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         int 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  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
 250  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
 251  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
 252  *
 253  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
 254  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
 255  *
 256  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
 257  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
 258  *
 259  * lmk:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 260  *       by the Loop-AES block device encryption system
 261  *       designed by Jari Ruusu. See http://loop-aes.sourceforge.net/
 262  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 263  *       with an IV derived from the sector number, the data and
 264  *       optionally extra IV seed.
 265  *       This means that after decryption the first block
 266  *       of sector must be tweaked according to decrypted data.
 267  *       Loop-AES can use three encryption schemes:
 268  *         version 1: is plain aes-cbc mode
 269  *         version 2: uses 64 multikey scheme with lmk IV generator
 270  *         version 3: the same as version 2 with additional IV seed
 271  *                   (it uses 65 keys, last key is used as IV seed)
 272  *
 273  * tcw:  Compatible implementation of the block chaining mode used
 274  *       by the TrueCrypt device encryption system (prior to version 4.1).
 275  *       For more info see: https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/TrueCryptOnDiskFormat
 276  *       It operates on full 512 byte sectors and uses CBC
 277  *       with an IV derived from initial key and the sector number.
 278  *       In addition, whitening value is applied on every sector, whitening
 279  *       is calculated from initial key, sector number and mixed using CRC32.
 280  *       Note that this encryption scheme is vulnerable to watermarking attacks
 281  *       and should be used for old compatible containers access only.
 282  *
 283  * plumb: unimplemented, see:
 284  * http://article.gmane.org/gmane.linux.kernel.device-mapper.dm-crypt/454
 285  */
 286
 287 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 288                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 289 {
 290         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 291         *(__le32 *)iv = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xffffffff);
 292
 293         return 0;
 294 }
 295
 296 static int crypt_iv_plain64_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 297                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 298 {
 299         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 300         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 301
 302         return 0;
 303 }
 304
 305 /* Initialise ESSIV - compute salt but no local memory allocations */
 306 static int crypt_iv_essiv_init(struct crypt_config *cc)
 307 {
 308         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
 309         AHASH_REQUEST_ON_STACK(req, essiv->hash_tfm);
 310         struct scatterlist sg;
 311         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 312         int err;
 313
 314         sg_init_one(&sg, cc->key, cc->key_size);
 315         ahash_request_set_tfm(req, essiv->hash_tfm);
 316         ahash_request_set_callback(req, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP, NULL, NULL);
 317         ahash_request_set_crypt(req, &sg, essiv->salt, cc->key_size);
 318
 319         err = crypto_ahash_digest(req);
 320         ahash_request_zero(req);
 321         if (err)
 322                 return err;
 323
 324         essiv_tfm = cc->iv_private;
 325
 326         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt,
 327                             crypto_ahash_digestsize(essiv->hash_tfm));
 328         if (err)
 329                 return err;
 330
 331         return 0;
 332 }
 333
 334 /* Wipe salt and reset key derived from volume key */
 335 static int crypt_iv_essiv_wipe(struct crypt_config *cc)
 336 {
 337         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
 338         unsigned salt_size = crypto_ahash_digestsize(essiv->hash_tfm);
 339         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 340         int r, err = 0;
 341
 342         memset(essiv->salt, 0, salt_size);
 343
 344         essiv_tfm = cc->iv_private;
 345         r = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, essiv->salt, salt_size);
 346         if (r)
 347                 err = r;
 348
 349         return err;
 350 }
 351
 352 /* Allocate the cipher for ESSIV */
 353 static struct crypto_cipher *alloc_essiv_cipher(struct crypt_config *cc,
 354                                                 struct dm_target *ti,
 355                                                 const u8 *salt,
 356                                                 unsigned int saltsize)
 357 {
 358         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 359         int err;
 360
 361         /* Setup the essiv_tfm with the given salt */
 362         essiv_tfm = crypto_alloc_cipher(cc->cipher, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 363         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
 364                 ti->error = "Error allocating crypto tfm for ESSIV";
 365                 return essiv_tfm;
 366         }
 367
 368         if (crypto_cipher_blocksize(essiv_tfm) != cc->iv_size) {
 369                 ti->error = "Block size of ESSIV cipher does "
 370                             "not match IV size of block cipher";
 371                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
 372                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 373         }
 374
 375         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, salt, saltsize);
 376         if (err) {
 377                 ti->error = "Failed to set key for ESSIV cipher";
 378                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
 379                 return ERR_PTR(err);
 380         }
 381
 382         return essiv_tfm;
 383 }
 384
 385 static void crypt_iv_essiv_dtr(struct crypt_config *cc)
 386 {
 387         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 388         struct iv_essiv_private *essiv = &cc->iv_gen_private.essiv;
 389
 390         crypto_free_ahash(essiv->hash_tfm);
 391         essiv->hash_tfm = NULL;
 392
 393         kzfree(essiv->salt);
 394         essiv->salt = NULL;
 395
 396         essiv_tfm = cc->iv_private;
 397
 398         if (essiv_tfm)
 399                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
 400
 401         cc->iv_private = NULL;
 402 }
 403
 404 static int crypt_iv_essiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 405                               const char *opts)
 406 {
 407         struct crypto_cipher *essiv_tfm = NULL;
 408         struct crypto_ahash *hash_tfm = NULL;
 409         u8 *salt = NULL;
 410         int err;
 411
 412         if (!opts) {
 413                 ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
 414                 return -EINVAL;
 415         }
 416
 417         /* Allocate hash algorithm */
 418         hash_tfm = crypto_alloc_ahash(opts, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 419         if (IS_ERR(hash_tfm)) {
 420                 ti->error = "Error initializing ESSIV hash";
 421                 err = PTR_ERR(hash_tfm);
 422                 goto bad;
 423         }
 424
 425         salt = kzalloc(crypto_ahash_digestsize(hash_tfm), GFP_KERNEL);
 426         if (!salt) {
 427                 ti->error = "Error kmallocing salt storage in ESSIV";
 428                 err = -ENOMEM;
 429                 goto bad;
 430         }
 431
 432         cc->iv_gen_private.essiv.salt = salt;
 433         cc->iv_gen_private.essiv.hash_tfm = hash_tfm;
 434
 435         essiv_tfm = alloc_essiv_cipher(cc, ti, salt,
 436                                        crypto_ahash_digestsize(hash_tfm));
 437         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
 438                 crypt_iv_essiv_dtr(cc);
 439                 return PTR_ERR(essiv_tfm);
 440         }
 441         cc->iv_private = essiv_tfm;
 442
 443         return 0;
 444
 445 bad:
 446         if (hash_tfm && !IS_ERR(hash_tfm))
 447                 crypto_free_ahash(hash_tfm);
 448         kfree(salt);
 449         return err;
 450 }
 451
 452 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 453                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 454 {
 455         struct crypto_cipher *essiv_tfm = cc->iv_private;
 456
 457         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 458         *(__le64 *)iv = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 459         crypto_cipher_encrypt_one(essiv_tfm, iv, iv);
 460
 461         return 0;
 462 }
 463
 464 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 465                               const char *opts)
 466 {
 467         unsigned bs = crypto_skcipher_blocksize(any_tfm(cc));
 468         int log = ilog2(bs);
 469
 470         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
 471          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
 472
 473         if (1 << log != bs) {
 474                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
 475                 return -EINVAL;
 476         }
 477
 478         if (log > 9) {
 479                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
 480                 return -EINVAL;
 481         }
 482
 483         cc->iv_gen_private.benbi.shift = 9 - log;
 484
 485         return 0;
 486 }
 487
 488 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
 489 {
 490 }
 491
 492 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 493                               struct dm_crypt_request *dmreq)
 494 {
 495         __be64 val;
 496
 497         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
 498
 499         val = cpu_to_be64(((u64)dmreq->iv_sector << cc->iv_gen_private.benbi.shift) + 1);
 500         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
 501
 502         return 0;
 503 }
 504
 505 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 506                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 507 {
 508         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 509
 510         return 0;
 511 }
 512
 513 static void crypt_iv_lmk_dtr(struct crypt_config *cc)
 514 {
 515         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 516
 517         if (lmk->hash_tfm && !IS_ERR(lmk->hash_tfm))
 518                 crypto_free_shash(lmk->hash_tfm);
 519         lmk->hash_tfm = NULL;
 520
 521         kzfree(lmk->seed);
 522         lmk->seed = NULL;
 523 }
 524
 525 static int crypt_iv_lmk_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 526                             const char *opts)
 527 {
 528         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 529
 530         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 531                 ti->error = "Unsupported sector size for LMK";
 532                 return -EINVAL;
 533         }
 534
 535         lmk->hash_tfm = crypto_alloc_shash("md5", 0, 0);
 536         if (IS_ERR(lmk->hash_tfm)) {
 537                 ti->error = "Error initializing LMK hash";
 538                 return PTR_ERR(lmk->hash_tfm);
 539         }
 540
 541         /* No seed in LMK version 2 */
 542         if (cc->key_parts == cc->tfms_count) {
 543                 lmk->seed = NULL;
 544                 return 0;
 545         }
 546
 547         lmk->seed = kzalloc(LMK_SEED_SIZE, GFP_KERNEL);
 548         if (!lmk->seed) {
 549                 crypt_iv_lmk_dtr(cc);
 550                 ti->error = "Error kmallocing seed storage in LMK";
 551                 return -ENOMEM;
 552         }
 553
 554         return 0;
 555 }
 556
 557 static int crypt_iv_lmk_init(struct crypt_config *cc)
 558 {
 559         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 560         int subkey_size = cc->key_size / cc->key_parts;
 561
 562         /* LMK seed is on the position of LMK_KEYS + 1 key */
 563         if (lmk->seed)
 564                 memcpy(lmk->seed, cc->key + (cc->tfms_count * subkey_size),
 565                        crypto_shash_digestsize(lmk->hash_tfm));
 566
 567         return 0;
 568 }
 569
 570 static int crypt_iv_lmk_wipe(struct crypt_config *cc)
 571 {
 572         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 573
 574         if (lmk->seed)
 575                 memset(lmk->seed, 0, LMK_SEED_SIZE);
 576
 577         return 0;
 578 }
 579
 580 static int crypt_iv_lmk_one(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 581                             struct dm_crypt_request *dmreq,
 582                             u8 *data)
 583 {
 584         struct iv_lmk_private *lmk = &cc->iv_gen_private.lmk;
 585         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, lmk->hash_tfm);
 586         struct md5_state md5state;
 587         __le32 buf[4];
 588         int i, r;
 589
 590         desc->tfm = lmk->hash_tfm;
 591         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
 592
 593         r = crypto_shash_init(desc);
 594         if (r)
 595                 return r;
 596
 597         if (lmk->seed) {
 598                 r = crypto_shash_update(desc, lmk->seed, LMK_SEED_SIZE);
 599                 if (r)
