git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - drivers/md/dm-crypt.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2003 Christophe Saout <christophe@saout.de>
   3  * Copyright (C) 2004 Clemens Fruhwirth <clemens@endorphin.org>
   4  * Copyright (C) 2006-2008 Red Hat, Inc. All rights reserved.
   5  *
   6  * This file is released under the GPL.
   7  */
   8
   9 #include <linux/completion.h>
  10 #include <linux/err.h>
  11 #include <linux/module.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/bio.h>
  15 #include <linux/blkdev.h>
  16 #include <linux/mempool.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <linux/crypto.h>
  19 #include <linux/workqueue.h>
  20 #include <linux/backing-dev.h>
  21 #include <asm/atomic.h>
  22 #include <linux/scatterlist.h>
  23 #include <asm/page.h>
  24 #include <asm/unaligned.h>
  25
  26 #include <linux/device-mapper.h>
  27
  28 #define DM_MSG_PREFIX "crypt"
  29 #define MESG_STR(x) x, sizeof(x)
  30
  31 /*
  32  * context holding the current state of a multi-part conversion
  33  */
  34 struct convert_context {
  35         struct completion restart;
  36         struct bio *bio_in;
  37         struct bio *bio_out;
  38         unsigned int offset_in;
  39         unsigned int offset_out;
  40         unsigned int idx_in;
  41         unsigned int idx_out;
  42         sector_t sector;
  43         atomic_t pending;
  44 };
  45
  46 /*
  47  * per bio private data
  48  */
  49 struct dm_crypt_io {
  50         struct dm_target *target;
  51         struct bio *base_bio;
  52         struct work_struct work;
  53
  54         struct convert_context ctx;
  55
  56         atomic_t pending;
  57         int error;
  58         sector_t sector;
  59         struct dm_crypt_io *base_io;
  60 };
  61
  62 struct dm_crypt_request {
  63         struct convert_context *ctx;
  64         struct scatterlist sg_in;
  65         struct scatterlist sg_out;
  66 };
  67
  68 struct crypt_config;
  69
  70 struct crypt_iv_operations {
  71         int (*ctr)(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
  72                    const char *opts);
  73         void (*dtr)(struct crypt_config *cc);
  74         const char *(*status)(struct crypt_config *cc);
  75         int (*generator)(struct crypt_config *cc, u8 *iv, sector_t sector);
  76 };
  77
  78 /*
  79  * Crypt: maps a linear range of a block device
  80  * and encrypts / decrypts at the same time.
  81  */
  82 enum flags { DM_CRYPT_SUSPENDED, DM_CRYPT_KEY_VALID };
  83 struct crypt_config {
  84         struct dm_dev *dev;
  85         sector_t start;
  86
  87         /*
  88          * pool for per bio private data, crypto requests and
  89          * encryption requeusts/buffer pages
  90          */
  91         mempool_t *io_pool;
  92         mempool_t *req_pool;
  93         mempool_t *page_pool;
  94         struct bio_set *bs;
  95
  96         struct workqueue_struct *io_queue;
  97         struct workqueue_struct *crypt_queue;
  98
  99         /*
 100          * crypto related data
 101          */
 102         struct crypt_iv_operations *iv_gen_ops;
 103         char *iv_mode;
 104         union {
 105                 struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 106                 int benbi_shift;
 107         } iv_gen_private;
 108         sector_t iv_offset;
 109         unsigned int iv_size;
 110
 111         /*
 112          * Layout of each crypto request:
 113          *
 114          *   struct ablkcipher_request
 115          *      context
 116          *      padding
 117          *   struct dm_crypt_request
 118          *      padding
 119          *   IV
 120          *
 121          * The padding is added so that dm_crypt_request and the IV are
 122          * correctly aligned.
 123          */
 124         unsigned int dmreq_start;
 125         struct ablkcipher_request *req;
 126
 127         char cipher[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
 128         char chainmode[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
 129         struct crypto_ablkcipher *tfm;
 130         unsigned long flags;
 131         unsigned int key_size;
 132         u8 key[0];
 133 };
 134
 135 #define MIN_IOS        16
 136 #define MIN_POOL_PAGES 32
 137 #define MIN_BIO_PAGES  8
 138
 139 static struct kmem_cache *_crypt_io_pool;
 140
 141 static void clone_init(struct dm_crypt_io *, struct bio *);
 142 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io);
 143
 144 /*
 145  * Different IV generation algorithms:
 146  *
 147  * plain: the initial vector is the 32-bit little-endian version of the sector
 148  *        number, padded with zeros if necessary.
 149  *
 150  * essiv: "encrypted sector|salt initial vector", the sector number is
 151  *        encrypted with the bulk cipher using a salt as key. The salt
 152  *        should be derived from the bulk cipher's key via hashing.
 153  *
 154  * benbi: the 64-bit "big-endian 'narrow block'-count", starting at 1
 155  *        (needed for LRW-32-AES and possible other narrow block modes)
 156  *
 157  * null: the initial vector is always zero.  Provides compatibility with
 158  *       obsolete loop_fish2 devices.  Do not use for new devices.
