->page_pool, gfp_mask);
1418                 if (!page) {
1419                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1420                         bio_put(clone);
1421                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1422                         goto retry;
1423                 }
1424
1425                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1426
1427                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1428
1429                 remaining_size -= len;
1430         }
1431
1432         /* Allocate space for integrity tags */
1433         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1434                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1435                 bio_put(clone);
1436                 clone = NULL;
1437         }
1438 out:
1439         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1440                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1441
1442         return clone;
1443 }
1444
1445 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1446 {
1447         unsigned int i;
1448         struct bio_vec *bv;
1449
1450         bio_for_each_segment_all(bv, clone, i) {
1451                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1452                 mempool_free(bv->bv_page, cc->page_pool);
1453                 bv->bv_page = NULL;
1454         }
1455 }
1456
1457 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1458                           struct bio *bio, sector_t sector)
1459 {
1460         io->cc = cc;
1461         io->base_bio = bio;
1462         io->sector = sector;
1463         io->error = 0;
1464         io->ctx.r.req = NULL;
1465         io->integrity_metadata = NULL;
1466         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1467         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1468 }
1469
1470 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1471 {
1472         atomic_inc(&io->io_pending);
1473 }
1474
1475 /*
1476  * One of the bios was finished. Check for completion of
1477  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1478  */
1479 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1480 {
1481         struct crypt_config *cc = io->cc;
1482         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1483         blk_status_t error = io->error;
1484
1485         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1486                 return;
1487
1488         if (io->ctx.r.req)
1489                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1490
1491         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1492                 mempool_free(io->integrity_metadata, io->cc->tag_pool);
1493         else
1494                 kfree(io->integrity_metadata);
1495
1496         base_bio->bi_status = error;
1497         bio_endio(base_bio);
1498 }
1499
1500 /*
1501  * kcryptd/kcryptd_io:
1502  *
1503  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1504  * interrupt context.
1505  *
1506  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1507  *
1508  * kcryptd_io performs the IO submission.
1509  *
1510  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1511  * starved by new requests which can block in the first stages due
1512  * to memory allocation.
1513  *
1514  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1515  * They should not depend on each other and do not block.
1516  */
1517 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1518 {
1519         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1520         struct crypt_config *cc = io->cc;
1521         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1522         blk_status_t error;
1523
1524         /*
1525          * free the processed pages
1526          */
1527         if (rw == WRITE)
1528                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1529
1530         error = clone->bi_status;
1531         bio_put(clone);
1532
1533         if (rw == READ && !error) {
1534                 kcryptd_queue_crypt(io);
1535                 return;
1536         }
1537
1538         if (unlikely(error))
1539                 io->error = error;
1540
1541         crypt_dec_pending(io);
1542 }
1543
1544 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1545 {
1546         struct crypt_config *cc = io->cc;
1547
1548         clone->bi_private = io;
1549         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1550         clone->bi_bdev    = cc->dev->bdev;
1551         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1552 }
1553
1554 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1555 {
1556         struct crypt_config *cc = io->cc;
1557         struct bio *clone;
1558
1559         /*
1560          * We need the original biovec array in order to decrypt
1561          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1562          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1563          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1564          */
1565         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, cc->bs);
1566         if (!clone)
1567                 return 1;
1568
1569         crypt_inc_pending(io);
1570
1571         clone_init(io, clone);
1572         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1573
1574         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1575                 crypt_dec_pending(io);
1576                 bio_put(clone);
1577                 return 1;
1578         }
1579
1580         generic_make_request(clone);
1581         return 0;
1582 }
1583
1584 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1585 {
1586         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1587
1588         crypt_inc_pending(io);
1589         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1590                 io->error = BLK_STS_RESOURCE;
1591         crypt_dec_pending(io);
1592 }
1593
1594 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1595 {
1596         struct crypt_config *cc = io->cc;
1597
1598         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1599         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1600 }
1601
1602 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1603 {
1604         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1605
1606         generic_make_request(clone);
1607 }
1608
1609 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1610
1611 static int dmcrypt_write(void *data)
1612 {
1613         struct crypt_config *cc = data;
1614         struct dm_crypt_io *io;
1615
1616         while (1) {