 600                         return r;
 601         }
 602
 603         /* Sector is always 512B, block size 16, add data of blocks 1-31 */
 604         r = crypto_shash_update(desc, data + 16, 16 * 31);
 605         if (r)
 606                 return r;
 607
 608         /* Sector is cropped to 56 bits here */
 609         buf[0] = cpu_to_le32(dmreq->iv_sector & 0xFFFFFFFF);
 610         buf[1] = cpu_to_le32((((u64)dmreq->iv_sector >> 32) & 0x00FFFFFF) | 0x80000000);
 611         buf[2] = cpu_to_le32(4024);
 612         buf[3] = 0;
 613         r = crypto_shash_update(desc, (u8 *)buf, sizeof(buf));
 614         if (r)
 615                 return r;
 616
 617         /* No MD5 padding here */
 618         r = crypto_shash_export(desc, &md5state);
 619         if (r)
 620                 return r;
 621
 622         for (i = 0; i < MD5_HASH_WORDS; i++)
 623                 __cpu_to_le32s(&md5state.hash[i]);
 624         memcpy(iv, &md5state.hash, cc->iv_size);
 625
 626         return 0;
 627 }
 628
 629 static int crypt_iv_lmk_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 630                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 631 {
 632         struct scatterlist *sg;
 633         u8 *src;
 634         int r = 0;
 635
 636         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE) {
 637                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 638                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 639                 r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, src + sg->offset);
 640                 kunmap_atomic(src);
 641         } else
 642                 memset(iv, 0, cc->iv_size);
 643
 644         return r;
 645 }
 646
 647 static int crypt_iv_lmk_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 648                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 649 {
 650         struct scatterlist *sg;
 651         u8 *dst;
 652         int r;
 653
 654         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) == WRITE)
 655                 return 0;
 656
 657         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 658         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 659         r = crypt_iv_lmk_one(cc, iv, dmreq, dst + sg->offset);
 660
 661         /* Tweak the first block of plaintext sector */
 662         if (!r)
 663                 crypto_xor(dst + sg->offset, iv, cc->iv_size);
 664
 665         kunmap_atomic(dst);
 666         return r;
 667 }
 668
 669 static void crypt_iv_tcw_dtr(struct crypt_config *cc)
 670 {
 671         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 672
 673         kzfree(tcw->iv_seed);
 674         tcw->iv_seed = NULL;
 675         kzfree(tcw->whitening);
 676         tcw->whitening = NULL;
 677
 678         if (tcw->crc32_tfm && !IS_ERR(tcw->crc32_tfm))
 679                 crypto_free_shash(tcw->crc32_tfm);
 680         tcw->crc32_tfm = NULL;
 681 }
 682
 683 static int crypt_iv_tcw_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 684                             const char *opts)
 685 {
 686         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 687
 688         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
 689                 ti->error = "Unsupported sector size for TCW";
 690                 return -EINVAL;
 691         }
 692
 693         if (cc->key_size <= (cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE)) {
 694                 ti->error = "Wrong key size for TCW";
 695                 return -EINVAL;
 696         }
 697
 698         tcw->crc32_tfm = crypto_alloc_shash("crc32", 0, 0);
 699         if (IS_ERR(tcw->crc32_tfm)) {
 700                 ti->error = "Error initializing CRC32 in TCW";
 701                 return PTR_ERR(tcw->crc32_tfm);
 702         }
 703
 704         tcw->iv_seed = kzalloc(cc->iv_size, GFP_KERNEL);
 705         tcw->whitening = kzalloc(TCW_WHITENING_SIZE, GFP_KERNEL);
 706         if (!tcw->iv_seed || !tcw->whitening) {
 707                 crypt_iv_tcw_dtr(cc);
 708                 ti->error = "Error allocating seed storage in TCW";
 709                 return -ENOMEM;
 710         }
 711
 712         return 0;
 713 }
 714
 715 static int crypt_iv_tcw_init(struct crypt_config *cc)
 716 {
 717         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 718         int key_offset = cc->key_size - cc->iv_size - TCW_WHITENING_SIZE;
 719
 720         memcpy(tcw->iv_seed, &cc->key[key_offset], cc->iv_size);
 721         memcpy(tcw->whitening, &cc->key[key_offset + cc->iv_size],
 722                TCW_WHITENING_SIZE);
 723
 724         return 0;
 725 }
 726
 727 static int crypt_iv_tcw_wipe(struct crypt_config *cc)
 728 {
 729         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 730
 731         memset(tcw->iv_seed, 0, cc->iv_size);
 732         memset(tcw->whitening, 0, TCW_WHITENING_SIZE);
 733
 734         return 0;
 735 }
 736
 737 static int crypt_iv_tcw_whitening(struct crypt_config *cc,
 738                                   struct dm_crypt_request *dmreq,
 739                                   u8 *data)
 740 {
 741         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 742         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 743         u8 buf[TCW_WHITENING_SIZE];
 744         SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tcw->crc32_tfm);
 745         int i, r;
 746
 747         /* xor whitening with sector number */
 748         memcpy(buf, tcw->whitening, TCW_WHITENING_SIZE);
 749         crypto_xor(buf, (u8 *)&sector, 8);
 750         crypto_xor(&buf[8], (u8 *)&sector, 8);
 751
 752         /* calculate crc32 for every 32bit part and xor it */
 753         desc->tfm = tcw->crc32_tfm;
 754         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
 755         for (i = 0; i < 4; i++) {
 756                 r = crypto_shash_init(desc);
 757                 if (r)
 758                         goto out;
 759                 r = crypto_shash_update(desc, &buf[i * 4], 4);
 760                 if (r)
 761                         goto out;
 762                 r = crypto_shash_final(desc, &buf[i * 4]);
 763                 if (r)
 764                         goto out;
 765         }
 766         crypto_xor(&buf[0], &buf[12], 4);
 767         crypto_xor(&buf[4], &buf[8], 4);
 768
 769         /* apply whitening (8 bytes) to whole sector */
 770         for (i = 0; i < ((1 << SECTOR_SHIFT) / 8); i++)
 771                 crypto_xor(data + i * 8, buf, 8);
 772 out:
 773         memzero_explicit(buf, sizeof(buf));
 774         return r;
 775 }
 776
 777 static int crypt_iv_tcw_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 778                             struct dm_crypt_request *dmreq)
 779 {
 780         struct scatterlist *sg;
 781         struct iv_tcw_private *tcw = &cc->iv_gen_private.tcw;
 782         __le64 sector = cpu_to_le64(dmreq->iv_sector);
 783         u8 *src;
 784         int r = 0;
 785
 786         /* Remove whitening from ciphertext */
 787         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE) {
 788                 sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_in);
 789                 src = kmap_atomic(sg_page(sg));
 790                 r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, src + sg->offset);
 791                 kunmap_atomic(src);
 792         }
 793
 794         /* Calculate IV */
 795         memcpy(iv, tcw->iv_seed, cc->iv_size);
 796         crypto_xor(iv, (u8 *)&sector, 8);
 797         if (cc->iv_size > 8)
 798                 crypto_xor(&iv[8], (u8 *)&sector, cc->iv_size - 8);
 799
 800         return r;
 801 }
 802
 803 static int crypt_iv_tcw_post(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 804                              struct dm_crypt_request *dmreq)
 805 {
 806         struct scatterlist *sg;
 807         u8 *dst;
 808         int r;
 809
 810         if (bio_data_dir(dmreq->ctx->bio_in) != WRITE)
 811                 return 0;
 812
 813         /* Apply whitening on ciphertext */
 814         sg = crypt_get_sg_data(cc, dmreq->sg_out);
 815         dst = kmap_atomic(sg_page(sg));
 816         r = crypt_iv_tcw_whitening(cc, dmreq, dst + sg->offset);
 817         kunmap_atomic(dst);
 818
 819         return r;
 820 }
 821
 822 static int crypt_iv_random_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv,
 823                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
 824 {
 825         /* Used only for writes, there must be an additional space to store IV */
 826         get_random_bytes(iv, cc->iv_size);
 827         return 0;
 828 }
 829
 830 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
 831         .generator = crypt_iv_plain_gen
 832 };
 833
 834 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain64_ops = {
 835         .generator = crypt_iv_plain64_gen
 836 };
 837
 838 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
 839         .ctr       = crypt_iv_essiv_ctr,
 840         .dtr       = crypt_iv_essiv_dtr,
 841         .init      = crypt_iv_essiv_init,
 842         .wipe      = crypt_iv_essiv_wipe,
 843         .generator = crypt_iv_essiv_gen
 844 };
 845
 846 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
 847         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
 848         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
 849         .generator = crypt_iv_benbi_gen
 850 };
 851
 852 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
 853         .generator = crypt_iv_null_gen
 854 };
 855
 856 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_lmk_ops = {
 857         .ctr       = crypt_iv_lmk_ctr,
 858         .dtr       = crypt_iv_lmk_dtr,
 859         .init      = crypt_iv_lmk_init,
 860         .wipe      = crypt_iv_lmk_wipe,
 861         .generator = crypt_iv_lmk_gen,
 862         .post      = crypt_iv_lmk_post
 863 };
 864
 865 static const struct crypt_iv_operations crypt_iv_tcw_ops = {
 866         .ctr       = crypt_iv_tcw_ctr,
 867         .dtr       = crypt_iv_tcw_dtr,
 868         .init      = crypt_iv_tcw_init,
 869         .wipe      = crypt_iv_tcw_wipe,
 870         .generator = crypt_iv_tcw_gen,
 871         .post      = crypt_iv_tcw_post
 872 };
 873
 874 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_random_ops = {
 875         .generator = crypt_iv_random_gen
 876 };
 877
 878 /*
 879  * Integrity extensions
 880  */
 881 static bool crypt_integrity_aead(struct crypt_config *cc)
 882 {
 883         return test_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
 884 }
 885
 886 static bool crypt_integrity_hmac(struct crypt_config *cc)
 887 {
 888         return crypt_integrity_aead(cc) && cc->key_mac_size;
 889 }
 890
 891 /* Get sg containing data */
 892 static struct scatterlist *crypt_get_sg_data(struct crypt_config *cc,
 893                                              struct scatterlist *sg)
 894 {
 895         if (unlikely(crypt_integrity_aead(cc)))
 896                 return &sg[2];
 897
 898         return sg;
 899 }
 900
 901 static int dm_crypt_integrity_io_alloc(struct dm_crypt_io *io, struct bio *bio)
 902 {
 903         struct bio_integrity_payload *bip;
 904         unsigned int tag_len;
 905         int ret;
 906
 907         if (!bio_sectors(bio) || !io->cc->on_disk_tag_size)
 908                 return 0;
 909
 910         bip = bio_integrity_alloc(bio, GFP_NOIO, 1);
 911         if (IS_ERR(bip))
 912                 return PTR_ERR(bip);
 913
 914         tag_len = io->cc->on_disk_tag_size * bio_sectors(bio);
 915
 916         bip->bip_iter.bi_size = tag_len;
 917         bip->bip_iter.bi_sector = io->cc->start + io->sector;
 918
 919         /* We own the metadata, do not let bio_free to release it */
 920         bip->bip_flags &= ~BIP_BLOCK_INTEGRITY;
 921
 922         ret = bio_integrity_add_page(bio, virt_to_page(io->integrity_metadata),
 923                                      tag_len, offset_in_page(io->integrity_metadata));
 924         if (unlikely(ret != tag_len))
 925                 return -ENOMEM;
 926
 927         return 0;
 928 }
 929
 930 static int crypt_integrity_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti)
 931 {
 932 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
 933         struct blk_integrity *bi = blk_get_integrity(cc->dev->bdev->bd_disk);
 934
 935         /* From now we require underlying device with our integrity profile */
 936         if (!bi || strcasecmp(bi->profile->name, "DM-DIF-EXT-TAG")) {
 937                 ti->error = "Integrity profile not supported.";
 938                 return -EINVAL;
 939         }
 940
 941         if (bi->tag_size != cc->on_disk_tag_size ||
 942             bi->tuple_size != cc->on_disk_tag_size) {
 943                 ti->error = "Integrity profile tag size mismatch.";
 944                 return -EINVAL;
 945         }
 946         if (1 << bi->interval_exp != cc->sector_size) {
 947                 ti->error = "Integrity profile sector size mismatch.";
 948                 return -EINVAL;
 949         }
 950
 951         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
 952                 cc->integrity_tag_size = cc->on_disk_tag_size - cc->integrity_iv_size;
 953                 DMINFO("Integrity AEAD, tag size %u, IV size %u.",
 954                        cc->integrity_tag_size, cc->integrity_iv_size);
 955
 956                 if (crypto_aead_setauthsize(any_tfm_aead(cc), cc->integrity_tag_size)) {
 957                         ti->error = "Integrity AEAD auth tag size is not supported.";
 958                         return -EINVAL;
