crypto/pcrypt.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * pcrypt - Parallel crypto wrapper.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2009 secunet Security Networks AG
   6  * Copyright (C) 2009 Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>
   7  */
   8
   9 #include <crypto/algapi.h>
  10 #include <crypto/internal/aead.h>
  11 #include <linux/atomic.h>
  12 #include <linux/err.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/notifier.h>
  17 #include <linux/kobject.h>
  18 #include <linux/cpu.h>
  19 #include <crypto/pcrypt.h>
  20
  21 struct padata_pcrypt {
  22         struct padata_instance *pinst;
  23
  24         /*
  25          * Cpumask for callback CPUs. It should be
  26          * equal to serial cpumask of corresponding padata instance,
  27          * so it is updated when padata notifies us about serial
  28          * cpumask change.
  29          *
  30          * cb_cpumask is protected by RCU. This fact prevents us from
  31          * using cpumask_var_t directly because the actual type of
  32          * cpumsak_var_t depends on kernel configuration(particularly on
  33          * CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK macro). Depending on the configuration
  34          * cpumask_var_t may be either a pointer to the struct cpumask
  35          * or a variable allocated on the stack. Thus we can not safely use
  36          * cpumask_var_t with RCU operations such as rcu_assign_pointer or
  37          * rcu_dereference. So cpumask_var_t is wrapped with struct
  38          * pcrypt_cpumask which makes possible to use it with RCU.
  39          */
  40         struct pcrypt_cpumask {
  41                 cpumask_var_t mask;
  42         } *cb_cpumask;
  43         struct notifier_block nblock;
  44 };
  45
  46 static struct padata_pcrypt pencrypt;
  47 static struct padata_pcrypt pdecrypt;
  48 static struct kset           *pcrypt_kset;
  49
  50 struct pcrypt_instance_ctx {
  51         struct crypto_aead_spawn spawn;
  52         atomic_t tfm_count;
  53 };
  54
  55 struct pcrypt_aead_ctx {
  56         struct crypto_aead *child;
  57         unsigned int cb_cpu;
  58 };
  59
  60 static int pcrypt_aead_setkey(struct crypto_aead *parent,
  61                               const u8 *key, unsigned int keylen)
  62 {
  63         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(parent);
  64
  65         return crypto_aead_setkey(ctx->child, key, keylen);
  66 }
  67
  68 static int pcrypt_aead_setauthsize(struct crypto_aead *parent,
  69                                    unsigned int authsize)
  70 {
  71         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(parent);
  72
  73         return crypto_aead_setauthsize(ctx->child, authsize);
  74 }
  75
  76 static void pcrypt_aead_serial(struct padata_priv *padata)
  77 {
  78         struct pcrypt_request *preq = pcrypt_padata_request(padata);
  79         struct aead_request *req = pcrypt_request_ctx(preq);
  80
  81         aead_request_complete(req->base.data, padata->info);
  82 }
  83
  84 static void pcrypt_aead_done(struct crypto_async_request *areq, int err)
  85 {
  86         struct aead_request *req = areq->data;
  87         struct pcrypt_request *preq = aead_request_ctx(req);
  88         struct padata_priv *padata = pcrypt_request_padata(preq);
  89
  90         padata->info = err;
  91         req->base.flags &= ~CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
  92
  93         padata_do_serial(padata);
  94 }
  95
  96 static void pcrypt_aead_enc(struct padata_priv *padata)
  97 {
  98         struct pcrypt_request *preq = pcrypt_padata_request(padata);
  99         struct aead_request *req = pcrypt_request_ctx(preq);
 100
 101         padata->info = crypto_aead_encrypt(req);
 102
 103         if (padata->info == -EINPROGRESS)
 104                 return;
 105
 106         padata_do_serial(padata);
 107 }
 108
 109 static int pcrypt_aead_encrypt(struct aead_request *req)
 110 {
 111         int err;
 112         struct pcrypt_request *preq = aead_request_ctx(req);
 113         struct aead_request *creq = pcrypt_request_ctx(preq);