1617                 struct rb_root write_tree;
1618                 struct blk_plug plug;
1619
1620                 DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
1621
1622                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1623 continue_locked:
1624
1625                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1626                         goto pop_from_list;
1627
1628                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1629                 __add_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1630
1631                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1632
1633                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1634                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1635                         remove_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1636                         break;
1637                 }
1638
1639                 schedule();
1640
1641                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1642                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1643                 __remove_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1644                 goto continue_locked;
1645
1646 pop_from_list:
1647                 write_tree = cc->write_tree;
1648                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1649                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1650
1651                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1652
1653                 /*
1654                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1655                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1656                  */
1657                 blk_start_plug(&plug);
1658                 do {
1659                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1660                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1661                         kcryptd_io_write(io);
1662                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1663                 blk_finish_plug(&plug);
1664         }
1665         return 0;
1666 }
1667
1668 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1669 {
1670         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1671         struct crypt_config *cc = io->cc;
1672         unsigned long flags;
1673         sector_t sector;
1674         struct rb_node **rbp, *parent;
1675
1676         if (unlikely(io->error)) {
1677                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1678                 bio_put(clone);
1679                 crypt_dec_pending(io);
1680                 return;
1681         }
1682
1683         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1684         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1685
1686         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1687
1688         if (likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) {
1689                 generic_make_request(clone);
1690                 return;
1691         }
1692
1693         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_wait.lock, flags);
1694         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1695         parent = NULL;
1696         sector = io->sector;
1697         while (*rbp) {
1698                 parent = *rbp;
1699                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1700                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1701                 else
1702                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1703         }
1704         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1705         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1706
1707         wake_up_locked(&cc->write_thread_wait);
1708         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_wait.lock, flags);
1709 }
1710
1711 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1712 {
1713         struct crypt_config *cc = io->cc;
1714         struct bio *clone;
1715         int crypt_finished;
1716         sector_t sector = io->sector;
1717         blk_status_t r;
1718
1719         /*
1720          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1721          */
1722         crypt_inc_pending(io);
1723         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1724
1725         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
1726         if (unlikely(!clone)) {
1727                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1728                 goto dec;
1729         }
1730
1731         io->ctx.bio_out = clone;
1732         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1733
1734         sector += bio_sectors(clone);
1735
1736         crypt_inc_pending(io);
1737         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1738         if (r)
1739                 io->error = r;
1740         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending);
1741
1742         /* Encryption was already finished, submit io now */
1743         if (crypt_finished) {
1744                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1745                 io->sector = sector;
1746         }
1747
1748 dec:
1749         crypt_dec_pending(io);
1750 }
1751
1752 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1753 {
1754         crypt_dec_pending(io);
1755 }
1756
1757 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
1758 {
1759         struct crypt_config *cc = io->cc;
1760         blk_status_t r;
1761
1762         crypt_inc_pending(io);
1763
1764         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
1765                            io->sector);
1766
1767         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1768         if (r)
1769                 io->error = r;
1770
1771         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
1772                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1773
1774         crypt_dec_pending(io);
1775 }
1776
1777 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1778                                int error)
1779 {
1780         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
1781         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1782         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1783         struct crypt_config *cc = io->cc;
1784
1785         /*
1786          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
1787          * finish the completion and continue in crypt_convert().
1788          * (Callback will be called for the second time for this request.)