 959                 }
 960         } else if (cc->integrity_iv_size)
 961                 DMINFO("Additional per-sector space %u bytes for IV.",
 962                        cc->integrity_iv_size);
 963
 964         if ((cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size) != bi->tag_size) {
 965                 ti->error = "Not enough space for integrity tag in the profile.";
 966                 return -EINVAL;
 967         }
 968
 969         return 0;
 970 #else
 971         ti->error = "Integrity profile not supported.";
 972         return -EINVAL;
 973 #endif
 974 }
 975
 976 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
 977                                struct convert_context *ctx,
 978                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
 979                                sector_t sector)
 980 {
 981         ctx->bio_in = bio_in;
 982         ctx->bio_out = bio_out;
 983         if (bio_in)
 984                 ctx->iter_in = bio_in->bi_iter;
 985         if (bio_out)
 986                 ctx->iter_out = bio_out->bi_iter;
 987         ctx->cc_sector = sector + cc->iv_offset;
 988         init_completion(&ctx->restart);
 989 }
 990
 991 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
 992                                              void *req)
 993 {
 994         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
 995 }
 996
 997 static void *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc, struct dm_crypt_request *dmreq)
 998 {
 999         return (void *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
1000 }
1001
1002 static u8 *iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1003                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1004 {
1005         if (crypt_integrity_aead(cc))
1006                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1007                         crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc)) + 1);
1008         else
1009                 return (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
1010                         crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc)) + 1);
1011 }
1012
1013 static u8 *org_iv_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1014                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1015 {
1016         return iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size;
1017 }
1018
1019 static uint64_t *org_sector_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1020                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1021 {
1022         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size + cc->iv_size;
1023         return (uint64_t*) ptr;
1024 }
1025
1026 static unsigned int *org_tag_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
1027                        struct dm_crypt_request *dmreq)
1028 {
1029         u8 *ptr = iv_of_dmreq(cc, dmreq) + cc->iv_size +
1030                   cc->iv_size + sizeof(uint64_t);
1031         return (unsigned int*)ptr;
1032 }
1033
1034 static void *tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1035                                 struct dm_crypt_request *dmreq)
1036 {
1037         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1038         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1039
1040         return &io->integrity_metadata[*org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) *
1041                 cc->on_disk_tag_size];
1042 }
1043
1044 static void *iv_tag_from_dmreq(struct crypt_config *cc,
1045                                struct dm_crypt_request *dmreq)
1046 {
1047         return tag_from_dmreq(cc, dmreq) + cc->integrity_tag_size;
1048 }
1049
1050 static int crypt_convert_block_aead(struct crypt_config *cc,
1051                                      struct convert_context *ctx,
1052                                      struct aead_request *req,
1053                                      unsigned int tag_offset)
1054 {
1055         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1056         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1057         struct dm_crypt_request *dmreq;
1058         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv, *tag;
1059         uint64_t *sector;
1060         int r = 0;
1061
1062         BUG_ON(cc->integrity_iv_size && cc->integrity_iv_size != cc->iv_size);
1063
1064         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1065         if (unlikely(bv_in.bv_offset & (cc->sector_size - 1)))
1066                 return -EIO;
1067
1068         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1069         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1070         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1071                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1072         dmreq->ctx = ctx;
1073
1074         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1075
1076         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1077         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1078
1079         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1080         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1081         tag = tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1082         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1083
1084         /* AEAD request:
1085          *  |----- AAD -------|------ DATA -------|-- AUTH TAG --|
1086          *  | (authenticated) | (auth+encryption) |              |
1087          *  | sector_LE |  IV |  sector in/out    |  tag in/out  |
1088          */
1089         sg_init_table(dmreq->sg_in, 4);
1090         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[0], sector, sizeof(uint64_t));
1091         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[1], org_iv, cc->iv_size);
1092         sg_set_page(&dmreq->sg_in[2], bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1093         sg_set_buf(&dmreq->sg_in[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1094
1095         sg_init_table(dmreq->sg_out, 4);
1096         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[0], sector, sizeof(uint64_t));
1097         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[1], org_iv, cc->iv_size);
1098         sg_set_page(&dmreq->sg_out[2], bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1099         sg_set_buf(&dmreq->sg_out[3], tag, cc->integrity_tag_size);
1100
1101         if (cc->iv_gen_ops) {
1102                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1103                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1104                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->iv_size);
1105                 } else {
1106                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1107                         if (r < 0)
1108                                 return r;
1109                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1110                         if (cc->integrity_iv_size)
1111                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->iv_size);
1112                 }
1113                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1114                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1115         }
1116
1117         aead_request_set_ad(req, sizeof(uint64_t) + cc->iv_size);
1118         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE) {
1119                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1120                                        cc->sector_size, iv);
1121                 r = crypto_aead_encrypt(req);
1122                 if (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size != cc->on_disk_tag_size)
1123                         memset(tag + cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size, 0,
1124                                cc->on_disk_tag_size - (cc->integrity_tag_size + cc->integrity_iv_size));
1125         } else {
1126                 aead_request_set_crypt(req, dmreq->sg_in, dmreq->sg_out,
1127                                        cc->sector_size + cc->integrity_tag_size, iv);
1128                 r = crypto_aead_decrypt(req);
1129         }
1130
1131         if (r == -EBADMSG)
1132                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1133                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*sector));
1134
1135         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1136                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1137
1138         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1139         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1140
1141         return r;
1142 }
1143
1144 static int crypt_convert_block_skcipher(struct crypt_config *cc,
1145                                         struct convert_context *ctx,
1146                                         struct skcipher_request *req,
1147                                         unsigned int tag_offset)
1148 {
1149         struct bio_vec bv_in = bio_iter_iovec(ctx->bio_in, ctx->iter_in);
1150         struct bio_vec bv_out = bio_iter_iovec(ctx->bio_out, ctx->iter_out);
1151         struct scatterlist *sg_in, *sg_out;
1152         struct dm_crypt_request *dmreq;
1153         u8 *iv, *org_iv, *tag_iv;
1154         uint64_t *sector;
1155         int r = 0;
1156
1157         /* Reject unexpected unaligned bio. */
1158         if (unlikely(bv_in.bv_offset & (cc->sector_size - 1)))
1159                 return -EIO;
1160
1161         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
1162         dmreq->iv_sector = ctx->cc_sector;
1163         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
1164                 dmreq->iv_sector >>= cc->sector_shift;
1165         dmreq->ctx = ctx;
1166
1167         *org_tag_of_dmreq(cc, dmreq) = tag_offset;
1168
1169         iv = iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1170         org_iv = org_iv_of_dmreq(cc, dmreq);
1171         tag_iv = iv_tag_from_dmreq(cc, dmreq);
1172
1173         sector = org_sector_of_dmreq(cc, dmreq);
1174         *sector = cpu_to_le64(ctx->cc_sector - cc->iv_offset);
1175
1176         /* For skcipher we use only the first sg item */
1177         sg_in  = &dmreq->sg_in[0];
1178         sg_out = &dmreq->sg_out[0];
1179
1180         sg_init_table(sg_in, 1);
1181         sg_set_page(sg_in, bv_in.bv_page, cc->sector_size, bv_in.bv_offset);
1182
1183         sg_init_table(sg_out, 1);
1184         sg_set_page(sg_out, bv_out.bv_page, cc->sector_size, bv_out.bv_offset);
1185
1186         if (cc->iv_gen_ops) {
1187                 /* For READs use IV stored in integrity metadata */
1188                 if (cc->integrity_iv_size && bio_data_dir(ctx->bio_in) != WRITE) {
1189                         memcpy(org_iv, tag_iv, cc->integrity_iv_size);
1190                 } else {
1191                         r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, org_iv, dmreq);
1192                         if (r < 0)
1193                                 return r;
1194                         /* Store generated IV in integrity metadata */
1195                         if (cc->integrity_iv_size)
1196                                 memcpy(tag_iv, org_iv, cc->integrity_iv_size);
1197                 }
1198                 /* Working copy of IV, to be modified in crypto API */
1199                 memcpy(iv, org_iv, cc->iv_size);
1200         }
1201
1202         skcipher_request_set_crypt(req, sg_in, sg_out, cc->sector_size, iv);
1203
1204         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
1205                 r = crypto_skcipher_encrypt(req);
1206         else
1207                 r = crypto_skcipher_decrypt(req);
1208
1209         if (!r && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1210                 r = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv, dmreq);
1211
1212         bio_advance_iter(ctx->bio_in, &ctx->iter_in, cc->sector_size);
1213         bio_advance_iter(ctx->bio_out, &ctx->iter_out, cc->sector_size);
1214
1215         return r;
1216 }
1217
1218 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1219                                int error);
1220
1221 static void crypt_alloc_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1222                                      struct convert_context *ctx)
1223 {
1224         unsigned key_index = ctx->cc_sector & (cc->tfms_count - 1);
1225
1226         if (!ctx->r.req)
1227                 ctx->r.req = mempool_alloc(cc->req_pool, GFP_NOIO);
1228
1229         skcipher_request_set_tfm(ctx->r.req, cc->cipher_tfm.tfms[key_index]);
1230
1231         /*
1232          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1233          * requests if driver request queue is full.
1234          */
1235         skcipher_request_set_callback(ctx->r.req,
1236             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG | CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
1237             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req));
1238 }
1239
1240 static void crypt_alloc_req_aead(struct crypt_config *cc,
1241                                  struct convert_context *ctx)
1242 {
1243         if (!ctx->r.req_aead)
1244                 ctx->r.req_aead = mempool_alloc(cc->req_pool, GFP_NOIO);
1245
1246         aead_request_set_tfm(ctx->r.req_aead, cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1247
1248         /*
1249          * Use REQ_MAY_BACKLOG so a cipher driver internally backlogs
1250          * requests if driver request queue is full.