 114         struct padata_priv *padata = pcrypt_request_padata(preq);
 115         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 116         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 117         u32 flags = aead_request_flags(req);
 118
 119         memset(padata, 0, sizeof(struct padata_priv));
 120
 121         padata->parallel = pcrypt_aead_enc;
 122         padata->serial = pcrypt_aead_serial;
 123
 124         aead_request_set_tfm(creq, ctx->child);
 125         aead_request_set_callback(creq, flags & ~CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
 126                                   pcrypt_aead_done, req);
 127         aead_request_set_crypt(creq, req->src, req->dst,
 128                                req->cryptlen, req->iv);
 129         aead_request_set_ad(creq, req->assoclen);
 130
 131         err = padata_do_parallel(pencrypt.pinst, padata, &ctx->cb_cpu);
 132         if (!err)
 133                 return -EINPROGRESS;
 134
 135         return err;
 136 }
 137
 138 static void pcrypt_aead_dec(struct padata_priv *padata)
 139 {
 140         struct pcrypt_request *preq = pcrypt_padata_request(padata);
 141         struct aead_request *req = pcrypt_request_ctx(preq);
 142
 143         padata->info = crypto_aead_decrypt(req);
 144
 145         if (padata->info == -EINPROGRESS)
 146                 return;
 147
 148         padata_do_serial(padata);
 149 }
 150
 151 static int pcrypt_aead_decrypt(struct aead_request *req)
 152 {
 153         int err;
 154         struct pcrypt_request *preq = aead_request_ctx(req);
 155         struct aead_request *creq = pcrypt_request_ctx(preq);
 156         struct padata_priv *padata = pcrypt_request_padata(preq);
 157         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 158         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 159         u32 flags = aead_request_flags(req);
 160
 161         memset(padata, 0, sizeof(struct padata_priv));
 162
 163         padata->parallel = pcrypt_aead_dec;
 164         padata->serial = pcrypt_aead_serial;
 165
 166         aead_request_set_tfm(creq, ctx->child);
 167         aead_request_set_callback(creq, flags & ~CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
 168                                   pcrypt_aead_done, req);
 169         aead_request_set_crypt(creq, req->src, req->dst,
 170                                req->cryptlen, req->iv);
 171         aead_request_set_ad(creq, req->assoclen);
 172
 173         err = padata_do_parallel(pdecrypt.pinst, padata, &ctx->cb_cpu);
 174         if (!err)
 175                 return -EINPROGRESS;
 176
 177         return err;
 178 }
 179
 180 static int pcrypt_aead_init_tfm(struct crypto_aead *tfm)
 181 {
 182         int cpu, cpu_index;
 183         struct aead_instance *inst = aead_alg_instance(tfm);
 184         struct pcrypt_instance_ctx *ictx = aead_instance_ctx(inst);
 185         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
 186         struct crypto_aead *cipher;
 187
 188         cpu_index = (unsigned int)atomic_inc_return(&ictx->tfm_count) %
 189                     cpumask_weight(cpu_online_mask);
 190
 191         ctx->cb_cpu = cpumask_first(cpu_online_mask);
 192         for (cpu = 0; cpu < cpu_index; cpu++)
 193                 ctx->cb_cpu = cpumask_next(ctx->cb_cpu, cpu_online_mask);
 194
 195         cipher = crypto_spawn_aead(&ictx->spawn);
 196
 197         if (IS_ERR(cipher))
 198                 return PTR_ERR(cipher);
 199
 200         ctx->child = cipher;
 201         crypto_aead_set_reqsize(tfm, sizeof(struct pcrypt_request) +
 202                                      sizeof(struct aead_request) +
 203                                      crypto_aead_reqsize(cipher));
 204
 205         return 0;
 206 }
 207
 208 static void pcrypt_aead_exit_tfm(struct crypto_aead *tfm)
 209 {
 210         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
 211
 212         crypto_free_aead(ctx->child);
 213 }
 214
 215 static void pcrypt_free(struct aead_instance *inst)
 216 {
 217         struct pcrypt_instance_ctx *ctx = aead_instance_ctx(inst);
 218
 219         crypto_drop_aead(&ctx->spawn);
 220         kfree(inst);
 221 }
 222