1789          */
1790         if (error == -EINPROGRESS) {
1791                 complete(&ctx->restart);
1792                 return;
1793         }
1794
1795         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1796                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
1797
1798         if (error == -EBADMSG) {
1799                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1800                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
1801                 io->error = BLK_STS_PROTECTION;
1802         } else if (error < 0)
1803                 io->error = BLK_STS_IOERR;
1804
1805         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
1806
1807         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
1808                 return;
1809
1810         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1811                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1812         else
1813                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
1814 }
1815
1816 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
1817 {
1818         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1819
1820         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1821                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
1822         else
1823                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
1824 }
1825
1826 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
1827 {
1828         struct crypt_config *cc = io->cc;
1829
1830         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
1831         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
1832 }
1833
1834 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
1835 {
1836         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
1837                 return;
1838
1839         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1840                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1841                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
1842         }
1843
1844         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
1845         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
1846 }
1847
1848 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
1849 {
1850         unsigned i;
1851
1852         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1853                 return;
1854
1855         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
1856                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1857                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1858                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
1859                 }
1860
1861         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
1862         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
1863 }
1864
1865 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
1866 {
1867         if (crypt_integrity_aead(cc))
1868                 crypt_free_tfms_aead(cc);
1869         else
1870                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
1871 }
1872
1873 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1874 {
1875         unsigned i;
1876         int err;
1877
1878         cc->cipher_tfm.tfms = kzalloc(cc->tfms_count *
1879                                       sizeof(struct crypto_skcipher *), GFP_KERNEL);
1880         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1881                 return -ENOMEM;
1882
1883         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1884                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0, 0);
1885                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1886                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1887                         crypt_free_tfms(cc);
1888                         return err;
1889                 }
1890         }
1891
1892         return 0;
1893 }
1894
1895 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1896 {
1897         int err;
1898
1899         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
1900         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1901                 return -ENOMEM;
1902
1903         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0, 0);
1904         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1905                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1906                 crypt_free_tfms(cc);
1907                 return err;
1908         }
1909
1910         return 0;
1911 }
1912
1913 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1914 {
1915         if (crypt_integrity_aead(cc))
1916                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
1917         else
1918                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
1919 }
1920
1921 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
1922 {
1923         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
1924 }
1925
1926 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
1927 {
1928         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
1929 }
1930
1931 /*
1932  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
1933  * the key must be for some reason in special format.
1934  * This funcion converts cc->key to this special format.
1935  */
1936 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
1937                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
1938 {
1939         struct crypto_authenc_key_param *param;
1940         struct rtattr *rta;
1941
1942         rta = (struct rtattr *)p;
1943         param = RTA_DATA(rta);
1944         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
1945         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
1946         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
1947         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
1948         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
1949         p += authkeylen;
1950         memcpy(p, key, enckeylen);
1951 }
1952
1953 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
1954 {
1955         unsigned subkey_size;
1956         int err = 0, i, r;
1957
1958         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
1959         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
1960
1961         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1962                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
1963                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
1964                                       cc->key_mac_size);
1965         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1966                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
1967                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1968                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1969                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
1970                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1971                                                cc->key + (i * subkey_size),
1972                                                subkey_size);
1973                 else
1974                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
1975                                                    cc->key + (i * subkey_size),
1976                                                    subkey_size);
1977                 if (r)
1978                         err = r;
1979         }
1980
1981         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1982                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1983
1984         return err;
1985 }
1986
1987 #ifdef CONFIG_KEYS
1988
1989 static bool contains_whitespace(const char *str)
1990 {
1991         while (*str)
1992                 if (isspace(*str++))
1993                         return true;
1994         return false;
1995 }
1996
1997 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
1998 {
1999         char *new_key_string, *key_desc;
2000         int ret;
2001         struct key *key;
2002         const struct user_key_payload *ukp;
2003
2004         /*
2005          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
2006          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
2007          */
2008         if (contains_whitespace(key_string)) {
2009                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
2010                 return -EINVAL;
2011         }
2012
2013         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
2014         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
2015         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
2016                 return -EINVAL;
2017
2018         if (strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1) &&
2019             strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1))
2020                 return -EINVAL;
