crypto: tcrypt - add xts(serpent) tests
[linux-2.6.git] / crypto / pcrypt.c
1 /*
2  * pcrypt - Parallel crypto wrapper.
3  *
4  * Copyright (C) 2009 secunet Security Networks AG
5  * Copyright (C) 2009 Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
8  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
9  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
10  *
11  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
12  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
14  * more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
17  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
18  * 51 Franklin St - Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
19  */
20
21 #include <crypto/algapi.h>
22 #include <crypto/internal/aead.h>
23 #include <linux/err.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/notifier.h>
28 #include <linux/kobject.h>
29 #include <linux/cpu.h>
30 #include <crypto/pcrypt.h>
31
32 struct padata_pcrypt {
33         struct padata_instance *pinst;
34         struct workqueue_struct *wq;
35
36         /*
37          * Cpumask for callback CPUs. It should be
38          * equal to serial cpumask of corresponding padata instance,
39          * so it is updated when padata notifies us about serial
40          * cpumask change.
41          *
42          * cb_cpumask is protected by RCU. This fact prevents us from
43          * using cpumask_var_t directly because the actual type of
44          * cpumsak_var_t depends on kernel configuration(particularly on
45          * CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK macro). Depending on the configuration
46          * cpumask_var_t may be either a pointer to the struct cpumask
47          * or a variable allocated on the stack. Thus we can not safely use
48          * cpumask_var_t with RCU operations such as rcu_assign_pointer or
49          * rcu_dereference. So cpumask_var_t is wrapped with struct
50          * pcrypt_cpumask which makes possible to use it with RCU.
51          */
52         struct pcrypt_cpumask {
53                 cpumask_var_t mask;
54         } *cb_cpumask;
55         struct notifier_block nblock;
56 };
57
58 static struct padata_pcrypt pencrypt;
59 static struct padata_pcrypt pdecrypt;
60 static struct kset           *pcrypt_kset;
61
62 struct pcrypt_instance_ctx {
63         struct crypto_spawn spawn;
64         unsigned int tfm_count;
65 };
66
67 struct pcrypt_aead_ctx {
68         struct crypto_aead *child;
69         unsigned int cb_cpu;
70 };
71
72 static int pcrypt_do_parallel(struct padata_priv *padata, unsigned int *cb_cpu,
73                               struct padata_pcrypt *pcrypt)
74 {
75         unsigned int cpu_index, cpu, i;
76         struct pcrypt_cpumask *cpumask;
77
78         cpu = *cb_cpu;
79
80         rcu_read_lock_bh();
81         cpumask = rcu_dereference(pcrypt->cb_cpumask);
82         if (cpumask_test_cpu(cpu, cpumask->mask))
83                         goto out;
84
85         if (!cpumask_weight(cpumask->mask))
86                         goto out;
87
88         cpu_index = cpu % cpumask_weight(cpumask->mask);
89
90         cpu = cpumask_first(cpumask->mask);
91         for (i = 0; i < cpu_index; i++)
92                 cpu = cpumask_next(cpu, cpumask->mask);
93
94         *cb_cpu = cpu;
95
96 out:
97         rcu_read_unlock_bh();
98         return padata_do_parallel(pcrypt->pinst, padata, cpu);
99 }
100
101 static int pcrypt_aead_setkey(struct crypto_aead *parent,
102                               const u8 *key, unsigned int keylen)
103 {
104         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(parent);
105
106         return crypto_aead_setkey(ctx->child, key, keylen);
107 }
108
109 static int pcrypt_aead_setauthsize(struct crypto_aead *parent,
110                                    unsigned int authsize)
111 {
112         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(parent);
113
114         return crypto_aead_setauthsize(ctx->child, authsize);
115 }
116
117 static void pcrypt_aead_serial(struct padata_priv *padata)
118 {
119         struct pcrypt_request *preq = pcrypt_padata_request(padata);
120         struct aead_request *req = pcrypt_request_ctx(preq);
121
122         aead_request_complete(req->base.data, padata->info);
123 }
124
125 static void pcrypt_aead_giv_serial(struct padata_priv *padata)
126 {
127         struct pcrypt_request *preq = pcrypt_padata_request(padata);