1251          */
1252         aead_request_set_callback(ctx->r.req_aead,
1253             CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG | CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
1254             kcryptd_async_done, dmreq_of_req(cc, ctx->r.req_aead));
1255 }
1256
1257 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
1258                             struct convert_context *ctx)
1259 {
1260         if (crypt_integrity_aead(cc))
1261                 crypt_alloc_req_aead(cc, ctx);
1262         else
1263                 crypt_alloc_req_skcipher(cc, ctx);
1264 }
1265
1266 static void crypt_free_req_skcipher(struct crypt_config *cc,
1267                                     struct skcipher_request *req, struct bio *base_bio)
1268 {
1269         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1270
1271         if ((struct skcipher_request *)(io + 1) != req)
1272                 mempool_free(req, cc->req_pool);
1273 }
1274
1275 static void crypt_free_req_aead(struct crypt_config *cc,
1276                                 struct aead_request *req, struct bio *base_bio)
1277 {
1278         struct dm_crypt_io *io = dm_per_bio_data(base_bio, cc->per_bio_data_size);
1279
1280         if ((struct aead_request *)(io + 1) != req)
1281                 mempool_free(req, cc->req_pool);
1282 }
1283
1284 static void crypt_free_req(struct crypt_config *cc, void *req, struct bio *base_bio)
1285 {
1286         if (crypt_integrity_aead(cc))
1287                 crypt_free_req_aead(cc, req, base_bio);
1288         else
1289                 crypt_free_req_skcipher(cc, req, base_bio);
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
1294  */
1295 static int crypt_convert(struct crypt_config *cc,
1296                          struct convert_context *ctx)
1297 {
1298         unsigned int tag_offset = 0;
1299         unsigned int sector_step = cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT;
1300         int r;
1301
1302         atomic_set(&ctx->cc_pending, 1);
1303
1304         while (ctx->iter_in.bi_size && ctx->iter_out.bi_size) {
1305
1306                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
1307                 atomic_inc(&ctx->cc_pending);
1308
1309                 if (crypt_integrity_aead(cc))
1310                         r = crypt_convert_block_aead(cc, ctx, ctx->r.req_aead, tag_offset);
1311                 else
1312                         r = crypt_convert_block_skcipher(cc, ctx, ctx->r.req, tag_offset);
1313
1314                 switch (r) {
1315                 /*
1316                  * The request was queued by a crypto driver
1317                  * but the driver request queue is full, let's wait.
1318                  */
1319                 case -EBUSY:
1320                         wait_for_completion(&ctx->restart);
1321                         reinit_completion(&ctx->restart);
1322                         /* fall through */
1323                 /*
1324                  * The request is queued and processed asynchronously,
1325                  * completion function kcryptd_async_done() will be called.
1326                  */
1327                 case -EINPROGRESS:
1328                         ctx->r.req = NULL;
1329                         ctx->cc_sector += sector_step;
1330                         tag_offset++;
1331                         continue;
1332                 /*
1333                  * The request was already processed (synchronously).
1334                  */
1335                 case 0:
1336                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1337                         ctx->cc_sector += sector_step;
1338                         tag_offset++;
1339                         cond_resched();
1340                         continue;
1341                 /*
1342                  * There was a data integrity error.
1343                  */
1344                 case -EBADMSG:
1345                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1346                         return -EILSEQ;
1347                 /*
1348                  * There was an error while processing the request.
1349                  */
1350                 default:
1351                         atomic_dec(&ctx->cc_pending);
1352                         return -EIO;
1353                 }
1354         }
1355
1356         return 0;
1357 }
1358
1359 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone);
1360
1361 /*
1362  * Generate a new unfragmented bio with the given size
1363  * This should never violate the device limitations (but only because
1364  * max_segment_size is being constrained to PAGE_SIZE).
1365  *
1366  * This function may be called concurrently. If we allocate from the mempool
1367  * concurrently, there is a possibility of deadlock. For example, if we have
1368  * mempool of 256 pages, two processes, each wanting 256, pages allocate from
1369  * the mempool concurrently, it may deadlock in a situation where both processes
1370  * have allocated 128 pages and the mempool is exhausted.
1371  *
1372  * In order to avoid this scenario we allocate the pages under a mutex.
1373  *
1374  * In order to not degrade performance with excessive locking, we try
1375  * non-blocking allocations without a mutex first but on failure we fallback
1376  * to blocking allocations with a mutex.
1377  */
1378 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size)
1379 {
1380         struct crypt_config *cc = io->cc;
1381         struct bio *clone;
1382         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1383         gfp_t gfp_mask = GFP_NOWAIT | __GFP_HIGHMEM;
1384         unsigned i, len, remaining_size;
1385         struct page *page;
1386
1387 retry:
1388         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1389                 mutex_lock(&cc->bio_alloc_lock);
1390
1391         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, cc->bs);
1392         if (!clone)
1393                 goto out;
1394
1395         clone_init(io, clone);
1396
1397         remaining_size = size;
1398
1399         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
1400                 page = mempool_alloc(cc->page_pool, gfp_mask);
1401                 if (!page) {
1402                         crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1403                         bio_put(clone);
1404                         gfp_mask |= __GFP_DIRECT_RECLAIM;
1405                         goto retry;
1406                 }
1407
1408                 len = (remaining_size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : remaining_size;
1409
1410                 bio_add_page(clone, page, len, 0);
1411
1412                 remaining_size -= len;
1413         }
1414
1415         /* Allocate space for integrity tags */
1416         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1417                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1418                 bio_put(clone);
1419                 clone = NULL;
1420         }
1421 out:
1422         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
1423                 mutex_unlock(&cc->bio_alloc_lock);
1424
1425         return clone;
1426 }
1427
1428 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
1429 {
1430         unsigned int i;
1431         struct bio_vec *bv;
1432
1433         bio_for_each_segment_all(bv, clone, i) {
1434                 BUG_ON(!bv->bv_page);
1435                 mempool_free(bv->bv_page, cc->page_pool);
1436                 bv->bv_page = NULL;
1437         }
1438 }
1439
1440 static void crypt_io_init(struct dm_crypt_io *io, struct crypt_config *cc,
1441                           struct bio *bio, sector_t sector)
1442 {
1443         io->cc = cc;
1444         io->base_bio = bio;
1445         io->sector = sector;
1446         io->error = 0;
1447         io->ctx.r.req = NULL;
1448         io->integrity_metadata = NULL;
1449         io->integrity_metadata_from_pool = false;
1450         atomic_set(&io->io_pending, 0);
1451 }
1452
1453 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
1454 {
1455         atomic_inc(&io->io_pending);
1456 }
1457
1458 /*
1459  * One of the bios was finished. Check for completion of
1460  * the whole request and correctly clean up the buffer.
1461  */
1462 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
1463 {
1464         struct crypt_config *cc = io->cc;
1465         struct bio *base_bio = io->base_bio;
1466         int error = io->error;
1467
1468         if (!atomic_dec_and_test(&io->io_pending))
1469                 return;
1470
1471         if (io->ctx.r.req)
1472                 crypt_free_req(cc, io->ctx.r.req, base_bio);
1473
1474         if (unlikely(io->integrity_metadata_from_pool))
1475                 mempool_free(io->integrity_metadata, io->cc->tag_pool);
1476         else
1477                 kfree(io->integrity_metadata);
1478
1479         base_bio->bi_error = error;
1480         bio_endio(base_bio);
1481 }
1482
1483 /*
1484  * kcryptd/kcryptd_io:
1485  *
1486  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
1487  * interrupt context.
1488  *
1489  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
1490  *
1491  * kcryptd_io performs the IO submission.
1492  *
1493  * They must be separated as otherwise the final stages could be
1494  * starved by new requests which can block in the first stages due
1495  * to memory allocation.
1496  *
1497  * The work is done per CPU global for all dm-crypt instances.
1498  * They should not depend on each other and do not block.
1499  */
1500 static void crypt_endio(struct bio *clone)
1501 {
1502         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
1503         struct crypt_config *cc = io->cc;
1504         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
1505         int error;
1506
1507         /*
1508          * free the processed pages
1509          */
1510         if (rw == WRITE)
1511                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1512
1513         error = clone->bi_error;
1514         bio_put(clone);
1515
1516         if (rw == READ && !error) {
1517                 kcryptd_queue_crypt(io);
1518                 return;
1519         }
1520
1521         if (unlikely(error))
1522                 io->error = error;
1523
1524         crypt_dec_pending(io);
1525 }
1526
1527 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
1528 {
1529         struct crypt_config *cc = io->cc;
1530
1531         clone->bi_private = io;
1532         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
1533         clone->bi_bdev    = cc->dev->bdev;
1534         clone->bi_opf     = io->base_bio->bi_opf;
1535 }
1536
1537 static int kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io, gfp_t gfp)
1538 {
1539         struct crypt_config *cc = io->cc;
1540         struct bio *clone;
1541
1542         /*
1543          * We need the original biovec array in order to decrypt
1544          * the whole bio data *afterwards* -- thanks to immutable
1545          * biovecs we don't need to worry about the block layer
1546          * modifying the biovec array; so leverage bio_clone_fast().
1547          */
1548         clone = bio_clone_fast(io->base_bio, gfp, cc->bs);
1549         if (!clone)
1550                 return 1;
1551
1552         crypt_inc_pending(io);
1553
1554         clone_init(io, clone);
1555         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1556
1557         if (dm_crypt_integrity_io_alloc(io, clone)) {
1558                 crypt_dec_pending(io);
1559                 bio_put(clone);
1560                 return 1;
1561         }
1562
1563         generic_make_request(clone);
1564         return 0;
1565 }
1566
1567 static void kcryptd_io_read_work(struct work_struct *work)
1568 {
1569         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1570
1571         crypt_inc_pending(io);
1572         if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOIO))
1573                 io->error = -ENOMEM;
1574         crypt_dec_pending(io);
1575 }
1576
1577 static void kcryptd_queue_read(struct dm_crypt_io *io)
1578 {
1579         struct crypt_config *cc = io->cc;
1580
1581         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io_read_work);
1582         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
1583 }
1584
1585 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
1586 {
1587         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1588
1589         generic_make_request(clone);
1590 }
1591
1592 #define crypt_io_from_node(node) rb_entry((node), struct dm_crypt_io, rb_node)
1593
1594 static int dmcrypt_write(void *data)
1595 {
1596         struct crypt_config *cc = data;
1597         struct dm_crypt_io *io;
1598
1599         while (1) {
1600                 struct rb_root write_tree;
1601                 struct blk_plug plug;
1602
1603                 DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
1604
1605                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1606 continue_locked:
1607
1608                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&cc->write_tree))
1609                         goto pop_from_list;
1610
1611                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1612                 __add_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1613
1614                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1615
1616                 if (unlikely(kthread_should_stop())) {
1617                         set_current_state(TASK_RUNNING);
1618                         remove_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1619                         break;
1620                 }
1621
1622                 schedule();
1623
1624                 set_current_state(TASK_RUNNING);
1625                 spin_lock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1626                 __remove_wait_queue(&cc->write_thread_wait, &wait);
1627                 goto continue_locked;
1628
1629 pop_from_list:
1630                 write_tree = cc->write_tree;
1631                 cc->write_tree = RB_ROOT;
1632                 spin_unlock_irq(&cc->write_thread_wait.lock);
1633
1634                 BUG_ON(rb_parent(write_tree.rb_node));
1635
1636                 /*
1637                  * Note: we cannot walk the tree here with rb_next because
1638                  * the structures may be freed when kcryptd_io_write is called.