2021
2022         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2023         if (!new_key_string)
2024                 return -ENOMEM;
2025
2026         key = request_key(key_string[0] == 'l' ? &key_type_logon : &key_type_user,
2027                           key_desc + 1, NULL);
2028         if (IS_ERR(key)) {
2029                 kzfree(new_key_string);
2030                 return PTR_ERR(key);
2031         }
2032
2033         down_read(&key->sem);
2034
2035         ukp = user_key_payload_locked(key);
2036         if (!ukp) {
2037                 up_read(&key->sem);
2038                 key_put(key);
2039                 kzfree(new_key_string);
2040                 return -EKEYREVOKED;
2041         }
2042
2043         if (cc->key_size != ukp->datalen) {
2044                 up_read(&key->sem);
2045                 key_put(key);
2046                 kzfree(new_key_string);
2047                 return -EINVAL;
2048         }
2049
2050         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2051
2052         up_read(&key->sem);
2053         key_put(key);
2054
2055         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2056         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2057
2058         ret = crypt_setkey(cc);
2059
2060         /* wipe the kernel key payload copy in each case */
2061         memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2062
2063         if (!ret) {
2064                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2065                 kzfree(cc->key_string);
2066                 cc->key_string = new_key_string;
2067         } else
2068                 kzfree(new_key_string);
2069
2070         return ret;
2071 }
2072
2073 static int get_key_size(char **key_string)
2074 {
2075         char *colon, dummy;
2076         int ret;
2077
2078         if (*key_string[0] != ':')
2079                 return strlen(*key_string) >> 1;
2080
2081         /* look for next ':' in key string */
2082         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2083         if (!colon)
2084                 return -EINVAL;
2085
2086         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2087                 return -EINVAL;
2088
2089         *key_string = colon;
2090
2091         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2092
2093         return ret;
2094 }
2095
2096 #else
2097
2098 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2099 {
2100         return -EINVAL;
2101 }
2102
2103 static int get_key_size(char **key_string)
2104 {
2105         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2106 }
2107
2108 #endif
2109
2110 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2111 {
2112         int r = -EINVAL;
2113         int key_string_len = strlen(key);
2114
2115         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2116         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2117                 goto out;
2118
2119         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2120         if (key[0] == ':') {
2121                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2122                 goto out;
2123         }
2124
2125         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2126         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2127
2128         /* wipe references to any kernel keyring key */
2129         kzfree(cc->key_string);
2130         cc->key_string = NULL;
2131
2132         /* Decode key from its hex representation. */
2133         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2134                 goto out;
2135
2136         r = crypt_setkey(cc);
2137         if (!r)
2138                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2139
2140 out:
2141         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2142         memset(key, '0', key_string_len);
2143
2144         return r;
2145 }
2146
2147 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2148 {
2149         int r;
2150
2151         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2152         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2153         kzfree(cc->key_string);
2154         cc->key_string = NULL;
2155         r = crypt_setkey(cc);
2156         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2157
2158         return r;
2159 }
2160
2161 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2162 {
2163         struct crypt_config *cc = ti->private;
2164
2165         ti->private = NULL;
2166
2167         if (!cc)
2168                 return;
2169
2170         if (cc->write_thread)
2171                 kthread_stop(cc->write_thread);
2172
2173         if (cc->io_queue)
2174                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2175         if (cc->crypt_queue)
2176                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2177
2178         crypt_free_tfms(cc);
2179
2180         if (cc->bs)
2181                 bioset_free(cc->bs);
2182
2183         mempool_destroy(cc->page_pool);
2184         mempool_destroy(cc->req_pool);
2185         mempool_destroy(cc->tag_pool);
2186
2187         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2188                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2189
2190         if (cc->dev)
2191                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2192
2193         kzfree(cc->cipher);
2194         kzfree(cc->cipher_string);
2195         kzfree(cc->key_string);
2196         kzfree(cc->cipher_auth);
2197         kzfree(cc->authenc_key);
2198
2199         /* Must zero key material before freeing */
2200         kzfree(cc);
2201 }
2202
2203 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2204 {
2205         struct crypt_config *cc = ti->private;
2206
2207         if (crypt_integrity_aead(cc))
2208                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2209         else
2210                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2211
2212         if (cc->iv_size)
2213                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2214                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2215                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2216         else if (ivmode) {
2217                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2218                 ivmode = NULL;
2219         }
2220
2221         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2222         if (ivmode == NULL)
2223                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2224         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2225                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2226         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2227                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2228         else if (strcmp(ivmode, "plain64be") == 0)
2229                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64be_ops;
2230         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2231                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2232         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2233                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2234         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2235                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2236         else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2237                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2238                 /*
2239                  * Version 2 and 3 is recognised according
2240                  * to length of provided multi-key string.
2241                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2242                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2243                  */
2244                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2245                         cc->key_parts++;
2246                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2247                 }
2248         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2249                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2250                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2251                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2252         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2253                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2254                 /* Need storage space in integrity fields. */
2255                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2256         } else {
2257                 ti->error = "Invalid IV mode";
2258                 return -EINVAL;
2259         }
2260
2261         return 0;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Workaround to parse cipher algorithm from crypto API spec.
2266  * The cc->cipher is currently used only in ESSIV.