 159  *
 160  * plumb: unimplemented, see:
 161  * http://article.gmane.org/gmane.linux.kernel.device-mapper.dm-crypt/454
 162  */
 163
 164 static int crypt_iv_plain_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv, sector_t sector)
 165 {
 166         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 167         *(u32 *)iv = cpu_to_le32(sector & 0xffffffff);
 168
 169         return 0;
 170 }
 171
 172 static int crypt_iv_essiv_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 173                               const char *opts)
 174 {
 175         struct crypto_cipher *essiv_tfm;
 176         struct crypto_hash *hash_tfm;
 177         struct hash_desc desc;
 178         struct scatterlist sg;
 179         unsigned int saltsize;
 180         u8 *salt;
 181         int err;
 182
 183         if (opts == NULL) {
 184                 ti->error = "Digest algorithm missing for ESSIV mode";
 185                 return -EINVAL;
 186         }
 187
 188         /* Hash the cipher key with the given hash algorithm */
 189         hash_tfm = crypto_alloc_hash(opts, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 190         if (IS_ERR(hash_tfm)) {
 191                 ti->error = "Error initializing ESSIV hash";
 192                 return PTR_ERR(hash_tfm);
 193         }
 194
 195         saltsize = crypto_hash_digestsize(hash_tfm);
 196         salt = kmalloc(saltsize, GFP_KERNEL);
 197         if (salt == NULL) {
 198                 ti->error = "Error kmallocing salt storage in ESSIV";
 199                 crypto_free_hash(hash_tfm);
 200                 return -ENOMEM;
 201         }
 202
 203         sg_init_one(&sg, cc->key, cc->key_size);
 204         desc.tfm = hash_tfm;
 205         desc.flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
 206         err = crypto_hash_digest(&desc, &sg, cc->key_size, salt);
 207         crypto_free_hash(hash_tfm);
 208
 209         if (err) {
 210                 ti->error = "Error calculating hash in ESSIV";
 211                 kfree(salt);
 212                 return err;
 213         }
 214
 215         /* Setup the essiv_tfm with the given salt */
 216         essiv_tfm = crypto_alloc_cipher(cc->cipher, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 217         if (IS_ERR(essiv_tfm)) {
 218                 ti->error = "Error allocating crypto tfm for ESSIV";
 219                 kfree(salt);
 220                 return PTR_ERR(essiv_tfm);
 221         }
 222         if (crypto_cipher_blocksize(essiv_tfm) !=
 223             crypto_ablkcipher_ivsize(cc->tfm)) {
 224                 ti->error = "Block size of ESSIV cipher does "
 225                             "not match IV size of block cipher";
 226                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
 227                 kfree(salt);
 228                 return -EINVAL;
 229         }
 230         err = crypto_cipher_setkey(essiv_tfm, salt, saltsize);
 231         if (err) {
 232                 ti->error = "Failed to set key for ESSIV cipher";
 233                 crypto_free_cipher(essiv_tfm);
 234                 kfree(salt);
 235                 return err;
 236         }
 237         kfree(salt);
 238
 239         cc->iv_gen_private.essiv_tfm = essiv_tfm;
 240         return 0;
 241 }
 242
 243 static void crypt_iv_essiv_dtr(struct crypt_config *cc)
 244 {
 245         crypto_free_cipher(cc->iv_gen_private.essiv_tfm);
 246         cc->iv_gen_private.essiv_tfm = NULL;
 247 }
 248
 249 static int crypt_iv_essiv_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv, sector_t sector)
 250 {
 251         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 252         *(u64 *)iv = cpu_to_le64(sector);
 253         crypto_cipher_encrypt_one(cc->iv_gen_private.essiv_tfm, iv, iv);
 254         return 0;
 255 }
 256
 257 static int crypt_iv_benbi_ctr(struct crypt_config *cc, struct dm_target *ti,
 258                               const char *opts)
 259 {
 260         unsigned bs = crypto_ablkcipher_blocksize(cc->tfm);
 261         int log = ilog2(bs);
 262
 263         /* we need to calculate how far we must shift the sector count
 264          * to get the cipher block count, we use this shift in _gen */
 265
 266         if (1 << log != bs) {
 267                 ti->error = "cypher blocksize is not a power of 2";
 268                 return -EINVAL;
 269         }
 270
 271         if (log > 9) {
 272                 ti->error = "cypher blocksize is > 512";
 273                 return -EINVAL;
 274         }
 275
 276         cc->iv_gen_private.benbi_shift = 9 - log;
 277
 278         return 0;
 279 }
 280
 281 static void crypt_iv_benbi_dtr(struct crypt_config *cc)
 282 {
 283 }
 284
 285 static int crypt_iv_benbi_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv, sector_t sector)
 286 {
 287         __be64 val;
 288
 289         memset(iv, 0, cc->iv_size - sizeof(u64)); /* rest is cleared below */
 290
 291         val = cpu_to_be64(((u64)sector << cc->iv_gen_private.benbi_shift) + 1);
 292         put_unaligned(val, (__be64 *)(iv + cc->iv_size - sizeof(u64)));
 293
 294         return 0;
 295 }
 296
 297 static int crypt_iv_null_gen(struct crypt_config *cc, u8 *iv, sector_t sector)
 298 {
 299         memset(iv, 0, cc->iv_size);
 300
 301         return 0;
 302 }
 303
 304 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_plain_ops = {
 305         .generator = crypt_iv_plain_gen
 306 };
 307
 308 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_essiv_ops = {
 309         .ctr       = crypt_iv_essiv_ctr,
 310         .dtr       = crypt_iv_essiv_dtr,
 311         .generator = crypt_iv_essiv_gen
 312 };
 313
 314 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_benbi_ops = {
 315         .ctr       = crypt_iv_benbi_ctr,
 316         .dtr       = crypt_iv_benbi_dtr,
 317         .generator = crypt_iv_benbi_gen
 318 };
 319
 320 static struct crypt_iv_operations crypt_iv_null_ops = {