1639                  */
1640                 blk_start_plug(&plug);
1641                 do {
1642                         io = crypt_io_from_node(rb_first(&write_tree));
1643                         rb_erase(&io->rb_node, &write_tree);
1644                         kcryptd_io_write(io);
1645                 } while (!RB_EMPTY_ROOT(&write_tree));
1646                 blk_finish_plug(&plug);
1647         }
1648         return 0;
1649 }
1650
1651 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io, int async)
1652 {
1653         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
1654         struct crypt_config *cc = io->cc;
1655         unsigned long flags;
1656         sector_t sector;
1657         struct rb_node **rbp, *parent;
1658
1659         if (unlikely(io->error < 0)) {
1660                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
1661                 bio_put(clone);
1662                 crypt_dec_pending(io);
1663                 return;
1664         }
1665
1666         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
1667         BUG_ON(io->ctx.iter_out.bi_size);
1668
1669         clone->bi_iter.bi_sector = cc->start + io->sector;
1670
1671         if (likely(!async) && test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags)) {
1672                 generic_make_request(clone);
1673                 return;
1674         }
1675
1676         spin_lock_irqsave(&cc->write_thread_wait.lock, flags);
1677         rbp = &cc->write_tree.rb_node;
1678         parent = NULL;
1679         sector = io->sector;
1680         while (*rbp) {
1681                 parent = *rbp;
1682                 if (sector < crypt_io_from_node(parent)->sector)
1683                         rbp = &(*rbp)->rb_left;
1684                 else
1685                         rbp = &(*rbp)->rb_right;
1686         }
1687         rb_link_node(&io->rb_node, parent, rbp);
1688         rb_insert_color(&io->rb_node, &cc->write_tree);
1689
1690         wake_up_locked(&cc->write_thread_wait);
1691         spin_unlock_irqrestore(&cc->write_thread_wait.lock, flags);
1692 }
1693
1694 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
1695 {
1696         struct crypt_config *cc = io->cc;
1697         struct bio *clone;
1698         int crypt_finished;
1699         sector_t sector = io->sector;
1700         int r;
1701
1702         /*
1703          * Prevent io from disappearing until this function completes.
1704          */
1705         crypt_inc_pending(io);
1706         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, NULL, io->base_bio, sector);
1707
1708         clone = crypt_alloc_buffer(io, io->base_bio->bi_iter.bi_size);
1709         if (unlikely(!clone)) {
1710                 io->error = -EIO;
1711                 goto dec;
1712         }
1713
1714         io->ctx.bio_out = clone;
1715         io->ctx.iter_out = clone->bi_iter;
1716
1717         sector += bio_sectors(clone);
1718
1719         crypt_inc_pending(io);
1720         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1721         if (r < 0)
1722                 io->error = r;
1723         crypt_finished = atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending);
1724
1725         /* Encryption was already finished, submit io now */
1726         if (crypt_finished) {
1727                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 0);
1728                 io->sector = sector;
1729         }
1730
1731 dec:
1732         crypt_dec_pending(io);
1733 }
1734
1735 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io)
1736 {
1737         crypt_dec_pending(io);
1738 }
1739
1740 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
1741 {
1742         struct crypt_config *cc = io->cc;
1743         int r = 0;
1744
1745         crypt_inc_pending(io);
1746
1747         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
1748                            io->sector);
1749
1750         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
1751         if (r < 0)
1752                 io->error = r;
1753
1754         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.cc_pending))
1755                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1756
1757         crypt_dec_pending(io);
1758 }
1759
1760 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
1761                                int error)
1762 {
1763         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
1764         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
1765         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
1766         struct crypt_config *cc = io->cc;
1767
1768         /*
1769          * A request from crypto driver backlog is going to be processed now,
1770          * finish the completion and continue in crypt_convert().
1771          * (Callback will be called for the second time for this request.)
1772          */
1773         if (error == -EINPROGRESS) {
1774                 complete(&ctx->restart);
1775                 return;
1776         }
1777
1778         if (!error && cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->post)
1779                 error = cc->iv_gen_ops->post(cc, org_iv_of_dmreq(cc, dmreq), dmreq);
1780
1781         if (error == -EBADMSG) {
1782                 DMERR_LIMIT("INTEGRITY AEAD ERROR, sector %llu",
1783                             (unsigned long long)le64_to_cpu(*org_sector_of_dmreq(cc, dmreq)));
1784                 io->error = -EILSEQ;
1785         } else if (error < 0)
1786                 io->error = -EIO;
1787
1788         crypt_free_req(cc, req_of_dmreq(cc, dmreq), io->base_bio);
1789
1790         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->cc_pending))
1791                 return;
1792
1793         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1794                 kcryptd_crypt_read_done(io);
1795         else
1796                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, 1);
1797 }
1798
1799 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
1800 {
1801         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
1802
1803         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1804                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
1805         else
1806                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
1807 }
1808
1809 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
1810 {
1811         struct crypt_config *cc = io->cc;
1812
1813         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
1814         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
1815 }
1816
1817 static void crypt_free_tfms_aead(struct crypt_config *cc)
1818 {
1819         if (!cc->cipher_tfm.tfms_aead)
1820                 return;
1821
1822         if (cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1823                 crypto_free_aead(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1824                 cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = NULL;
1825         }
1826
1827         kfree(cc->cipher_tfm.tfms_aead);
1828         cc->cipher_tfm.tfms_aead = NULL;
1829 }
1830
1831 static void crypt_free_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc)
1832 {
1833         unsigned i;
1834
1835         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1836                 return;
1837
1838         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++)
1839                 if (cc->cipher_tfm.tfms[i] && !IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1840                         crypto_free_skcipher(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1841                         cc->cipher_tfm.tfms[i] = NULL;
1842                 }
1843
1844         kfree(cc->cipher_tfm.tfms);
1845         cc->cipher_tfm.tfms = NULL;
1846 }
1847
1848 static void crypt_free_tfms(struct crypt_config *cc)
1849 {
1850         if (crypt_integrity_aead(cc))
1851                 crypt_free_tfms_aead(cc);
1852         else
1853                 crypt_free_tfms_skcipher(cc);
1854 }
1855
1856 static int crypt_alloc_tfms_skcipher(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1857 {
1858         unsigned i;
1859         int err;
1860
1861         cc->cipher_tfm.tfms = kzalloc(cc->tfms_count *
1862                                       sizeof(struct crypto_skcipher *), GFP_KERNEL);
1863         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1864                 return -ENOMEM;
1865
1866         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1867                 cc->cipher_tfm.tfms[i] = crypto_alloc_skcipher(ciphermode, 0, 0);
1868                 if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i])) {
1869                         err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms[i]);
1870                         crypt_free_tfms(cc);
1871                         return err;
1872                 }
1873         }
1874
1875         return 0;
1876 }
1877
1878 static int crypt_alloc_tfms_aead(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1879 {
1880         int err;
1881
1882         cc->cipher_tfm.tfms = kmalloc(sizeof(struct crypto_aead *), GFP_KERNEL);
1883         if (!cc->cipher_tfm.tfms)
1884                 return -ENOMEM;
1885
1886         cc->cipher_tfm.tfms_aead[0] = crypto_alloc_aead(ciphermode, 0, 0);
1887         if (IS_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0])) {
1888                 err = PTR_ERR(cc->cipher_tfm.tfms_aead[0]);
1889                 crypt_free_tfms(cc);
1890                 return err;
1891         }
1892
1893         return 0;
1894 }
1895
1896 static int crypt_alloc_tfms(struct crypt_config *cc, char *ciphermode)
1897 {
1898         if (crypt_integrity_aead(cc))
1899                 return crypt_alloc_tfms_aead(cc, ciphermode);
1900         else
1901                 return crypt_alloc_tfms_skcipher(cc, ciphermode);
1902 }
1903
1904 static unsigned crypt_subkey_size(struct crypt_config *cc)
1905 {
1906         return (cc->key_size - cc->key_extra_size) >> ilog2(cc->tfms_count);
1907 }
1908
1909 static unsigned crypt_authenckey_size(struct crypt_config *cc)
1910 {
1911         return crypt_subkey_size(cc) + RTA_SPACE(sizeof(struct crypto_authenc_key_param));
1912 }
1913
1914 /*
1915  * If AEAD is composed like authenc(hmac(sha256),xts(aes)),
1916  * the key must be for some reason in special format.
1917  * This funcion converts cc->key to this special format.
1918  */
1919 static void crypt_copy_authenckey(char *p, const void *key,
1920                                   unsigned enckeylen, unsigned authkeylen)
1921 {
1922         struct crypto_authenc_key_param *param;
1923         struct rtattr *rta;
1924
1925         rta = (struct rtattr *)p;
1926         param = RTA_DATA(rta);
1927         param->enckeylen = cpu_to_be32(enckeylen);
1928         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
1929         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
1930         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
1931         memcpy(p, key + enckeylen, authkeylen);
1932         p += authkeylen;
1933         memcpy(p, key, enckeylen);
1934 }
1935
1936 static int crypt_setkey(struct crypt_config *cc)
1937 {
1938         unsigned subkey_size;
1939         int err = 0, i, r;
1940
1941         /* Ignore extra keys (which are used for IV etc) */
1942         subkey_size = crypt_subkey_size(cc);
1943
1944         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1945                 crypt_copy_authenckey(cc->authenc_key, cc->key,
1946                                       subkey_size - cc->key_mac_size,
1947                                       cc->key_mac_size);
1948         for (i = 0; i < cc->tfms_count; i++) {
1949                 if (crypt_integrity_hmac(cc))
1950                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1951                                 cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1952                 else if (crypt_integrity_aead(cc))
1953                         r = crypto_aead_setkey(cc->cipher_tfm.tfms_aead[i],
1954                                                cc->key + (i * subkey_size),
1955                                                subkey_size);
1956                 else
1957                         r = crypto_skcipher_setkey(cc->cipher_tfm.tfms[i],
1958                                                    cc->key + (i * subkey_size),
1959                                                    subkey_size);
1960                 if (r)
1961                         err = r;
1962         }
1963
1964         if (crypt_integrity_hmac(cc))
1965                 memzero_explicit(cc->authenc_key, crypt_authenckey_size(cc));
1966
1967         return err;
1968 }
1969
1970 #ifdef CONFIG_KEYS
1971
1972 static bool contains_whitespace(const char *str)
1973 {
1974         while (*str)
1975                 if (isspace(*str++))
1976                         return true;
1977         return false;
1978 }
1979
1980 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
1981 {
1982         char *new_key_string, *key_desc;
1983         int ret;
1984         struct key *key;
1985         const struct user_key_payload *ukp;
1986
1987         /*
1988          * Reject key_string with whitespace. dm core currently lacks code for
1989          * proper whitespace escaping in arguments on DM_TABLE_STATUS path.