128         struct aead_givcrypt_request *req = pcrypt_request_ctx(preq);
129
130         aead_request_complete(req->areq.base.data, padata->info);
131 }
132
133 static void pcrypt_aead_done(struct crypto_async_request *areq, int err)
134 {
135         struct aead_request *req = areq->data;
136         struct pcrypt_request *preq = aead_request_ctx(req);
137         struct padata_priv *padata = pcrypt_request_padata(preq);
138
139         padata->info = err;
140         req->base.flags &= ~CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
141
142         padata_do_serial(padata);
143 }
144
145 static void pcrypt_aead_enc(struct padata_priv *padata)
146 {
147         struct pcrypt_request *preq = pcrypt_padata_request(padata);
148         struct aead_request *req = pcrypt_request_ctx(preq);
149
150         padata->info = crypto_aead_encrypt(req);
151
152         if (padata->info == -EINPROGRESS)
153                 return;
154
155         padata_do_serial(padata);
156 }
157
158 static int pcrypt_aead_encrypt(struct aead_request *req)
159 {
160         int err;
161         struct pcrypt_request *preq = aead_request_ctx(req);
162         struct aead_request *creq = pcrypt_request_ctx(preq);
163         struct padata_priv *padata = pcrypt_request_padata(preq);
164         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
165         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
166         u32 flags = aead_request_flags(req);
167
168         memset(padata, 0, sizeof(struct padata_priv));
169
170         padata->parallel = pcrypt_aead_enc;
171         padata->serial = pcrypt_aead_serial;
172
173         aead_request_set_tfm(creq, ctx->child);
174         aead_request_set_callback(creq, flags & ~CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
175                                   pcrypt_aead_done, req);
176         aead_request_set_crypt(creq, req->src, req->dst,
177                                req->cryptlen, req->iv);
178         aead_request_set_assoc(creq, req->assoc, req->assoclen);
179
180         err = pcrypt_do_parallel(padata, &ctx->cb_cpu, &pencrypt);
181         if (!err)
182                 return -EINPROGRESS;
183
184         return err;
185 }
186
187 static void pcrypt_aead_dec(struct padata_priv *padata)
188 {
189         struct pcrypt_request *preq = pcrypt_padata_request(padata);
190         struct aead_request *req = pcrypt_request_ctx(preq);
191
192         padata->info = crypto_aead_decrypt(req);
193
194         if (padata->info == -EINPROGRESS)
195                 return;
196
197         padata_do_serial(padata);
198 }
199
200 static int pcrypt_aead_decrypt(struct aead_request *req)
201 {
202         int err;
203         struct pcrypt_request *preq = aead_request_ctx(req);
204         struct aead_request *creq = pcrypt_request_ctx(preq);
205         struct padata_priv *padata = pcrypt_request_padata(preq);
206         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
207         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
208         u32 flags = aead_request_flags(req);
209
210         memset(padata, 0, sizeof(struct padata_priv));
211
212         padata->parallel = pcrypt_aead_dec;
213         padata->serial = pcrypt_aead_serial;
214
215         aead_request_set_tfm(creq, ctx->child);
216         aead_request_set_callback(creq, flags & ~CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
217                                   pcrypt_aead_done, req);
218         aead_request_set_crypt(creq, req->src, req->dst,
219                                req->cryptlen, req->iv);
220         aead_request_set_assoc(creq, req->assoc, req->assoclen);
221
222         err = pcrypt_do_parallel(padata, &ctx->cb_cpu, &pdecrypt);
223         if (!err)
224                 return -EINPROGRESS;
225
226         return err;
227 }
228
229 static void pcrypt_aead_givenc(struct padata_priv *padata)
230 {
231         struct pcrypt_request *preq = pcrypt_padata_request(padata);
232         struct aead_givcrypt_request *req = pcrypt_request_ctx(preq);
233
234         padata->info = crypto_aead_givencrypt(req);
235
236         if (padata->info == -EINPROGRESS)
237                 return;
238
239         padata_do_serial(padata);
240 }
241
242 static int pcrypt_aead_givencrypt(struct aead_givcrypt_request *req)
243 {
244         int err;
245         struct aead_request *areq = &req->areq;
246         struct pcrypt_request *preq = aead_request_ctx(areq);