 321         .generator = crypt_iv_null_gen
 322 };
 323
 324 static void crypt_convert_init(struct crypt_config *cc,
 325                                struct convert_context *ctx,
 326                                struct bio *bio_out, struct bio *bio_in,
 327                                sector_t sector)
 328 {
 329         ctx->bio_in = bio_in;
 330         ctx->bio_out = bio_out;
 331         ctx->offset_in = 0;
 332         ctx->offset_out = 0;
 333         ctx->idx_in = bio_in ? bio_in->bi_idx : 0;
 334         ctx->idx_out = bio_out ? bio_out->bi_idx : 0;
 335         ctx->sector = sector + cc->iv_offset;
 336         init_completion(&ctx->restart);
 337 }
 338
 339 static struct dm_crypt_request *dmreq_of_req(struct crypt_config *cc,
 340                                              struct ablkcipher_request *req)
 341 {
 342         return (struct dm_crypt_request *)((char *)req + cc->dmreq_start);
 343 }
 344
 345 static struct ablkcipher_request *req_of_dmreq(struct crypt_config *cc,
 346                                                struct dm_crypt_request *dmreq)
 347 {
 348         return (struct ablkcipher_request *)((char *)dmreq - cc->dmreq_start);
 349 }
 350
 351 static int crypt_convert_block(struct crypt_config *cc,
 352                                struct convert_context *ctx,
 353                                struct ablkcipher_request *req)
 354 {
 355         struct bio_vec *bv_in = bio_iovec_idx(ctx->bio_in, ctx->idx_in);
 356         struct bio_vec *bv_out = bio_iovec_idx(ctx->bio_out, ctx->idx_out);
 357         struct dm_crypt_request *dmreq;
 358         u8 *iv;
 359         int r = 0;
 360
 361         dmreq = dmreq_of_req(cc, req);
 362         iv = (u8 *)ALIGN((unsigned long)(dmreq + 1),
 363                          crypto_ablkcipher_alignmask(cc->tfm) + 1);
 364
 365         dmreq->ctx = ctx;
 366         sg_init_table(&dmreq->sg_in, 1);
 367         sg_set_page(&dmreq->sg_in, bv_in->bv_page, 1 << SECTOR_SHIFT,
 368                     bv_in->bv_offset + ctx->offset_in);
 369
 370         sg_init_table(&dmreq->sg_out, 1);
 371         sg_set_page(&dmreq->sg_out, bv_out->bv_page, 1 << SECTOR_SHIFT,
 372                     bv_out->bv_offset + ctx->offset_out);
 373
 374         ctx->offset_in += 1 << SECTOR_SHIFT;
 375         if (ctx->offset_in >= bv_in->bv_len) {
 376                 ctx->offset_in = 0;
 377                 ctx->idx_in++;
 378         }
 379
 380         ctx->offset_out += 1 << SECTOR_SHIFT;
 381         if (ctx->offset_out >= bv_out->bv_len) {
 382                 ctx->offset_out = 0;
 383                 ctx->idx_out++;
 384         }
 385
 386         if (cc->iv_gen_ops) {
 387                 r = cc->iv_gen_ops->generator(cc, iv, ctx->sector);
 388                 if (r < 0)
 389                         return r;
 390         }
 391
 392         ablkcipher_request_set_crypt(req, &dmreq->sg_in, &dmreq->sg_out,
 393                                      1 << SECTOR_SHIFT, iv);
 394
 395         if (bio_data_dir(ctx->bio_in) == WRITE)
 396                 r = crypto_ablkcipher_encrypt(req);
 397         else
 398                 r = crypto_ablkcipher_decrypt(req);
 399
 400         return r;
 401 }
 402
 403 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
 404                                int error);
 405 static void crypt_alloc_req(struct crypt_config *cc,
 406                             struct convert_context *ctx)
 407 {
 408         if (!cc->req)
 409                 cc->req = mempool_alloc(cc->req_pool, GFP_NOIO);
 410         ablkcipher_request_set_tfm(cc->req, cc->tfm);
 411         ablkcipher_request_set_callback(cc->req, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG |
 412                                         CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
 413                                         kcryptd_async_done,
 414                                         dmreq_of_req(cc, cc->req));
 415 }
 416
 417 /*
 418  * Encrypt / decrypt data from one bio to another one (can be the same one)
 419  */
 420 static int crypt_convert(struct crypt_config *cc,
 421                          struct convert_context *ctx)
 422 {
 423         int r;
 424
 425         atomic_set(&ctx->pending, 1);
 426
 427         while(ctx->idx_in < ctx->bio_in->bi_vcnt &&
 428               ctx->idx_out < ctx->bio_out->bi_vcnt) {
 429
 430                 crypt_alloc_req(cc, ctx);
 431
 432                 atomic_inc(&ctx->pending);
 433
 434                 r = crypt_convert_block(cc, ctx, cc->req);
 435
 436                 switch (r) {
 437                 /* async */
 438                 case -EBUSY:
 439                         wait_for_completion(&ctx->restart);
 440                         INIT_COMPLETION(ctx->restart);
 441                         /* fall through*/
 442                 case -EINPROGRESS:
 443                         cc->req = NULL;
 444                         ctx->sector++;
 445                         continue;
 446
 447                 /* sync */
 448                 case 0:
 449                         atomic_dec(&ctx->pending);
 450                         ctx->sector++;
 451                         cond_resched();
 452                         continue;
 453
 454                 /* error */
 455                 default:
 456                         atomic_dec(&ctx->pending);
 457                         return r;
 458                 }
 459         }
 460
 461         return 0;
 462 }
 463
 464 static void dm_crypt_bio_destructor(struct bio *bio)
 465 {
 466         struct dm_crypt_io *io = bio->bi_private;
 467         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 468
 469         bio_free(bio, cc->bs);
 470 }
 471
 472 /*
 473  * Generate a new unfragmented bio with the given size
 474  * This should never violate the device limitations
 475  * May return a smaller bio when running out of pages, indicated by
 476  * *out_of_pages set to 1.