2267  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2268  */
2269 static int crypt_ctr_blkdev_cipher(struct crypt_config *cc)
2270 {
2271         const char *alg_name = NULL;
2272         char *start, *end;
2273
2274         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2275                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_aead_tfm(any_tfm_aead(cc)));
2276                 if (!alg_name)
2277                         return -EINVAL;
2278                 if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2279                         alg_name = strchr(alg_name, ',');
2280                         if (!alg_name)
2281                                 return -EINVAL;
2282                 }
2283                 alg_name++;
2284         } else {
2285                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_skcipher_tfm(any_tfm(cc)));
2286                 if (!alg_name)
2287                         return -EINVAL;
2288         }
2289
2290         start = strchr(alg_name, '(');
2291         end = strchr(alg_name, ')');
2292
2293         if (!start && !end) {
2294                 cc->cipher = kstrdup(alg_name, GFP_KERNEL);
2295                 return cc->cipher ? 0 : -ENOMEM;
2296         }
2297
2298         if (!start || !end || ++start >= end)
2299                 return -EINVAL;
2300
2301         cc->cipher = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2302         if (!cc->cipher)
2303                 return -ENOMEM;
2304
2305         strncpy(cc->cipher, start, end - start);
2306
2307         return 0;
2308 }
2309
2310 /*
2311  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2312  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2313  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2314  */
2315 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2316 {
2317         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2318         struct crypto_ahash *mac;
2319
2320         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2321                 return 0;
2322
2323         start = strchr(cipher_api, '(');
2324         end = strchr(cipher_api, ',');
2325         if (!start || !end || ++start > end)
2326                 return -EINVAL;
2327
2328         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2329         if (!mac_alg)
2330                 return -ENOMEM;
2331         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2332
2333         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, 0);
2334         kfree(mac_alg);
2335
2336         if (IS_ERR(mac))
2337                 return PTR_ERR(mac);
2338
2339         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2340         crypto_free_ahash(mac);
2341
2342         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2343         if (!cc->authenc_key)
2344                 return -ENOMEM;
2345
2346         return 0;
2347 }
2348
2349 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2350                                 char **ivmode, char **ivopts)
2351 {
2352         struct crypt_config *cc = ti->private;
2353         char *tmp, *cipher_api;
2354         int ret = -EINVAL;
2355
2356         cc->tfms_count = 1;
2357
2358         /*
2359          * New format (capi: prefix)
2360          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2361          */
2362         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2363         cipher_api = strsep(&tmp, "-");
2364         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2365         *ivopts = tmp;
2366
2367         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2368                 cc->tfms_count = 64;
2369
2370         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2371
2372         /* Allocate cipher */
2373         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2374         if (ret < 0) {
2375                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2376                 return ret;
2377         }
2378
2379         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2380         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2381                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2382                 if (ret < 0) {
2383                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2384                         return -ENOMEM;
2385                 }
2386                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2387         } else
2388                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2389
2390         ret = crypt_ctr_blkdev_cipher(cc);
2391         if (ret < 0) {
2392                 ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2393                 return -ENOMEM;
2394         }
2395
2396         return 0;
2397 }
2398
2399 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2400                                 char **ivmode, char **ivopts)
2401 {
2402         struct crypt_config *cc = ti->private;
2403         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2404         char *cipher_api = NULL;
2405         int ret = -EINVAL;
2406         char dummy;
2407
2408         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2409                 ti->error = "Bad cipher specification";
2410                 return -EINVAL;
2411         }
2412
2413         /*
2414          * Legacy dm-crypt cipher specification
2415          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2416          */
2417         tmp = cipher_in;
2418         keycount = strsep(&tmp, "-");
2419         cipher = strsep(&keycount, ":");
2420
2421         if (!keycount)
2422                 cc->tfms_count = 1;
2423         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2424                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2425                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2426                 return -EINVAL;
2427         }
2428         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2429
2430         cc->cipher = kstrdup(cipher, GFP_KERNEL);
2431         if (!cc->cipher)
2432                 goto bad_mem;
2433
2434         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2435         *ivopts = strsep(&tmp, "-");
2436         *ivmode = strsep(&*ivopts, ":");
2437
2438         if (tmp)
2439                 DMWARN("Ignoring unexpected additional cipher options");
2440
2441         /*
2442          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2443          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2444          */
2445         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2446                 chainmode = "cbc";
2447                 *ivmode = "plain";
2448         }
2449
2450         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2451                 ti->error = "IV mechanism required";
2452                 return -EINVAL;
2453         }
2454
2455         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2456         if (!cipher_api)
2457                 goto bad_mem;
2458
2459         ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2460                        "%s(%s)", chainmode, cipher);
2461         if (ret < 0) {
2462                 kfree(cipher_api);
2463                 goto bad_mem;
2464         }
2465
2466         /* Allocate cipher */
2467         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2468         if (ret < 0) {
2469                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2470                 kfree(cipher_api);
2471                 return ret;
2472         }
2473
2474         return 0;
2475 bad_mem:
2476         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2477         return -ENOMEM;
2478 }
2479
2480 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2481 {