 223 static int pcrypt_init_instance(struct crypto_instance *inst,
 224                                 struct crypto_alg *alg)
 225 {
 226         if (snprintf(inst->alg.cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
 227                      "pcrypt(%s)", alg->cra_driver_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
 228                 return -ENAMETOOLONG;
 229
 230         memcpy(inst->alg.cra_name, alg->cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME);
 231
 232         inst->alg.cra_priority = alg->cra_priority + 100;
 233         inst->alg.cra_blocksize = alg->cra_blocksize;
 234         inst->alg.cra_alignmask = alg->cra_alignmask;
 235
 236         return 0;
 237 }
 238
 239 static int pcrypt_create_aead(struct crypto_template *tmpl, struct rtattr **tb,
 240                               u32 type, u32 mask)
 241 {
 242         struct pcrypt_instance_ctx *ctx;
 243         struct crypto_attr_type *algt;
 244         struct aead_instance *inst;
 245         struct aead_alg *alg;
 246         const char *name;
 247         int err;
 248
 249         algt = crypto_get_attr_type(tb);
 250         if (IS_ERR(algt))
 251                 return PTR_ERR(algt);
 252
 253         name = crypto_attr_alg_name(tb[1]);
 254         if (IS_ERR(name))
 255                 return PTR_ERR(name);
 256
 257         inst = kzalloc(sizeof(*inst) + sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
 258         if (!inst)
 259                 return -ENOMEM;
 260
 261         ctx = aead_instance_ctx(inst);
 262         crypto_set_aead_spawn(&ctx->spawn, aead_crypto_instance(inst));
 263
 264         err = crypto_grab_aead(&ctx->spawn, name, 0, 0);
 265         if (err)
 266                 goto out_free_inst;
 267
 268         alg = crypto_spawn_aead_alg(&ctx->spawn);
 269         err = pcrypt_init_instance(aead_crypto_instance(inst), &alg->base);
 270         if (err)
 271                 goto out_drop_aead;
 272
 273         inst->alg.base.cra_flags = CRYPTO_ALG_ASYNC;
 274
 275         inst->alg.ivsize = crypto_aead_alg_ivsize(alg);
 276         inst->alg.maxauthsize = crypto_aead_alg_maxauthsize(alg);
 277
 278         inst->alg.base.cra_ctxsize = sizeof(struct pcrypt_aead_ctx);
 279
 280         inst->alg.init = pcrypt_aead_init_tfm;
 281         inst->alg.exit = pcrypt_aead_exit_tfm;
 282
 283         inst->alg.setkey = pcrypt_aead_setkey;
 284         inst->alg.setauthsize = pcrypt_aead_setauthsize;
 285         inst->alg.encrypt = pcrypt_aead_encrypt;
 286         inst->alg.decrypt = pcrypt_aead_decrypt;
 287
 288         inst->free = pcrypt_free;
 289
 290         err = aead_register_instance(tmpl, inst);
 291         if (err)
 292                 goto out_drop_aead;
 293
 294 out:
 295         return err;
 296
 297 out_drop_aead:
 298         crypto_drop_aead(&ctx->spawn);
 299 out_free_inst:
 300         kfree(inst);
 301         goto out;
 302 }
 303
 304 static int pcrypt_create(struct crypto_template *tmpl, struct rtattr **tb)
 305 {
 306         struct crypto_attr_type *algt;
 307
 308         algt = crypto_get_attr_type(tb);
 309         if (IS_ERR(algt))
 310                 return PTR_ERR(algt);
 311
 312         switch (algt->type & algt->mask & CRYPTO_ALG_TYPE_MASK) {
 313         case CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD:
 314                 return pcrypt_create_aead(tmpl, tb, algt->type, algt->mask);
 315         }
 316
 317         return -EINVAL;
 318 }
 319
 320 static int pcrypt_cpumask_change_notify(struct notifier_block *self,
 321                                         unsigned long val, void *data)
 322 {
 323         struct padata_pcrypt *pcrypt;
 324         struct pcrypt_cpumask *new_mask, *old_mask;
 325         struct padata_cpumask *cpumask = (struct padata_cpumask *)data;
 326
 327         if (!(val & PADATA_CPU_SERIAL))
 328                 return 0;
 329
 330         pcrypt = container_of(self, struct padata_pcrypt, nblock);
 331         new_mask = kmalloc(sizeof(*new_mask), GFP_KERNEL);
 332         if (!new_mask)
 333                 return -ENOMEM;
 334         if (!alloc_cpumask_var(&new_mask->mask, GFP_KERNEL)) {