 477  */
 478 static struct bio *crypt_alloc_buffer(struct dm_crypt_io *io, unsigned size,
 479                                       unsigned *out_of_pages)
 480 {
 481         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 482         struct bio *clone;
 483         unsigned int nr_iovecs = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 484         gfp_t gfp_mask = GFP_NOIO | __GFP_HIGHMEM;
 485         unsigned i, len;
 486         struct page *page;
 487
 488         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, nr_iovecs, cc->bs);
 489         if (!clone)
 490                 return NULL;
 491
 492         clone_init(io, clone);
 493         *out_of_pages = 0;
 494
 495         for (i = 0; i < nr_iovecs; i++) {
 496                 page = mempool_alloc(cc->page_pool, gfp_mask);
 497                 if (!page) {
 498                         *out_of_pages = 1;
 499                         break;
 500                 }
 501
 502                 /*
 503                  * if additional pages cannot be allocated without waiting,
 504                  * return a partially allocated bio, the caller will then try
 505                  * to allocate additional bios while submitting this partial bio
 506                  */
 507                 if (i == (MIN_BIO_PAGES - 1))
 508                         gfp_mask = (gfp_mask | __GFP_NOWARN) & ~__GFP_WAIT;
 509
 510                 len = (size > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : size;
 511
 512                 if (!bio_add_page(clone, page, len, 0)) {
 513                         mempool_free(page, cc->page_pool);
 514                         break;
 515                 }
 516
 517                 size -= len;
 518         }
 519
 520         if (!clone->bi_size) {
 521                 bio_put(clone);
 522                 return NULL;
 523         }
 524
 525         return clone;
 526 }
 527
 528 static void crypt_free_buffer_pages(struct crypt_config *cc, struct bio *clone)
 529 {
 530         unsigned int i;
 531         struct bio_vec *bv;
 532
 533         for (i = 0; i < clone->bi_vcnt; i++) {
 534                 bv = bio_iovec_idx(clone, i);
 535                 BUG_ON(!bv->bv_page);
 536                 mempool_free(bv->bv_page, cc->page_pool);
 537                 bv->bv_page = NULL;
 538         }
 539 }
 540
 541 static struct dm_crypt_io *crypt_io_alloc(struct dm_target *ti,
 542                                           struct bio *bio, sector_t sector)
 543 {
 544         struct crypt_config *cc = ti->private;
 545         struct dm_crypt_io *io;
 546
 547         io = mempool_alloc(cc->io_pool, GFP_NOIO);
 548         io->target = ti;
 549         io->base_bio = bio;
 550         io->sector = sector;
 551         io->error = 0;
 552         io->base_io = NULL;
 553         atomic_set(&io->pending, 0);
 554
 555         return io;
 556 }
 557
 558 static void crypt_inc_pending(struct dm_crypt_io *io)
 559 {
 560         atomic_inc(&io->pending);
 561 }
 562
 563 /*
 564  * One of the bios was finished. Check for completion of
 565  * the whole request and correctly clean up the buffer.
 566  * If base_io is set, wait for the last fragment to complete.
 567  */
 568 static void crypt_dec_pending(struct dm_crypt_io *io)
 569 {
 570         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 571         struct bio *base_bio = io->base_bio;
 572         struct dm_crypt_io *base_io = io->base_io;
 573         int error = io->error;
 574
 575         if (!atomic_dec_and_test(&io->pending))
 576                 return;
 577
 578         mempool_free(io, cc->io_pool);
 579
 580         if (likely(!base_io))
 581                 bio_endio(base_bio, error);
 582         else {
 583                 if (error && !base_io->error)
 584                         base_io->error = error;
 585                 crypt_dec_pending(base_io);
 586         }
 587 }
 588
 589 /*
 590  * kcryptd/kcryptd_io:
 591  *
 592  * Needed because it would be very unwise to do decryption in an
 593  * interrupt context.
 594  *
 595  * kcryptd performs the actual encryption or decryption.
 596  *
 597  * kcryptd_io performs the IO submission.
 598  *
 599  * They must be separated as otherwise the final stages could be
 600  * starved by new requests which can block in the first stages due
 601  * to memory allocation.
 602  */
 603 static void crypt_endio(struct bio *clone, int error)
 604 {
 605         struct dm_crypt_io *io = clone->bi_private;
 606         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 607         unsigned rw = bio_data_dir(clone);
 608
 609         if (unlikely(!bio_flagged(clone, BIO_UPTODATE) && !error))
 610                 error = -EIO;
 611
 612         /*
 613          * free the processed pages
 614          */
 615         if (rw == WRITE)
 616                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
 617
 618         bio_put(clone);
 619
 620         if (rw == READ && !error) {
 621                 kcryptd_queue_crypt(io);
 622                 return;
 623         }
 624
 625         if (unlikely(error))
 626                 io->error = error;
 627
 628         crypt_dec_pending(io);
 629 }
 630
 631 static void clone_init(struct dm_crypt_io *io, struct bio *clone)
 632 {
 633         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 634
 635         clone->bi_private = io;
 636         clone->bi_end_io  = crypt_endio;
 637         clone->bi_bdev    = cc->dev->bdev;
 638         clone->bi_rw      = io->base_bio->bi_rw;
 639         clone->bi_destructor = dm_crypt_bio_destructor;
 640 }
 641
 642 static void kcryptd_io_read(struct dm_crypt_io *io)
 643 {
 644         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 645         struct bio *base_bio = io->base_bio;
 646         struct bio *clone;
 647
 648         crypt_inc_pending(io);
 649
 650         /*
 651          * The block layer might modify the bvec array, so always
 652          * copy the required bvecs because we need the original
 653          * one in order to decrypt the whole bio data *afterwards*.