2482         struct crypt_config *cc = ti->private;
2483         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2484         int ret;
2485
2486         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2487         if (!cc->cipher_string) {
2488                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2489                 return -ENOMEM;
2490         }
2491
2492         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2493                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2494         else
2495                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2496         if (ret)
2497                 return ret;
2498
2499         /* Initialize IV */
2500         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2501         if (ret < 0)
2502                 return ret;
2503
2504         /* Initialize and set key */
2505         ret = crypt_set_key(cc, key);
2506         if (ret < 0) {
2507                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2508                 return ret;
2509         }
2510
2511         /* Allocate IV */
2512         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2513                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2514                 if (ret < 0) {
2515                         ti->error = "Error creating IV";
2516                         return ret;
2517                 }
2518         }
2519
2520         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2521         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2522                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2523                 if (ret < 0) {
2524                         ti->error = "Error initialising IV";
2525                         return ret;
2526                 }
2527         }
2528
2529         return ret;
2530 }
2531
2532 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2533 {
2534         struct crypt_config *cc = ti->private;
2535         struct dm_arg_set as;
2536         static struct dm_arg _args[] = {
2537                 {0, 6, "Invalid number of feature args"},
2538         };
2539         unsigned int opt_params, val;
2540         const char *opt_string, *sval;
2541         char dummy;
2542         int ret;
2543
2544         /* Optional parameters */
2545         as.argc = argc;
2546         as.argv = argv;
2547
2548         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2549         if (ret)
2550                 return ret;
2551
2552         while (opt_params--) {
2553                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2554                 if (!opt_string) {
2555                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2556                         return -EINVAL;
2557                 }
2558
2559                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2560                         ti->num_discard_bios = 1;
2561
2562                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2563                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2564
2565                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2566                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2567                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2568                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2569                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2570                                 return -EINVAL;
2571                         }
2572                         cc->on_disk_tag_size = val;
2573                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2574                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2575                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2576                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2577                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2578                                 return -EINVAL;
2579                         }
2580
2581                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2582                         if (!cc->cipher_auth)
2583                                 return -ENOMEM;
2584                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2585                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2586                             cc->sector_size > 4096 ||
2587                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2588                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2589                                 return -EINVAL;
2590                         }
2591                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2592                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2593                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2594                 else {
2595                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2596                         return -EINVAL;
2597                 }
2598         }
2599
2600         return 0;
2601 }
2602
2603 /*
2604  * Construct an encryption mapping:
2605  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
2606  */
2607 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2608 {
2609         struct crypt_config *cc;
2610         int key_size;
2611         unsigned int align_mask;
2612         unsigned long long tmpll;
2613         int ret;
2614         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
2615         char dummy;
2616
2617         if (argc < 5) {
2618                 ti->error = "Not enough arguments";
2619                 return -EINVAL;
2620         }
2621
2622         key_size = get_key_size(&argv[1]);
2623         if (key_size < 0) {
2624                 ti->error = "Cannot parse key size";
2625                 return -EINVAL;
2626         }
2627
2628         cc = kzalloc(sizeof(*cc) + key_size * sizeof(u8), GFP_KERNEL);
2629         if (!cc) {
2630                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
2631                 return -ENOMEM;
2632         }
2633         cc->key_size = key_size;
2634         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
2635         cc->sector_shift = 0;
2636
2637         ti->private = cc;
2638
2639         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
2640         if (argc > 5) {
2641                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
2642                 if (ret)
2643                         goto bad;
2644         }
2645
2646         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
2647         if (ret < 0)
2648                 goto bad;
2649
2650         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2651                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
2652                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
2653                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
2654         } else {
2655                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
2656                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
2657                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
2658         }
2659         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
2660
2661         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
2662                 /* Allocate the padding exactly */
2663                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
2664                                 & align_mask;
2665         } else {
2666                 /*
2667                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
2668                  * alignment, we don't know the exact position of the
2669                  * initialization vector. We must assume worst case.