1990          */
1991         if (contains_whitespace(key_string)) {
1992                 DMERR("whitespace chars not allowed in key string");
1993                 return -EINVAL;
1994         }
1995
1996         /* look for next ':' separating key_type from key_description */
1997         key_desc = strpbrk(key_string, ":");
1998         if (!key_desc || key_desc == key_string || !strlen(key_desc + 1))
1999                 return -EINVAL;
2000
2001         if (strncmp(key_string, "logon:", key_desc - key_string + 1) &&
2002             strncmp(key_string, "user:", key_desc - key_string + 1))
2003                 return -EINVAL;
2004
2005         new_key_string = kstrdup(key_string, GFP_KERNEL);
2006         if (!new_key_string)
2007                 return -ENOMEM;
2008
2009         key = request_key(key_string[0] == 'l' ? &key_type_logon : &key_type_user,
2010                           key_desc + 1, NULL);
2011         if (IS_ERR(key)) {
2012                 kzfree(new_key_string);
2013                 return PTR_ERR(key);
2014         }
2015
2016         down_read(&key->sem);
2017
2018         ukp = user_key_payload_locked(key);
2019         if (!ukp) {
2020                 up_read(&key->sem);
2021                 key_put(key);
2022                 kzfree(new_key_string);
2023                 return -EKEYREVOKED;
2024         }
2025
2026         if (cc->key_size != ukp->datalen) {
2027                 up_read(&key->sem);
2028                 key_put(key);
2029                 kzfree(new_key_string);
2030                 return -EINVAL;
2031         }
2032
2033         memcpy(cc->key, ukp->data, cc->key_size);
2034
2035         up_read(&key->sem);
2036         key_put(key);
2037
2038         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2039         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2040
2041         ret = crypt_setkey(cc);
2042
2043         /* wipe the kernel key payload copy in each case */
2044         memset(cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2045
2046         if (!ret) {
2047                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2048                 kzfree(cc->key_string);
2049                 cc->key_string = new_key_string;
2050         } else
2051                 kzfree(new_key_string);
2052
2053         return ret;
2054 }
2055
2056 static int get_key_size(char **key_string)
2057 {
2058         char *colon, dummy;
2059         int ret;
2060
2061         if (*key_string[0] != ':')
2062                 return strlen(*key_string) >> 1;
2063
2064         /* look for next ':' in key string */
2065         colon = strpbrk(*key_string + 1, ":");
2066         if (!colon)
2067                 return -EINVAL;
2068
2069         if (sscanf(*key_string + 1, "%u%c", &ret, &dummy) != 2 || dummy != ':')
2070                 return -EINVAL;
2071
2072         *key_string = colon;
2073
2074         /* remaining key string should be :<logon|user>:<key_desc> */
2075
2076         return ret;
2077 }
2078
2079 #else
2080
2081 static int crypt_set_keyring_key(struct crypt_config *cc, const char *key_string)
2082 {
2083         return -EINVAL;
2084 }
2085
2086 static int get_key_size(char **key_string)
2087 {
2088         return (*key_string[0] == ':') ? -EINVAL : strlen(*key_string) >> 1;
2089 }
2090
2091 #endif
2092
2093 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
2094 {
2095         int r = -EINVAL;
2096         int key_string_len = strlen(key);
2097
2098         /* Hyphen (which gives a key_size of zero) means there is no key. */
2099         if (!cc->key_size && strcmp(key, "-"))
2100                 goto out;
2101
2102         /* ':' means the key is in kernel keyring, short-circuit normal key processing */
2103         if (key[0] == ':') {
2104                 r = crypt_set_keyring_key(cc, key + 1);
2105                 goto out;
2106         }
2107
2108         /* clear the flag since following operations may invalidate previously valid key */
2109         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2110
2111         /* wipe references to any kernel keyring key */
2112         kzfree(cc->key_string);
2113         cc->key_string = NULL;
2114
2115         /* Decode key from its hex representation. */
2116         if (cc->key_size && hex2bin(cc->key, key, cc->key_size) < 0)
2117                 goto out;
2118
2119         r = crypt_setkey(cc);
2120         if (!r)
2121                 set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2122
2123 out:
2124         /* Hex key string not needed after here, so wipe it. */
2125         memset(key, '0', key_string_len);
2126
2127         return r;
2128 }
2129
2130 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
2131 {
2132         int r;
2133
2134         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
2135         get_random_bytes(&cc->key, cc->key_size);
2136         kzfree(cc->key_string);
2137         cc->key_string = NULL;
2138         r = crypt_setkey(cc);
2139         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
2140
2141         return r;
2142 }
2143
2144 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
2145 {
2146         struct crypt_config *cc = ti->private;
2147
2148         ti->private = NULL;
2149
2150         if (!cc)
2151                 return;
2152
2153         if (cc->write_thread)
2154                 kthread_stop(cc->write_thread);
2155
2156         if (cc->io_queue)
2157                 destroy_workqueue(cc->io_queue);
2158         if (cc->crypt_queue)
2159                 destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
2160
2161         crypt_free_tfms(cc);
2162
2163         if (cc->bs)
2164                 bioset_free(cc->bs);
2165
2166         mempool_destroy(cc->page_pool);
2167         mempool_destroy(cc->req_pool);
2168         mempool_destroy(cc->tag_pool);
2169
2170         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
2171                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
2172
2173         if (cc->dev)
2174                 dm_put_device(ti, cc->dev);
2175
2176         kzfree(cc->cipher);
2177         kzfree(cc->cipher_string);
2178         kzfree(cc->key_string);
2179         kzfree(cc->cipher_auth);
2180         kzfree(cc->authenc_key);
2181
2182         /* Must zero key material before freeing */
2183         kzfree(cc);
2184 }
2185
2186 static int crypt_ctr_ivmode(struct dm_target *ti, const char *ivmode)
2187 {
2188         struct crypt_config *cc = ti->private;
2189
2190         if (crypt_integrity_aead(cc))
2191                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2192         else
2193                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2194
2195         if (cc->iv_size)
2196                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
2197                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
2198                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
2199         else if (ivmode) {
2200                 DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
2201                 ivmode = NULL;
2202         }
2203
2204         /* Choose ivmode, see comments at iv code. */
2205         if (ivmode == NULL)
2206                 cc->iv_gen_ops = NULL;
2207         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
2208                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
2209         else if (strcmp(ivmode, "plain64") == 0)
2210                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain64_ops;
2211         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
2212                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
2213         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
2214                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
2215         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
2216                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
2217         else if (strcmp(ivmode, "lmk") == 0) {
2218                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_lmk_ops;
2219                 /*
2220                  * Version 2 and 3 is recognised according
2221                  * to length of provided multi-key string.
2222                  * If present (version 3), last key is used as IV seed.
2223                  * All keys (including IV seed) are always the same size.
2224                  */
2225                 if (cc->key_size % cc->key_parts) {
2226                         cc->key_parts++;
2227                         cc->key_extra_size = cc->key_size / cc->key_parts;
2228                 }
2229         } else if (strcmp(ivmode, "tcw") == 0) {
2230                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_tcw_ops;
2231                 cc->key_parts += 2; /* IV + whitening */
2232                 cc->key_extra_size = cc->iv_size + TCW_WHITENING_SIZE;
2233         } else if (strcmp(ivmode, "random") == 0) {
2234                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_random_ops;
2235                 /* Need storage space in integrity fields. */
2236                 cc->integrity_iv_size = cc->iv_size;
2237         } else {
2238                 ti->error = "Invalid IV mode";
2239                 return -EINVAL;
2240         }
2241
2242         return 0;
2243 }
2244
2245 /*
2246  * Workaround to parse cipher algorithm from crypto API spec.
2247  * The cc->cipher is currently used only in ESSIV.
2248  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2249  */
2250 static int crypt_ctr_blkdev_cipher(struct crypt_config *cc)
2251 {
2252         const char *alg_name = NULL;
2253         char *start, *end;
2254
2255         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2256                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_aead_tfm(any_tfm_aead(cc)));
2257                 if (!alg_name)
2258                         return -EINVAL;
2259                 if (crypt_integrity_hmac(cc)) {
2260                         alg_name = strchr(alg_name, ',');
2261                         if (!alg_name)
2262                                 return -EINVAL;
2263                 }
2264                 alg_name++;
2265         } else {
2266                 alg_name = crypto_tfm_alg_name(crypto_skcipher_tfm(any_tfm(cc)));
2267                 if (!alg_name)
2268                         return -EINVAL;
2269         }
2270
2271         start = strchr(alg_name, '(');
2272         end = strchr(alg_name, ')');
2273
2274         if (!start && !end) {
2275                 cc->cipher = kstrdup(alg_name, GFP_KERNEL);
2276                 return cc->cipher ? 0 : -ENOMEM;
2277         }
2278
2279         if (!start || !end || ++start >= end)
2280                 return -EINVAL;
2281
2282         cc->cipher = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2283         if (!cc->cipher)
2284                 return -ENOMEM;
2285
2286         strncpy(cc->cipher, start, end - start);
2287
2288         return 0;
2289 }
2290
2291 /*
2292  * Workaround to parse HMAC algorithm from AEAD crypto API spec.
2293  * The HMAC is needed to calculate tag size (HMAC digest size).
2294  * This should be probably done by crypto-api calls (once available...)
2295  */
2296 static int crypt_ctr_auth_cipher(struct crypt_config *cc, char *cipher_api)
2297 {
2298         char *start, *end, *mac_alg = NULL;
2299         struct crypto_ahash *mac;
2300
2301         if (!strstarts(cipher_api, "authenc("))
2302                 return 0;
2303
2304         start = strchr(cipher_api, '(');
2305         end = strchr(cipher_api, ',');
2306         if (!start || !end || ++start > end)
2307                 return -EINVAL;
2308
2309         mac_alg = kzalloc(end - start + 1, GFP_KERNEL);
2310         if (!mac_alg)
2311                 return -ENOMEM;
2312         strncpy(mac_alg, start, end - start);
2313
2314         mac = crypto_alloc_ahash(mac_alg, 0, 0);
2315         kfree(mac_alg);
2316
2317         if (IS_ERR(mac))
2318                 return PTR_ERR(mac);
2319
2320         cc->key_mac_size = crypto_ahash_digestsize(mac);
2321         crypto_free_ahash(mac);
2322
2323         cc->authenc_key = kmalloc(crypt_authenckey_size(cc), GFP_KERNEL);
2324         if (!cc->authenc_key)
2325                 return -ENOMEM;
2326
2327         return 0;
2328 }
2329
2330 static int crypt_ctr_cipher_new(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2331                                 char **ivmode, char **ivopts)
2332 {
2333         struct crypt_config *cc = ti->private;
2334         char *tmp, *cipher_api;
2335         int ret = -EINVAL;
2336
2337         cc->tfms_count = 1;
2338
2339         /*
2340          * New format (capi: prefix)
2341          * capi:cipher_api_spec-iv:ivopts
2342          */
2343         tmp = &cipher_in[strlen("capi:")];
2344         cipher_api = strsep(&tmp, "-");
2345         *ivmode = strsep(&tmp, ":");
2346         *ivopts = tmp;
2347
2348         if (*ivmode && !strcmp(*ivmode, "lmk"))
2349                 cc->tfms_count = 64;
2350
2351         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2352
2353         /* Allocate cipher */
2354         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2355         if (ret < 0) {
2356                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2357                 return ret;
2358         }
2359
2360         /* Alloc AEAD, can be used only in new format. */
2361         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2362                 ret = crypt_ctr_auth_cipher(cc, cipher_api);
2363                 if (ret < 0) {
2364                         ti->error = "Invalid AEAD cipher spec";
2365                         return -ENOMEM;
2366                 }
2367                 cc->iv_size = crypto_aead_ivsize(any_tfm_aead(cc));
2368         } else
2369                 cc->iv_size = crypto_skcipher_ivsize(any_tfm(cc));
2370
2371         ret = crypt_ctr_blkdev_cipher(cc);
2372         if (ret < 0) {
2373                 ti->error = "Cannot allocate cipher string";
2374                 return -ENOMEM;
2375         }
2376
2377         return 0;
2378 }
2379
2380 static int crypt_ctr_cipher_old(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key,
2381                                 char **ivmode, char **ivopts)
2382 {
2383         struct crypt_config *cc = ti->private;
2384         char *tmp, *cipher, *chainmode, *keycount;
2385         char *cipher_api = NULL;
2386         int ret = -EINVAL;
2387         char dummy;
2388
2389         if (strchr(cipher_in, '(') || crypt_integrity_aead(cc)) {
2390                 ti->error = "Bad cipher specification";
2391                 return -EINVAL;
2392         }
2393
2394         /*
2395          * Legacy dm-crypt cipher specification
2396          * cipher[:keycount]-mode-iv:ivopts
2397          */
2398         tmp = cipher_in;
2399         keycount = strsep(&tmp, "-");
2400         cipher = strsep(&keycount, ":");
2401
2402         if (!keycount)
2403                 cc->tfms_count = 1;
2404         else if (sscanf(keycount, "%u%c", &cc->tfms_count, &dummy) != 1 ||
2405                  !is_power_of_2(cc->tfms_count)) {
2406                 ti->error = "Bad cipher key count specification";
2407                 return -EINVAL;
2408         }
2409         cc->key_parts = cc->tfms_count;
2410
2411         cc->cipher = kstrdup(cipher, GFP_KERNEL);
2412         if (!cc->cipher)
2413                 goto bad_mem;
2414
2415         chainmode = strsep(&tmp, "-");
2416         *ivopts = strsep(&tmp, "-");
2417         *ivmode = strsep(&*ivopts, ":");
2418
2419         if (tmp)
2420                 DMWARN("Ignoring unexpected additional cipher options");
2421
2422         /*
2423          * For compatibility with the original dm-crypt mapping format, if
2424          * only the cipher name is supplied, use cbc-plain.