 654          */
 655         clone = bio_alloc_bioset(GFP_NOIO, bio_segments(base_bio), cc->bs);
 656         if (unlikely(!clone)) {
 657                 io->error = -ENOMEM;
 658                 crypt_dec_pending(io);
 659                 return;
 660         }
 661
 662         clone_init(io, clone);
 663         clone->bi_idx = 0;
 664         clone->bi_vcnt = bio_segments(base_bio);
 665         clone->bi_size = base_bio->bi_size;
 666         clone->bi_sector = cc->start + io->sector;
 667         memcpy(clone->bi_io_vec, bio_iovec(base_bio),
 668                sizeof(struct bio_vec) * clone->bi_vcnt);
 669
 670         generic_make_request(clone);
 671 }
 672
 673 static void kcryptd_io_write(struct dm_crypt_io *io)
 674 {
 675         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
 676         generic_make_request(clone);
 677 }
 678
 679 static void kcryptd_io(struct work_struct *work)
 680 {
 681         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
 682
 683         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
 684                 kcryptd_io_read(io);
 685         else
 686                 kcryptd_io_write(io);
 687 }
 688
 689 static void kcryptd_queue_io(struct dm_crypt_io *io)
 690 {
 691         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 692
 693         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_io);
 694         queue_work(cc->io_queue, &io->work);
 695 }
 696
 697 static void kcryptd_crypt_write_io_submit(struct dm_crypt_io *io,
 698                                           int error, int async)
 699 {
 700         struct bio *clone = io->ctx.bio_out;
 701         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 702
 703         if (unlikely(error < 0)) {
 704                 crypt_free_buffer_pages(cc, clone);
 705                 bio_put(clone);
 706                 io->error = -EIO;
 707                 crypt_dec_pending(io);
 708                 return;
 709         }
 710
 711         /* crypt_convert should have filled the clone bio */
 712         BUG_ON(io->ctx.idx_out < clone->bi_vcnt);
 713
 714         clone->bi_sector = cc->start + io->sector;
 715
 716         if (async)
 717                 kcryptd_queue_io(io);
 718         else
 719                 generic_make_request(clone);
 720 }
 721
 722 static void kcryptd_crypt_write_convert(struct dm_crypt_io *io)
 723 {
 724         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 725         struct bio *clone;
 726         struct dm_crypt_io *new_io;
 727         int crypt_finished;
 728         unsigned out_of_pages = 0;
 729         unsigned remaining = io->base_bio->bi_size;
 730         sector_t sector = io->sector;
 731         int r;
 732
 733         /*
 734          * Prevent io from disappearing until this function completes.
 735          */
 736         crypt_inc_pending(io);
 737         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, NULL, io->base_bio, sector);
 738
 739         /*
 740          * The allocated buffers can be smaller than the whole bio,
 741          * so repeat the whole process until all the data can be handled.
 742          */
 743         while (remaining) {
 744                 clone = crypt_alloc_buffer(io, remaining, &out_of_pages);
 745                 if (unlikely(!clone)) {
 746                         io->error = -ENOMEM;
 747                         break;
 748                 }
 749
 750                 io->ctx.bio_out = clone;
 751                 io->ctx.idx_out = 0;
 752
 753                 remaining -= clone->bi_size;
 754                 sector += bio_sectors(clone);
 755
 756                 crypt_inc_pending(io);
 757                 r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
 758                 crypt_finished = atomic_dec_and_test(&io->ctx.pending);
 759
 760                 /* Encryption was already finished, submit io now */
 761                 if (crypt_finished) {
 762                         kcryptd_crypt_write_io_submit(io, r, 0);
 763
 764                         /*
 765                          * If there was an error, do not try next fragments.
 766                          * For async, error is processed in async handler.
 767                          */
 768                         if (unlikely(r < 0))
 769                                 break;
 770
 771                         io->sector = sector;
 772                 }
 773
 774                 /*
 775                  * Out of memory -> run queues
 776                  * But don't wait if split was due to the io size restriction
 777                  */
 778                 if (unlikely(out_of_pages))
 779                         congestion_wait(WRITE, HZ/100);
 780
 781                 /*
 782                  * With async crypto it is unsafe to share the crypto context
 783                  * between fragments, so switch to a new dm_crypt_io structure.
 784                  */
 785                 if (unlikely(!crypt_finished && remaining)) {
 786                         new_io = crypt_io_alloc(io->target, io->base_bio,
 787                                                 sector);
 788                         crypt_inc_pending(new_io);
 789                         crypt_convert_init(cc, &new_io->ctx, NULL,
 790                                            io->base_bio, sector);
 791                         new_io->ctx.idx_in = io->ctx.idx_in;
 792                         new_io->ctx.offset_in = io->ctx.offset_in;
 793
 794                         /*
 795                          * Fragments after the first use the base_io
 796                          * pending count.
 797                          */
 798                         if (!io->base_io)
 799                                 new_io->base_io = io;
 800                         else {
 801                                 new_io->base_io = io->base_io;
 802                                 crypt_inc_pending(io->base_io);
 803                                 crypt_dec_pending(io);
 804                         }
 805
 806                         io = new_io;
 807                 }
 808         }
 809
 810         crypt_dec_pending(io);
 811 }
 812
 813 static void kcryptd_crypt_read_done(struct dm_crypt_io *io, int error)
 814 {
 815         if (unlikely(error < 0))
 816                 io->error = -EIO;
 817
 818         crypt_dec_pending(io);
 819 }
 820
 821 static void kcryptd_crypt_read_convert(struct dm_crypt_io *io)
 822 {