2670                  */
2671                 iv_size_padding = align_mask;
2672         }
2673
2674         ret = -ENOMEM;
2675
2676         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
2677         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
2678                 iv_size_padding + cc->iv_size +
2679                 cc->iv_size +
2680                 sizeof(uint64_t) +
2681                 sizeof(unsigned int);
2682
2683         cc->req_pool = mempool_create_kmalloc_pool(MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
2684         if (!cc->req_pool) {
2685                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
2686                 goto bad;
2687         }
2688
2689         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
2690                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
2691                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
2692
2693         cc->page_pool = mempool_create_page_pool(BIO_MAX_PAGES, 0);
2694         if (!cc->page_pool) {
2695                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
2696                 goto bad;
2697         }
2698
2699         cc->bs = bioset_create(MIN_IOS, 0, (BIOSET_NEED_BVECS |
2700                                             BIOSET_NEED_RESCUER));
2701         if (!cc->bs) {
2702                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
2703                 goto bad;
2704         }
2705
2706         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
2707
2708         ret = -EINVAL;
2709         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
2710             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
2711                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
2712                 goto bad;
2713         }
2714         cc->iv_offset = tmpll;
2715
2716         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
2717         if (ret) {
2718                 ti->error = "Device lookup failed";
2719                 goto bad;
2720         }
2721
2722         ret = -EINVAL;
2723         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) {
2724                 ti->error = "Invalid device sector";
2725                 goto bad;
2726         }
2727         cc->start = tmpll;
2728
2729         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
2730                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
2731                 if (ret)
2732                         goto bad;
2733
2734                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
2735                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
2736                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
2737
2738                 cc->tag_pool = mempool_create_kmalloc_pool(MIN_IOS,
2739                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
2740                 if (!cc->tag_pool) {
2741                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
2742                         goto bad;
2743                 }
2744
2745                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
2746         }
2747
2748         ret = -ENOMEM;
2749         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2750         if (!cc->io_queue) {
2751                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
2752                 goto bad;
2753         }
2754
2755         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2756                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2757         else
2758                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd",
2759                                                   WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
2760                                                   num_online_cpus());
2761         if (!cc->crypt_queue) {
2762                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
2763                 goto bad;
2764         }
2765
2766         init_waitqueue_head(&cc->write_thread_wait);
2767         cc->write_tree = RB_ROOT;
2768
2769         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write");
2770         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
2771                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
2772                 cc->write_thread = NULL;
2773                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
2774                 goto bad;
2775         }
2776         wake_up_process(cc->write_thread);
2777
2778         ti->num_flush_bios = 1;
2779
2780         return 0;
2781
2782 bad:
2783         crypt_dtr(ti);
2784         return ret;
2785 }
2786
2787 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
2788 {
2789         struct dm_crypt_io *io;
2790         struct crypt_config *cc = ti->private;
2791
2792         /*
2793          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
2794          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
2795          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
2796          */
2797         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
2798             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
2799                 bio->bi_bdev = cc->dev->bdev;
2800                 if (bio_sectors(bio))
2801                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
2802                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
2803                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
2804         }
2805
2806         /*
2807          * Check if bio is too large, split as needed.