2425          */
2426         if (!chainmode || (!strcmp(chainmode, "plain") && !*ivmode)) {
2427                 chainmode = "cbc";
2428                 *ivmode = "plain";
2429         }
2430
2431         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !*ivmode) {
2432                 ti->error = "IV mechanism required";
2433                 return -EINVAL;
2434         }
2435
2436         cipher_api = kmalloc(CRYPTO_MAX_ALG_NAME, GFP_KERNEL);
2437         if (!cipher_api)
2438                 goto bad_mem;
2439
2440         ret = snprintf(cipher_api, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
2441                        "%s(%s)", chainmode, cipher);
2442         if (ret < 0) {
2443                 kfree(cipher_api);
2444                 goto bad_mem;
2445         }
2446
2447         /* Allocate cipher */
2448         ret = crypt_alloc_tfms(cc, cipher_api);
2449         if (ret < 0) {
2450                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
2451                 kfree(cipher_api);
2452                 return ret;
2453         }
2454
2455         return 0;
2456 bad_mem:
2457         ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2458         return -ENOMEM;
2459 }
2460
2461 static int crypt_ctr_cipher(struct dm_target *ti, char *cipher_in, char *key)
2462 {
2463         struct crypt_config *cc = ti->private;
2464         char *ivmode = NULL, *ivopts = NULL;
2465         int ret;
2466
2467         cc->cipher_string = kstrdup(cipher_in, GFP_KERNEL);
2468         if (!cc->cipher_string) {
2469                 ti->error = "Cannot allocate cipher strings";
2470                 return -ENOMEM;
2471         }
2472
2473         if (strstarts(cipher_in, "capi:"))
2474                 ret = crypt_ctr_cipher_new(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2475         else
2476                 ret = crypt_ctr_cipher_old(ti, cipher_in, key, &ivmode, &ivopts);
2477         if (ret)
2478                 return ret;
2479
2480         /* Initialize IV */
2481         ret = crypt_ctr_ivmode(ti, ivmode);
2482         if (ret < 0)
2483                 return ret;
2484
2485         /* Initialize and set key */
2486         ret = crypt_set_key(cc, key);
2487         if (ret < 0) {
2488                 ti->error = "Error decoding and setting key";
2489                 return ret;
2490         }
2491
2492         /* Allocate IV */
2493         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr) {
2494                 ret = cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts);
2495                 if (ret < 0) {
2496                         ti->error = "Error creating IV";
2497                         return ret;
2498                 }
2499         }
2500
2501         /* Initialize IV (set keys for ESSIV etc) */
2502         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init) {
2503                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2504                 if (ret < 0) {
2505                         ti->error = "Error initialising IV";
2506                         return ret;
2507                 }
2508         }
2509
2510         return ret;
2511 }
2512
2513 static int crypt_ctr_optional(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2514 {
2515         struct crypt_config *cc = ti->private;
2516         struct dm_arg_set as;
2517         static struct dm_arg _args[] = {
2518                 {0, 6, "Invalid number of feature args"},
2519         };
2520         unsigned int opt_params, val;
2521         const char *opt_string, *sval;
2522         char dummy;
2523         int ret;
2524
2525         /* Optional parameters */
2526         as.argc = argc;
2527         as.argv = argv;
2528
2529         ret = dm_read_arg_group(_args, &as, &opt_params, &ti->error);
2530         if (ret)
2531                 return ret;
2532
2533         while (opt_params--) {
2534                 opt_string = dm_shift_arg(&as);
2535                 if (!opt_string) {
2536                         ti->error = "Not enough feature arguments";
2537                         return -EINVAL;
2538                 }
2539
2540                 if (!strcasecmp(opt_string, "allow_discards"))
2541                         ti->num_discard_bios = 1;
2542
2543                 else if (!strcasecmp(opt_string, "same_cpu_crypt"))
2544                         set_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2545
2546                 else if (!strcasecmp(opt_string, "submit_from_crypt_cpus"))
2547                         set_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2548                 else if (sscanf(opt_string, "integrity:%u:", &val) == 1) {
2549                         if (val == 0 || val > MAX_TAG_SIZE) {
2550                                 ti->error = "Invalid integrity arguments";
2551                                 return -EINVAL;
2552                         }
2553                         cc->on_disk_tag_size = val;
2554                         sval = strchr(opt_string + strlen("integrity:"), ':') + 1;
2555                         if (!strcasecmp(sval, "aead")) {
2556                                 set_bit(CRYPT_MODE_INTEGRITY_AEAD, &cc->cipher_flags);
2557                         } else  if (strcasecmp(sval, "none")) {
2558                                 ti->error = "Unknown integrity profile";
2559                                 return -EINVAL;
2560                         }
2561
2562                         cc->cipher_auth = kstrdup(sval, GFP_KERNEL);
2563                         if (!cc->cipher_auth)
2564                                 return -ENOMEM;
2565                 } else if (sscanf(opt_string, "sector_size:%hu%c", &cc->sector_size, &dummy) == 1) {
2566                         if (cc->sector_size < (1 << SECTOR_SHIFT) ||
2567                             cc->sector_size > 4096 ||
2568                             (cc->sector_size & (cc->sector_size - 1))) {
2569                                 ti->error = "Invalid feature value for sector_size";
2570                                 return -EINVAL;
2571                         }
2572                         cc->sector_shift = __ffs(cc->sector_size) - SECTOR_SHIFT;
2573                 } else if (!strcasecmp(opt_string, "iv_large_sectors"))
2574                         set_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2575                 else {
2576                         ti->error = "Invalid feature arguments";
2577                         return -EINVAL;
2578                 }
2579         }
2580
2581         return 0;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * Construct an encryption mapping:
2586  * <cipher> [<key>|:<key_size>:<user|logon>:<key_description>] <iv_offset> <dev_path> <start>
2587  */
2588 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
2589 {
2590         struct crypt_config *cc;
2591         int key_size;
2592         unsigned int align_mask;
2593         unsigned long long tmpll;
2594         int ret;
2595         size_t iv_size_padding, additional_req_size;
2596         char dummy;
2597
2598         if (argc < 5) {
2599                 ti->error = "Not enough arguments";
2600                 return -EINVAL;
2601         }
2602
2603         key_size = get_key_size(&argv[1]);
2604         if (key_size < 0) {
2605                 ti->error = "Cannot parse key size";
2606                 return -EINVAL;
2607         }
2608
2609         cc = kzalloc(sizeof(*cc) + key_size * sizeof(u8), GFP_KERNEL);
2610         if (!cc) {
2611                 ti->error = "Cannot allocate encryption context";
2612                 return -ENOMEM;
2613         }
2614         cc->key_size = key_size;
2615         cc->sector_size = (1 << SECTOR_SHIFT);
2616         cc->sector_shift = 0;
2617
2618         ti->private = cc;
2619
2620         /* Optional parameters need to be read before cipher constructor */
2621         if (argc > 5) {
2622                 ret = crypt_ctr_optional(ti, argc - 5, &argv[5]);
2623                 if (ret)
2624                         goto bad;
2625         }
2626
2627         ret = crypt_ctr_cipher(ti, argv[0], argv[1]);
2628         if (ret < 0)
2629                 goto bad;
2630
2631         if (crypt_integrity_aead(cc)) {
2632                 cc->dmreq_start = sizeof(struct aead_request);
2633                 cc->dmreq_start += crypto_aead_reqsize(any_tfm_aead(cc));
2634                 align_mask = crypto_aead_alignmask(any_tfm_aead(cc));
2635         } else {
2636                 cc->dmreq_start = sizeof(struct skcipher_request);
2637                 cc->dmreq_start += crypto_skcipher_reqsize(any_tfm(cc));
2638                 align_mask = crypto_skcipher_alignmask(any_tfm(cc));
2639         }
2640         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, __alignof__(struct dm_crypt_request));
2641
2642         if (align_mask < CRYPTO_MINALIGN) {
2643                 /* Allocate the padding exactly */
2644                 iv_size_padding = -(cc->dmreq_start + sizeof(struct dm_crypt_request))
2645                                 & align_mask;
2646         } else {
2647                 /*
2648                  * If the cipher requires greater alignment than kmalloc
2649                  * alignment, we don't know the exact position of the
2650                  * initialization vector. We must assume worst case.