 823         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 824         int r = 0;
 825
 826         crypt_inc_pending(io);
 827
 828         crypt_convert_init(cc, &io->ctx, io->base_bio, io->base_bio,
 829                            io->sector);
 830
 831         r = crypt_convert(cc, &io->ctx);
 832
 833         if (atomic_dec_and_test(&io->ctx.pending))
 834                 kcryptd_crypt_read_done(io, r);
 835
 836         crypt_dec_pending(io);
 837 }
 838
 839 static void kcryptd_async_done(struct crypto_async_request *async_req,
 840                                int error)
 841 {
 842         struct dm_crypt_request *dmreq = async_req->data;
 843         struct convert_context *ctx = dmreq->ctx;
 844         struct dm_crypt_io *io = container_of(ctx, struct dm_crypt_io, ctx);
 845         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 846
 847         if (error == -EINPROGRESS) {
 848                 complete(&ctx->restart);
 849                 return;
 850         }
 851
 852         mempool_free(req_of_dmreq(cc, dmreq), cc->req_pool);
 853
 854         if (!atomic_dec_and_test(&ctx->pending))
 855                 return;
 856
 857         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
 858                 kcryptd_crypt_read_done(io, error);
 859         else
 860                 kcryptd_crypt_write_io_submit(io, error, 1);
 861 }
 862
 863 static void kcryptd_crypt(struct work_struct *work)
 864 {
 865         struct dm_crypt_io *io = container_of(work, struct dm_crypt_io, work);
 866
 867         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
 868                 kcryptd_crypt_read_convert(io);
 869         else
 870                 kcryptd_crypt_write_convert(io);
 871 }
 872
 873 static void kcryptd_queue_crypt(struct dm_crypt_io *io)
 874 {
 875         struct crypt_config *cc = io->target->private;
 876
 877         INIT_WORK(&io->work, kcryptd_crypt);
 878         queue_work(cc->crypt_queue, &io->work);
 879 }
 880
 881 /*
 882  * Decode key from its hex representation
 883  */
 884 static int crypt_decode_key(u8 *key, char *hex, unsigned int size)
 885 {
 886         char buffer[3];
 887         char *endp;
 888         unsigned int i;
 889
 890         buffer[2] = '\0';
 891
 892         for (i = 0; i < size; i++) {
 893                 buffer[0] = *hex++;
 894                 buffer[1] = *hex++;
 895
 896                 key[i] = (u8)simple_strtoul(buffer, &endp, 16);
 897
 898                 if (endp != &buffer[2])
 899                         return -EINVAL;
 900         }
 901
 902         if (*hex != '\0')
 903                 return -EINVAL;
 904
 905         return 0;
 906 }
 907
 908 /*
 909  * Encode key into its hex representation
 910  */
 911 static void crypt_encode_key(char *hex, u8 *key, unsigned int size)
 912 {
 913         unsigned int i;
 914
 915         for (i = 0; i < size; i++) {
 916                 sprintf(hex, "%02x", *key);
 917                 hex += 2;
 918                 key++;
 919         }
 920 }
 921
 922 static int crypt_set_key(struct crypt_config *cc, char *key)
 923 {
 924         unsigned key_size = strlen(key) >> 1;
 925
 926         if (cc->key_size && cc->key_size != key_size)
 927                 return -EINVAL;
 928
 929         cc->key_size = key_size; /* initial settings */
 930
 931         if ((!key_size && strcmp(key, "-")) ||
 932            (key_size && crypt_decode_key(cc->key, key, key_size) < 0))
 933                 return -EINVAL;
 934
 935         set_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
 936
 937         return 0;
 938 }
 939
 940 static int crypt_wipe_key(struct crypt_config *cc)
 941 {
 942         clear_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags);
 943         memset(&cc->key, 0, cc->key_size * sizeof(u8));
 944         return 0;
 945 }
 946
 947 /*
 948  * Construct an encryption mapping:
 949  * <cipher> <key> <iv_offset> <dev_path> <start>
 950  */
 951 static int crypt_ctr(struct dm_target *ti, unsigned int argc, char **argv)
 952 {
 953         struct crypt_config *cc;
 954         struct crypto_ablkcipher *tfm;
 955         char *tmp;
 956         char *cipher;
 957         char *chainmode;
 958         char *ivmode;
 959         char *ivopts;
 960         unsigned int key_size;
 961         unsigned long long tmpll;
 962
 963         if (argc != 5) {
 964                 ti->error = "Not enough arguments";
 965                 return -EINVAL;
 966         }
 967
 968         tmp = argv[0];
 969         cipher = strsep(&tmp, "-");
 970         chainmode = strsep(&tmp, "-");
 971         ivopts = strsep(&tmp, "-");
 972         ivmode = strsep(&ivopts, ":");
 973
 974         if (tmp)
 975                 DMWARN("Unexpected additional cipher options");
 976
 977         key_size = strlen(argv[1]) >> 1;
 978
 979         cc = kzalloc(sizeof(*cc) + key_size * sizeof(u8), GFP_KERNEL);
 980         if (cc == NULL) {
 981                 ti->error =
 982                         "Cannot allocate transparent encryption context";
 983                 return -ENOMEM;
 984         }
 985
 986         if (crypt_set_key(cc, argv[1])) {
 987                 ti->error = "Error decoding key";
 988                 goto bad_cipher;
 989         }
 990
 991         /* Compatiblity mode for old dm-crypt cipher strings */
 992         if (!chainmode || (strcmp(chainmode, "plain") == 0 && !ivmode)) {
 993                 chainmode = "cbc";
 994                 ivmode = "plain";
 995         }
 996
 997         if (strcmp(chainmode, "ecb") && !ivmode) {
 998                 ti->error = "This chaining mode requires an IV mechanism";
 999                 goto bad_cipher;
1000         }
1001
1002         if (snprintf(cc->cipher, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "%s(%s)",
1003                      chainmode, cipher) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME) {
1004                 ti->error = "Chain mode + cipher name is too long";
1005                 goto bad_cipher;
1006         }
1007
1008         tfm = crypto_alloc_ablkcipher(cc->cipher, 0, 0);
1009         if (IS_ERR(tfm)) {
1010                 ti->error = "Error allocating crypto tfm";
1011                 goto bad_cipher;
1012         }
1013
1014         strcpy(cc->cipher, cipher);
1015         strcpy(cc->chainmode, chainmode);
1016         cc->tfm = tfm;
1017
1018         /*
1019          * Choose ivmode. Valid modes: "plain", "essiv:<esshash>", "benbi".