247         struct aead_givcrypt_request *creq = pcrypt_request_ctx(preq);
248         struct padata_priv *padata = pcrypt_request_padata(preq);
249         struct crypto_aead *aead = aead_givcrypt_reqtfm(req);
250         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
251         u32 flags = aead_request_flags(areq);
252
253         memset(padata, 0, sizeof(struct padata_priv));
254
255         padata->parallel = pcrypt_aead_givenc;
256         padata->serial = pcrypt_aead_giv_serial;
257
258         aead_givcrypt_set_tfm(creq, ctx->child);
259         aead_givcrypt_set_callback(creq, flags & ~CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
260                                    pcrypt_aead_done, areq);
261         aead_givcrypt_set_crypt(creq, areq->src, areq->dst,
262                                 areq->cryptlen, areq->iv);
263         aead_givcrypt_set_assoc(creq, areq->assoc, areq->assoclen);
264         aead_givcrypt_set_giv(creq, req->giv, req->seq);
265
266         err = pcrypt_do_parallel(padata, &ctx->cb_cpu, &pencrypt);
267         if (!err)
268                 return -EINPROGRESS;
269
270         return err;
271 }
272
273 static int pcrypt_aead_init_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
274 {
275         int cpu, cpu_index;
276         struct crypto_instance *inst = crypto_tfm_alg_instance(tfm);
277         struct pcrypt_instance_ctx *ictx = crypto_instance_ctx(inst);
278         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
279         struct crypto_aead *cipher;
280
281         ictx->tfm_count++;
282
283         cpu_index = ictx->tfm_count % cpumask_weight(cpu_active_mask);
284
285         ctx->cb_cpu = cpumask_first(cpu_active_mask);
286         for (cpu = 0; cpu < cpu_index; cpu++)
287                 ctx->cb_cpu = cpumask_next(ctx->cb_cpu, cpu_active_mask);
288
289         cipher = crypto_spawn_aead(crypto_instance_ctx(inst));
290
291         if (IS_ERR(cipher))
292                 return PTR_ERR(cipher);
293
294         ctx->child = cipher;
295         tfm->crt_aead.reqsize = sizeof(struct pcrypt_request)
296                 + sizeof(struct aead_givcrypt_request)
297                 + crypto_aead_reqsize(cipher);
298
299         return 0;
300 }
301
302 static void pcrypt_aead_exit_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
303 {
304         struct pcrypt_aead_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
305
306         crypto_free_aead(ctx->child);
307 }
308
309 static struct crypto_instance *pcrypt_alloc_instance(struct crypto_alg *alg)
310 {
311         struct crypto_instance *inst;
312         struct pcrypt_instance_ctx *ctx;
313         int err;
314
315         inst = kzalloc(sizeof(*inst) + sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
316         if (!inst) {
317                 inst = ERR_PTR(-ENOMEM);
318                 goto out;
319         }
320
321         err = -ENAMETOOLONG;
322         if (snprintf(inst->alg.cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
323                      "pcrypt(%s)", alg->cra_driver_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
324                 goto out_free_inst;
325
326         memcpy(inst->alg.cra_name, alg->cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME);
327
328         ctx = crypto_instance_ctx(inst);
329         err = crypto_init_spawn(&ctx->spawn, alg, inst,
330                                 CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
331         if (err)
332                 goto out_free_inst;
333
334         inst->alg.cra_priority = alg->cra_priority + 100;
335         inst->alg.cra_blocksize = alg->cra_blocksize;
336         inst->alg.cra_alignmask = alg->cra_alignmask;
337
338 out:
339         return inst;
340
341 out_free_inst:
342         kfree(inst);
343         inst = ERR_PTR(err);
344         goto out;
345 }
346
347 static struct crypto_instance *pcrypt_alloc_aead(struct rtattr **tb,
348                                                  u32 type, u32 mask)
349 {
350         struct crypto_instance *inst;
351         struct crypto_alg *alg;
352
353         alg = crypto_get_attr_alg(tb, type, (mask & CRYPTO_ALG_TYPE_MASK));
354         if (IS_ERR(alg))
355                 return ERR_CAST(alg);
356
357         inst = pcrypt_alloc_instance(alg);
358         if (IS_ERR(inst))
359                 goto out_put_alg;
360
361         inst->alg.cra_flags = CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD | CRYPTO_ALG_ASYNC;