2651                  */
2652                 iv_size_padding = align_mask;
2653         }
2654
2655         ret = -ENOMEM;
2656
2657         /*  ...| IV + padding | original IV | original sec. number | bio tag offset | */
2658         additional_req_size = sizeof(struct dm_crypt_request) +
2659                 iv_size_padding + cc->iv_size +
2660                 cc->iv_size +
2661                 sizeof(uint64_t) +
2662                 sizeof(unsigned int);
2663
2664         cc->req_pool = mempool_create_kmalloc_pool(MIN_IOS, cc->dmreq_start + additional_req_size);
2665         if (!cc->req_pool) {
2666                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
2667                 goto bad;
2668         }
2669
2670         cc->per_bio_data_size = ti->per_io_data_size =
2671                 ALIGN(sizeof(struct dm_crypt_io) + cc->dmreq_start + additional_req_size,
2672                       ARCH_KMALLOC_MINALIGN);
2673
2674         cc->page_pool = mempool_create_page_pool(BIO_MAX_PAGES, 0);
2675         if (!cc->page_pool) {
2676                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
2677                 goto bad;
2678         }
2679
2680         cc->bs = bioset_create(MIN_IOS, 0);
2681         if (!cc->bs) {
2682                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
2683                 goto bad;
2684         }
2685
2686         mutex_init(&cc->bio_alloc_lock);
2687
2688         ret = -EINVAL;
2689         if ((sscanf(argv[2], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) ||
2690             (tmpll & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1))) {
2691                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
2692                 goto bad;
2693         }
2694         cc->iv_offset = tmpll;
2695
2696         ret = dm_get_device(ti, argv[3], dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev);
2697         if (ret) {
2698                 ti->error = "Device lookup failed";
2699                 goto bad;
2700         }
2701
2702         ret = -EINVAL;
2703         if (sscanf(argv[4], "%llu%c", &tmpll, &dummy) != 1) {
2704                 ti->error = "Invalid device sector";
2705                 goto bad;
2706         }
2707         cc->start = tmpll;
2708
2709         if (crypt_integrity_aead(cc) || cc->integrity_iv_size) {
2710                 ret = crypt_integrity_ctr(cc, ti);
2711                 if (ret)
2712                         goto bad;
2713
2714                 cc->tag_pool_max_sectors = POOL_ENTRY_SIZE / cc->on_disk_tag_size;
2715                 if (!cc->tag_pool_max_sectors)
2716                         cc->tag_pool_max_sectors = 1;
2717
2718                 cc->tag_pool = mempool_create_kmalloc_pool(MIN_IOS,
2719                         cc->tag_pool_max_sectors * cc->on_disk_tag_size);
2720                 if (!cc->tag_pool) {
2721                         ti->error = "Cannot allocate integrity tags mempool";
2722                         goto bad;
2723                 }
2724
2725                 cc->tag_pool_max_sectors <<= cc->sector_shift;
2726         }
2727
2728         ret = -ENOMEM;
2729         cc->io_queue = alloc_workqueue("kcryptd_io", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2730         if (!cc->io_queue) {
2731                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
2732                 goto bad;
2733         }
2734
2735         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2736                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd", WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM, 1);
2737         else
2738                 cc->crypt_queue = alloc_workqueue("kcryptd",
2739                                                   WQ_HIGHPRI | WQ_CPU_INTENSIVE | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_UNBOUND,
2740                                                   num_online_cpus());
2741         if (!cc->crypt_queue) {
2742                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
2743                 goto bad;
2744         }
2745
2746         init_waitqueue_head(&cc->write_thread_wait);
2747         cc->write_tree = RB_ROOT;
2748
2749         cc->write_thread = kthread_create(dmcrypt_write, cc, "dmcrypt_write");
2750         if (IS_ERR(cc->write_thread)) {
2751                 ret = PTR_ERR(cc->write_thread);
2752                 cc->write_thread = NULL;
2753                 ti->error = "Couldn't spawn write thread";
2754                 goto bad;
2755         }
2756         wake_up_process(cc->write_thread);
2757
2758         ti->num_flush_bios = 1;
2759
2760         return 0;
2761
2762 bad:
2763         crypt_dtr(ti);
2764         return ret;
2765 }
2766
2767 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
2768 {
2769         struct dm_crypt_io *io;
2770         struct crypt_config *cc = ti->private;
2771
2772         /*
2773          * If bio is REQ_PREFLUSH or REQ_OP_DISCARD, just bypass crypt queues.
2774          * - for REQ_PREFLUSH device-mapper core ensures that no IO is in-flight
2775          * - for REQ_OP_DISCARD caller must use flush if IO ordering matters
2776          */
2777         if (unlikely(bio->bi_opf & REQ_PREFLUSH ||
2778             bio_op(bio) == REQ_OP_DISCARD)) {
2779                 bio->bi_bdev = cc->dev->bdev;
2780                 if (bio_sectors(bio))
2781                         bio->bi_iter.bi_sector = cc->start +
2782                                 dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector);
2783                 return DM_MAPIO_REMAPPED;
2784         }
2785
2786         /*
2787          * Check if bio is too large, split as needed.
2788          */
2789         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size > (BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT)) &&
2790             (bio_data_dir(bio) == WRITE || cc->on_disk_tag_size))
2791                 dm_accept_partial_bio(bio, ((BIO_MAX_PAGES << PAGE_SHIFT) >> SECTOR_SHIFT));
2792
2793         /*
2794          * Ensure that bio is a multiple of internal sector encryption size
2795          * and is aligned to this size as defined in IO hints.
2796          */
2797         if (unlikely((bio->bi_iter.bi_sector & ((cc->sector_size >> SECTOR_SHIFT) - 1)) != 0))
2798                 return -EIO;
2799
2800         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_size & (cc->sector_size - 1)))
2801                 return -EIO;
2802
2803         io = dm_per_bio_data(bio, cc->per_bio_data_size);
2804         crypt_io_init(io, cc, bio, dm_target_offset(ti, bio->bi_iter.bi_sector));
2805
2806         if (cc->on_disk_tag_size) {
2807                 unsigned tag_len = cc->on_disk_tag_size * (bio_sectors(bio) >> cc->sector_shift);
2808
2809                 if (unlikely(tag_len > KMALLOC_MAX_SIZE) ||
2810                     unlikely(!(io->integrity_metadata = kmalloc(tag_len,
2811                                 GFP_NOIO | __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN)))) {
2812                         if (bio_sectors(bio) > cc->tag_pool_max_sectors)
2813                                 dm_accept_partial_bio(bio, cc->tag_pool_max_sectors);
2814                         io->integrity_metadata = mempool_alloc(cc->tag_pool, GFP_NOIO);
2815                         io->integrity_metadata_from_pool = true;
2816                 }
2817         }
2818
2819         if (crypt_integrity_aead(cc))
2820                 io->ctx.r.req_aead = (struct aead_request *)(io + 1);
2821         else
2822                 io->ctx.r.req = (struct skcipher_request *)(io + 1);
2823
2824         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ) {
2825                 if (kcryptd_io_read(io, GFP_NOWAIT))
2826                         kcryptd_queue_read(io);
2827         } else
2828                 kcryptd_queue_crypt(io);
2829
2830         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
2831 }
2832
2833 static void crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
2834                          unsigned status_flags, char *result, unsigned maxlen)
2835 {
2836         struct crypt_config *cc = ti->private;
2837         unsigned i, sz = 0;
2838         int num_feature_args = 0;
2839
2840         switch (type) {
2841         case STATUSTYPE_INFO:
2842                 result[0] = '\0';
2843                 break;
2844
2845         case STATUSTYPE_TABLE:
2846                 DMEMIT("%s ", cc->cipher_string);
2847
2848                 if (cc->key_size > 0) {
2849                         if (cc->key_string)
2850                                 DMEMIT(":%u:%s", cc->key_size, cc->key_string);
2851                         else
2852                                 for (i = 0; i < cc->key_size; i++)
2853                                         DMEMIT("%02x", cc->key[i]);
2854                 } else
2855                         DMEMIT("-");
2856
2857                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
2858                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
2859
2860                 num_feature_args += !!ti->num_discard_bios;
2861                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags);
2862                 num_feature_args += test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags);
2863                 num_feature_args += cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT);
2864                 num_feature_args += test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags);
2865                 if (cc->on_disk_tag_size)
2866                         num_feature_args++;
2867                 if (num_feature_args) {
2868                         DMEMIT(" %d", num_feature_args);
2869                         if (ti->num_discard_bios)
2870                                 DMEMIT(" allow_discards");
2871                         if (test_bit(DM_CRYPT_SAME_CPU, &cc->flags))
2872                                 DMEMIT(" same_cpu_crypt");
2873                         if (test_bit(DM_CRYPT_NO_OFFLOAD, &cc->flags))
2874                                 DMEMIT(" submit_from_crypt_cpus");
2875                         if (cc->on_disk_tag_size)
2876                                 DMEMIT(" integrity:%u:%s", cc->on_disk_tag_size, cc->cipher_auth);
2877                         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT))
2878                                 DMEMIT(" sector_size:%d", cc->sector_size);
2879                         if (test_bit(CRYPT_IV_LARGE_SECTORS, &cc->cipher_flags))
2880                                 DMEMIT(" iv_large_sectors");
2881                 }
2882
2883                 break;
2884         }
2885 }
2886
2887 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
2888 {
2889         struct crypt_config *cc = ti->private;
2890
2891         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2892 }
2893
2894 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
2895 {
2896         struct crypt_config *cc = ti->private;
2897
2898         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
2899                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
2900                 return -EAGAIN;
2901         }
2902
2903         return 0;
2904 }
2905
2906 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
2907 {
2908         struct crypt_config *cc = ti->private;
2909
2910         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
2911 }
2912
2913 /* Message interface
2914  *      key set <key>
2915  *      key wipe
2916  */
2917 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv)
2918 {
2919         struct crypt_config *cc = ti->private;
2920         int key_size, ret = -EINVAL;
2921
2922         if (argc < 2)
2923                 goto error;
2924
2925         if (!strcasecmp(argv[0], "key")) {
2926                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
2927                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
2928                         return -EINVAL;
2929                 }
2930                 if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "set")) {
2931                         /* The key size may not be changed. */
2932                         key_size = get_key_size(&argv[2]);
2933                         if (key_size < 0 || cc->key_size != key_size) {
2934                                 memset(argv[2], '0', strlen(argv[2]));
2935                                 return -EINVAL;
2936                         }
2937
2938                         ret = crypt_set_key(cc, argv[2]);
2939                         if (ret)
2940                                 return ret;
2941                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->init)
2942                                 ret = cc->iv_gen_ops->init(cc);
2943                         return ret;
2944                 }
2945                 if (argc == 2 && !strcasecmp(argv[1], "wipe")) {
2946                         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->wipe) {
2947                                 ret = cc->iv_gen_ops->wipe(cc);
2948                                 if (ret)
2949                                         return ret;
2950                         }
2951                         return crypt_wipe_key(cc);
2952                 }
2953         }
2954
2955 error:
2956         DMWARN("unrecognised message received.");
2957         return -EINVAL;
2958 }
2959
2960 static int crypt_iterate_devices(struct dm_target *ti,
2961                                  iterate_devices_callout_fn fn, void *data)
2962 {
2963         struct crypt_config *cc = ti->private;
2964
2965         return fn(ti, cc->dev, cc->start, ti->len, data);
2966 }
2967
2968 static void crypt_io_hints(struct dm_target *ti, struct queue_limits *limits)
2969 {
2970         struct crypt_config *cc = ti->private;
2971
2972         /*
2973          * Unfortunate constraint that is required to avoid the potential
2974          * for exceeding underlying device's max_segments limits -- due to
2975          * crypt_alloc_buffer() possibly allocating pages for the encryption
2976          * bio that are not as physically contiguous as the original bio.
2977          */
2978         limits->max_segment_size = PAGE_SIZE;
2979
2980         if (cc->sector_size != (1 << SECTOR_SHIFT)) {
2981                 limits->logical_block_size = cc->sector_size;
2982                 limits->physical_block_size = cc->sector_size;
2983                 blk_limits_io_min(limits, cc->sector_size);
2984         }
2985 }
2986
2987 static struct target_type crypt_target = {
2988         .name   = "crypt",
2989         .version = {1, 17, 0},
2990         .module = THIS_MODULE,
2991         .ctr    = crypt_ctr,
2992         .dtr    = crypt_dtr,
2993         .map    = crypt_map,
2994         .status = crypt_status,
2995         .postsuspend = crypt_postsuspend,
2996         .preresume = crypt_preresume,
2997         .resume = crypt_resume,
2998         .message = crypt_message,
2999         .iterate_devices = crypt_iterate_devices,
3000         .io_hints = crypt_io_hints,
3001 };
3002
3003 static int __init dm_crypt_init(void)
3004 {
3005         int r;
3006
3007         r = dm_register_target(&crypt_target);
3008         if (r < 0)
3009                 DMERR("register failed %d", r);
3010
3011         return r;
3012 }
3013
3014 static void __exit dm_crypt_exit(void)
3015 {
3016         dm_unregister_target(&crypt_target);
3017 }
3018
3019 module_init(dm_crypt_init);
3020 module_exit(dm_crypt_exit);
3021
3022 MODULE_AUTHOR("Jana Saout <jana@saout.de>");
3023 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
3024 MODULE_LICENSE("GPL");