1020          * See comments at iv code
1021          */
1022
1023         if (ivmode == NULL)
1024                 cc->iv_gen_ops = NULL;
1025         else if (strcmp(ivmode, "plain") == 0)
1026                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_plain_ops;
1027         else if (strcmp(ivmode, "essiv") == 0)
1028                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_essiv_ops;
1029         else if (strcmp(ivmode, "benbi") == 0)
1030                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_benbi_ops;
1031         else if (strcmp(ivmode, "null") == 0)
1032                 cc->iv_gen_ops = &crypt_iv_null_ops;
1033         else {
1034                 ti->error = "Invalid IV mode";
1035                 goto bad_ivmode;
1036         }
1037
1038         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->ctr &&
1039             cc->iv_gen_ops->ctr(cc, ti, ivopts) < 0)
1040                 goto bad_ivmode;
1041
1042         cc->iv_size = crypto_ablkcipher_ivsize(tfm);
1043         if (cc->iv_size)
1044                 /* at least a 64 bit sector number should fit in our buffer */
1045                 cc->iv_size = max(cc->iv_size,
1046                                   (unsigned int)(sizeof(u64) / sizeof(u8)));
1047         else {
1048                 if (cc->iv_gen_ops) {
1049                         DMWARN("Selected cipher does not support IVs");
1050                         if (cc->iv_gen_ops->dtr)
1051                                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
1052                         cc->iv_gen_ops = NULL;
1053                 }
1054         }
1055
1056         cc->io_pool = mempool_create_slab_pool(MIN_IOS, _crypt_io_pool);
1057         if (!cc->io_pool) {
1058                 ti->error = "Cannot allocate crypt io mempool";
1059                 goto bad_slab_pool;
1060         }
1061
1062         cc->dmreq_start = sizeof(struct ablkcipher_request);
1063         cc->dmreq_start += crypto_ablkcipher_reqsize(tfm);
1064         cc->dmreq_start = ALIGN(cc->dmreq_start, crypto_tfm_ctx_alignment());
1065         cc->dmreq_start += crypto_ablkcipher_alignmask(tfm) &
1066                            ~(crypto_tfm_ctx_alignment() - 1);
1067
1068         cc->req_pool = mempool_create_kmalloc_pool(MIN_IOS, cc->dmreq_start +
1069                         sizeof(struct dm_crypt_request) + cc->iv_size);
1070         if (!cc->req_pool) {
1071                 ti->error = "Cannot allocate crypt request mempool";
1072                 goto bad_req_pool;
1073         }
1074         cc->req = NULL;
1075
1076         cc->page_pool = mempool_create_page_pool(MIN_POOL_PAGES, 0);
1077         if (!cc->page_pool) {
1078                 ti->error = "Cannot allocate page mempool";
1079                 goto bad_page_pool;
1080         }
1081
1082         cc->bs = bioset_create(MIN_IOS, 0);
1083         if (!cc->bs) {
1084                 ti->error = "Cannot allocate crypt bioset";
1085                 goto bad_bs;
1086         }
1087
1088         if (crypto_ablkcipher_setkey(tfm, cc->key, key_size) < 0) {
1089                 ti->error = "Error setting key";
1090                 goto bad_device;
1091         }
1092
1093         if (sscanf(argv[2], "%llu", &tmpll) != 1) {
1094                 ti->error = "Invalid iv_offset sector";
1095                 goto bad_device;
1096         }
1097         cc->iv_offset = tmpll;
1098
1099         if (sscanf(argv[4], "%llu", &tmpll) != 1) {
1100                 ti->error = "Invalid device sector";
1101                 goto bad_device;
1102         }
1103         cc->start = tmpll;
1104
1105         if (dm_get_device(ti, argv[3], cc->start, ti->len,
1106                           dm_table_get_mode(ti->table), &cc->dev)) {
1107                 ti->error = "Device lookup failed";
1108                 goto bad_device;
1109         }
1110
1111         if (ivmode && cc->iv_gen_ops) {
1112                 if (ivopts)
1113                         *(ivopts - 1) = ':';
1114                 cc->iv_mode = kmalloc(strlen(ivmode) + 1, GFP_KERNEL);
1115                 if (!cc->iv_mode) {
1116                         ti->error = "Error kmallocing iv_mode string";
1117                         goto bad_ivmode_string;
1118                 }
1119                 strcpy(cc->iv_mode, ivmode);
1120         } else
1121                 cc->iv_mode = NULL;
1122
1123         cc->io_queue = create_singlethread_workqueue("kcryptd_io");
1124         if (!cc->io_queue) {
1125                 ti->error = "Couldn't create kcryptd io queue";
1126                 goto bad_io_queue;
1127         }
1128
1129         cc->crypt_queue = create_singlethread_workqueue("kcryptd");
1130         if (!cc->crypt_queue) {
1131                 ti->error = "Couldn't create kcryptd queue";
1132                 goto bad_crypt_queue;
1133         }
1134
1135         ti->private = cc;
1136         return 0;
1137
1138 bad_crypt_queue:
1139         destroy_workqueue(cc->io_queue);
1140 bad_io_queue:
1141         kfree(cc->iv_mode);
1142 bad_ivmode_string:
1143         dm_put_device(ti, cc->dev);
1144 bad_device:
1145         bioset_free(cc->bs);
1146 bad_bs:
1147         mempool_destroy(cc->page_pool);
1148 bad_page_pool:
1149         mempool_destroy(cc->req_pool);
1150 bad_req_pool:
1151         mempool_destroy(cc->io_pool);
1152 bad_slab_pool:
1153         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
1154                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
1155 bad_ivmode:
1156         crypto_free_ablkcipher(tfm);
1157 bad_cipher:
1158         /* Must zero key material before freeing */
1159         kzfree(cc);
1160         return -EINVAL;
1161 }
1162
1163 static void crypt_dtr(struct dm_target *ti)
1164 {
1165         struct crypt_config *cc = (struct crypt_config *) ti->private;
1166
1167         destroy_workqueue(cc->io_queue);
1168         destroy_workqueue(cc->crypt_queue);
1169
1170         if (cc->req)
1171                 mempool_free(cc->req, cc->req_pool);
1172