2808          */
2809         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
2810             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
2811                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
2812
2813         /*
2814          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
2815          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
2816          */
2817         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
2818                 return DM_MAPIO_KILL;
2819
2820         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
2821                 return DM_MAPIO_KILL;
2822
2823         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
2824         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
2825
2826         if (cc->on_disk_tag_size) {
2827                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
2828
2829                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
2830                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
2831                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
2832                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
2833                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
2834                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(cc->tag_pool, GFP_NOIO);
2835                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
2836                 }
2837         }
2838
2839         if (crypt_integrity_aead(cc))
2840                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
2841         else
2842                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
2843
2844         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2845                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
2846                         kcryptd_queue_read(io);
2847         } else
2848                 kcryptd_queue_crypt(io);
2849
2850         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
2851 }
2852
2853 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
2854                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
2855 {
2856         struct crypt_config *cc = ti->private;
2857         unsigned i, sz = 0;
2858         int num_feature_args = 0;
2859
2860         switch (type) {
2861         case STATUSTYPE_INFO:
2862                 result[0] = '\0';
2863                 break;
2864
2865         case STATUSTYPE_TABLE:
2866                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
2867
2868                 if (cc->key_size > 0) {
2869                         if (cc->key_string)
2870                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
2871                         else
2872                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
2873                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
2874                 } else
2875                         DMEMIT("-");
2876
2877                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
2878                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
2879
2880                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
2881                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2882                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2883                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
2884                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2885                 if (cc->on_disk_tag_size)
2886                         num_feature_args++;
2887                 if (num_feature_args) {
2888                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
2889                         if (ti->num_discard_bios)
2890                                 DMEMIT(" allow_discards");
2891                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2892                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
2893                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
2894                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
2895                         if (cc->on_disk_tag_size)
2896                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
2897                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
2898                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
2899                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
2900                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
2901                 }
2902
2903                 break;
2904         }
2905 }
2906
2907 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
2908 {
2909         struct crypt_config *cc = ti->private;
2910
2911         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2912 }
2913
2914 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
2915 {
2916         struct crypt_config *cc = ti->private;
2917
2918         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
2919                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
2920                 return -EAGAIN;
2921         }
2922
2923         return 0;
2924 }
2925
2926 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
2927 {
2928         struct crypt_config *cc = ti->private;
2929
2930         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2931 }
2932
2933 /* Message interface
2934  *      key set <key>
2935  *      key wipe
2936  */
2937 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv)
2938 {
2939         struct crypt_config *cc = ti->private;
2940         int key_size, ret = -EINVAL;
2941
2942         if (argc < 2)
2943                 goto error;
2944
2945         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
2946                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
2947                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
2948                         return -EINVAL;
2949                 }
2950                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
2951                         /* The key size may not be changed. */
2952                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
2953                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
2954                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
2955                                 return -EINVAL;
2956                         }
2957
2958                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
2959                         if (ret)
2960                                 return ret;
2961                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
2962                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2963                         return ret;
2964                 }
2965                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe")) {
2966                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2967                                 ret = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2968                                 if (ret)
2969                                         return ret;
2970                         }
2971                         return crypt_wipe_key(cc);
2972                 }
2973         }
2974
2975 error:
2976         DMWARN("unrecognised message received.");
2977         return -EINVAL;
2978 }
2979
2980 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
2981                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
2982 {
2983         struct crypt_config *cc = ti->private;
2984
2985         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
2986 }
2987
2988 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
2989 {
2990         struct crypt_config *cc = ti->private;
2991
2992         /*
2993          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
2994          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
2995          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
2996          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
2997          */
2998         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
2999
3000         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
3001                 limits->logical_block_size = cc->sector_size;
3002                 limits->physical_block_size = cc->sector_size;
3003                 blk_limits_io_min(limits, cc->sector_size);
3004         }
3005 }
3006
3007 static struct target_type crypt_target = {
3008         .name   = "crypt",
3009         .version = {1, 18, 0},
3010         .module = THIS_MODULE,
3011         .ctr    = crypt_ctr,
3012         .dtr    = crypt_dtr,
3013         .map    = crypt_map,
3014         .status = crypt_status,
3015         .postsuspend = crypt_postsuspend,
3016         .preresume = crypt_preresume,
3017         .resume = crypt_resume,
3018         .message = crypt_message,
3019         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3020         .io_hints = crypt_io_hints,
3021 };
3022
3023 static int __init dm_crypt_init(void)
3024 {
3025         int r;
3026
3027         r = dm_register_target(&crypt_target);
3028         if (r < 0)
3029                 DMERR("register failed %d", r);
3030
3031         return r;
3032 }
3033
3034 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3035 {
3036         dm_unregister_target(&crypt_target);
3037 }
3038
3039 module_init(dm_crypt_init);
3040 module_exit(dm_crypt_exit);
3041
3042 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3043 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3044 MODULE_LICENSE("GPL");