 335                 kfree(new_mask);
 336                 return -ENOMEM;
 337         }
 338
 339         old_mask = pcrypt->cb_cpumask;
 340
 341         cpumask_copy(new_mask->mask, cpumask->cbcpu);
 342         rcu_assign_pointer(pcrypt->cb_cpumask, new_mask);
 343         synchronize_rcu();
 344
 345         free_cpumask_var(old_mask->mask);
 346         kfree(old_mask);
 347         return 0;
 348 }
 349
 350 static int pcrypt_sysfs_add(struct padata_instance *pinst, const char *name)
 351 {
 352         int ret;
 353
 354         pinst->kobj.kset = pcrypt_kset;
 355         ret = kobject_add(&pinst->kobj, NULL, "%s", name);
 356         if (!ret)
 357                 kobject_uevent(&pinst->kobj, KOBJ_ADD);
 358
 359         return ret;
 360 }
 361
 362 static int pcrypt_init_padata(struct padata_pcrypt *pcrypt,
 363                               const char *name)
 364 {
 365         int ret = -ENOMEM;
 366         struct pcrypt_cpumask *mask;
 367
 368         get_online_cpus();
 369
 370         pcrypt->pinst = padata_alloc_possible(name);
 371         if (!pcrypt->pinst)
 372                 goto err;
 373
 374         mask = kmalloc(sizeof(*mask), GFP_KERNEL);
 375         if (!mask)
 376                 goto err_free_padata;
 377         if (!alloc_cpumask_var(&mask->mask, GFP_KERNEL)) {
 378                 kfree(mask);
 379                 goto err_free_padata;
 380         }
 381
 382         cpumask_and(mask->mask, cpu_possible_mask, cpu_online_mask);
 383         rcu_assign_pointer(pcrypt->cb_cpumask, mask);
 384
 385         pcrypt->nblock.notifier_call = pcrypt_cpumask_change_notify;
 386         ret = padata_register_cpumask_notifier(pcrypt->pinst, &pcrypt->nblock);
 387         if (ret)
 388                 goto err_free_cpumask;
 389
 390         ret = pcrypt_sysfs_add(pcrypt->pinst, name);
 391         if (ret)
 392                 goto err_unregister_notifier;
 393
 394         put_online_cpus();
 395
 396         return ret;
 397
 398 err_unregister_notifier:
 399         padata_unregister_cpumask_notifier(pcrypt->pinst, &pcrypt->nblock);
 400 err_free_cpumask:
 401         free_cpumask_var(mask->mask);
 402         kfree(mask);
 403 err_free_padata:
 404         padata_free(pcrypt->pinst);
 405 err:
 406         put_online_cpus();
 407
 408         return ret;
 409 }
 410
 411 static void pcrypt_fini_padata(struct padata_pcrypt *pcrypt)
 412 {
 413         free_cpumask_var(pcrypt->cb_cpumask->mask);
 414         kfree(pcrypt->cb_cpumask);
 415
 416         padata_stop(pcrypt->pinst);
 417         padata_unregister_cpumask_notifier(pcrypt->pinst, &pcrypt->nblock);
 418         padata_free(pcrypt->pinst);
 419 }
 420
 421 static struct crypto_template pcrypt_tmpl = {
 422         .name = "pcrypt",
 423         .create = pcrypt_create,
 424         .module = THIS_MODULE,
 425 };
 426
 427 static int __init pcrypt_init(void)
 428 {
 429         int err = -ENOMEM;
 430
 431         pcrypt_kset = kset_create_and_add("pcrypt", NULL, kernel_kobj);
 432         if (!pcrypt_kset)
 433                 goto err;
 434
 435         err = pcrypt_init_padata(&pencrypt, "pencrypt");
 436         if (err)
 437                 goto err_unreg_kset;
 438
 439         err = pcrypt_init_padata(&pdecrypt, "pdecrypt");
 440         if (err)
 441                 goto err_deinit_pencrypt;
 442
 443         padata_start(pencrypt.pinst);
 444         padata_start(pdecrypt.pinst);
 445
 446         return crypto_register_template(&pcrypt_tmpl);
 447
 448 err_deinit_pencrypt:
 449         pcrypt_fini_padata(&pencrypt);
 450 err_unreg_kset:
 451         kset_unregister(pcrypt_kset);
 452 err:
 453         return err;
 454 }
 455
 456 static void __exit pcrypt_exit(void)
 457 {
 458         pcrypt_fini_padata(&pencrypt);
 459         pcrypt_fini_padata(&pdecrypt);
 460
 461         kset_unregister(pcrypt_kset);
 462         crypto_unregister_template(&pcrypt_tmpl);
 463 }
 464
 465 subsys_initcall(pcrypt_init);
 466 module_exit(pcrypt_exit);
 467
 468 MODULE_LICENSE("GPL");
 469 MODULE_AUTHOR("Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>");
 470 MODULE_DESCRIPTION("Parallel crypto wrapper");
 471 MODULE_ALIAS_CRYPTO("pcrypt");