1173         bioset_free(cc->bs);
1174         mempool_destroy(cc->page_pool);
1175         mempool_destroy(cc->req_pool);
1176         mempool_destroy(cc->io_pool);
1177
1178         kfree(cc->iv_mode);
1179         if (cc->iv_gen_ops && cc->iv_gen_ops->dtr)
1180                 cc->iv_gen_ops->dtr(cc);
1181         crypto_free_ablkcipher(cc->tfm);
1182         dm_put_device(ti, cc->dev);
1183
1184         /* Must zero key material before freeing */
1185         kzfree(cc);
1186 }
1187
1188 static int crypt_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
1189                      union map_info *map_context)
1190 {
1191         struct dm_crypt_io *io;
1192
1193         io = crypt_io_alloc(ti, bio, bio->bi_sector - ti->begin);
1194
1195         if (bio_data_dir(io->base_bio) == READ)
1196                 kcryptd_queue_io(io);
1197         else
1198                 kcryptd_queue_crypt(io);
1199
1200         return DM_MAPIO_SUBMITTED;
1201 }
1202
1203 static int crypt_status(struct dm_target *ti, status_type_t type,
1204                         char *result, unsigned int maxlen)
1205 {
1206         struct crypt_config *cc = (struct crypt_config *) ti->private;
1207         unsigned int sz = 0;
1208
1209         switch (type) {
1210         case STATUSTYPE_INFO:
1211                 result[0] = '\0';
1212                 break;
1213
1214         case STATUSTYPE_TABLE:
1215                 if (cc->iv_mode)
1216                         DMEMIT("%s-%s-%s ", cc->cipher, cc->chainmode,
1217                                cc->iv_mode);
1218                 else
1219                         DMEMIT("%s-%s ", cc->cipher, cc->chainmode);
1220
1221                 if (cc->key_size > 0) {
1222                         if ((maxlen - sz) < ((cc->key_size << 1) + 1))
1223                                 return -ENOMEM;
1224
1225                         crypt_encode_key(result + sz, cc->key, cc->key_size);
1226                         sz += cc->key_size << 1;
1227                 } else {
1228                         if (sz >= maxlen)
1229                                 return -ENOMEM;
1230                         result[sz++] = '-';
1231                 }
1232
1233                 DMEMIT(" %llu %s %llu", (unsigned long long)cc->iv_offset,
1234                                 cc->dev->name, (unsigned long long)cc->start);
1235                 break;
1236         }
1237         return 0;
1238 }
1239
1240 static void crypt_postsuspend(struct dm_target *ti)
1241 {
1242         struct crypt_config *cc = ti->private;
1243
1244         set_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
1245 }
1246
1247 static int crypt_preresume(struct dm_target *ti)
1248 {
1249         struct crypt_config *cc = ti->private;
1250
1251         if (!test_bit(DM_CRYPT_KEY_VALID, &cc->flags)) {
1252                 DMERR("aborting resume - crypt key is not set.");
1253                 return -EAGAIN;
1254         }
1255
1256         return 0;
1257 }
1258
1259 static void crypt_resume(struct dm_target *ti)
1260 {
1261         struct crypt_config *cc = ti->private;
1262
1263         clear_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags);
1264 }
1265
1266 /* Message interface
1267  *      key set <key>
1268  *      key wipe
1269  */
1270 static int crypt_message(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv)
1271 {
1272         struct crypt_config *cc = ti->private;
1273
1274         if (argc < 2)
1275                 goto error;
1276
1277         if (!strnicmp(argv[0], MESG_STR("key"))) {
1278                 if (!test_bit(DM_CRYPT_SUSPENDED, &cc->flags)) {
1279                         DMWARN("not suspended during key manipulation.");
1280                         return -EINVAL;
1281                 }
1282                 if (argc == 3 && !strnicmp(argv[1], MESG_STR("set")))
1283                         return crypt_set_key(cc, argv[2]);
1284                 if (argc == 2 && !strnicmp(argv[1], MESG_STR("wipe")))
1285                         return crypt_wipe_key(cc);
1286         }
1287
1288 error:
1289         DMWARN("unrecognised message received.");
1290         return -EINVAL;
1291 }
1292
1293 static int crypt_merge(struct dm_target *ti, struct bvec_merge_data *bvm,
1294                        struct bio_vec *biovec, int max_size)
1295 {
1296         struct crypt_config *cc = ti->private;
1297         struct request_queue *q = bdev_get_queue(cc->dev->bdev);
1298
1299         if (!q->merge_bvec_fn)
1300                 return max_size;
1301
1302         bvm->bi_bdev = cc->dev->bdev;
1303         bvm->bi_sector = cc->start + bvm->bi_sector - ti->begin;
1304
1305         return min(max_size, q->merge_bvec_fn(q, bvm, biovec));
1306 }
1307
1308 static struct target_type crypt_target = {
1309         .name   = "crypt",
1310         .version= {1, 6, 0},
1311         .module = THIS_MODULE,
1312         .ctr    = crypt_ctr,
1313         .dtr    = crypt_dtr,
1314         .map    = crypt_map,
1315         .status = crypt_status,
1316         .postsuspend = crypt_postsuspend,
1317         .preresume = crypt_preresume,
1318         .resume = crypt_resume,
1319         .message = crypt_message,
1320         .merge  = crypt_merge,
1321 };
1322
1323 static int __init dm_crypt_init(void)
1324 {
1325         int r;
1326
1327         _crypt_io_pool = KMEM_CACHE(dm_crypt_io, 0);
1328         if (!_crypt_io_pool)
1329                 return -ENOMEM;
1330
1331         r = dm_register_target(&crypt_target);
1332         if (r < 0) {
1333                 DMERR("register failed %d", r);
1334                 kmem_cache_destroy(_crypt_io_pool);
1335         }
1336
1337         return r;
1338 }
1339
1340 static void __exit dm_crypt_exit(void)
1341 {
1342         dm_unregister_target(&crypt_target);
1343         kmem_cache_destroy(_crypt_io_pool);
1344 }
1345
1346 module_init(dm_crypt_init);
1347 module_exit(dm_crypt_exit);
1348
1349 MODULE_AUTHOR("Christophe Saout <christophe@saout.de>");
1350 MODULE_DESCRIPTION(DM_NAME " target for transparent encryption / decryption");
1351 MODULE_LICENSE("GPL");