362         inst->alg.cra_type = &crypto_aead_type;
363
364         inst->alg.cra_aead.ivsize = alg->cra_aead.ivsize;
365         inst->alg.cra_aead.geniv = alg->cra_aead.geniv;
366         inst->alg.cra_aead.maxauthsize = alg->cra_aead.maxauthsize;
367
368         inst->alg.cra_ctxsize = sizeof(struct pcrypt_aead_ctx);
369
370         inst->alg.cra_init = pcrypt_aead_init_tfm;
371         inst->alg.cra_exit = pcrypt_aead_exit_tfm;
372
373         inst->alg.cra_aead.setkey = pcrypt_aead_setkey;
374         inst->alg.cra_aead.setauthsize = pcrypt_aead_setauthsize;
375         inst->alg.cra_aead.encrypt = pcrypt_aead_encrypt;
376         inst->alg.cra_aead.decrypt = pcrypt_aead_decrypt;
377         inst->alg.cra_aead.givencrypt = pcrypt_aead_givencrypt;
378
379 out_put_alg:
380         crypto_mod_put(alg);
381         return inst;
382 }
383
384 static struct crypto_instance *pcrypt_alloc(struct rtattr **tb)
385 {
386         struct crypto_attr_type *algt;
387
388         algt = crypto_get_attr_type(tb);
389         if (IS_ERR(algt))
390                 return ERR_CAST(algt);
391
392         switch (algt->type & algt->mask & CRYPTO_ALG_TYPE_MASK) {
393         case CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD:
394                 return pcrypt_alloc_aead(tb, algt->type, algt->mask);
395         }
396
397         return ERR_PTR(-EINVAL);
398 }
399
400 static void pcrypt_free(struct crypto_instance *inst)
401 {
402         struct pcrypt_instance_ctx *ctx = crypto_instance_ctx(inst);
403
404         crypto_drop_spawn(&ctx->spawn);
405         kfree(inst);
406 }
407
408 static int pcrypt_cpumask_change_notify(struct notifier_block *self,
409                                         unsigned long val, void *data)
410 {
411         struct padata_pcrypt *pcrypt;
412         struct pcrypt_cpumask *new_mask, *old_mask;
413         struct padata_cpumask *cpumask = (struct padata_cpumask *)data;
414
415         if (!(val & PADATA_CPU_SERIAL))
416                 return 0;
417
418         pcrypt = container_of(self, struct padata_pcrypt, nblock);
419         new_mask = kmalloc(sizeof(*new_mask), GFP_KERNEL);
420         if (!new_mask)
421                 return -ENOMEM;
422         if (!alloc_cpumask_var(&new_mask->mask, GFP_KERNEL)) {
423                 kfree(new_mask);
424                 return -ENOMEM;
425         }
426
427         old_mask = pcrypt->cb_cpumask;
428
429         cpumask_copy(new_mask->mask, cpumask->cbcpu);
430         rcu_assign_pointer(pcrypt->cb_cpumask, new_mask);
431         synchronize_rcu_bh();
432
433         free_cpumask_var(old_mask->mask);
434         kfree(old_mask);
435         return 0;
436 }
437
438 static int pcrypt_sysfs_add(struct padata_instance *pinst, const char *name)
439 {
440         int ret;
441
442         pinst->kobj.kset = pcrypt_kset;
443         ret = kobject_add(&pinst->kobj, NULL, name);
444         if (!ret)
445                 kobject_uevent(&pinst->kobj, KOBJ_ADD);
446
447         return ret;
448 }
449
450 static int pcrypt_init_padata(struct padata_pcrypt *pcrypt,
451                               const char *name)
452 {
453         int ret = -ENOMEM;
454         struct pcrypt_cpumask *mask;
455
456         get_online_cpus();
457
458         pcrypt->wq = alloc_workqueue(name,
459                                      WQ_MEM_RECLAIM | WQ_CPU_INTENSIVE, 1);
460         if (!pcrypt->wq)
461                 goto err;
462
463         pcrypt->pinst = padata_alloc_possible(pcrypt->wq);
464         if (!pcrypt->pinst)
465                 goto err_destroy_workqueue;
466
467         mask = kmalloc(sizeof(*mask), GFP_KERNEL);
468         if (!mask)
469                 goto err_free_padata;
470         if (!alloc_cpumask_var(&mask->mask, GFP_KERNEL)) {
471                 kfree(mask);
472                 goto err_free_padata;
473         }
474
475         cpumask_and(mask->mask, cpu_possible_mask, cpu_active_mask);
476         rcu_assign_pointer(pcrypt->cb_cpumask, mask);
477
478         pcrypt->nblock.notifier_call = pcrypt_cpumask_change_notify;
479         ret = padata_register_cpumask_notifier(pcrypt->pinst, &pcrypt->nblock);
480         if (ret)
481                 goto err_free_cpumask;
482
483         ret = pcrypt_sysfs_add(pcrypt->pinst, name);
484         if (ret)
485                 goto err_unregister_notifier;
486
487         put_online_cpus();
488
489         return ret;
490
491 err_unregister_notifier:
492         padata_unregister_cpumask_notifier(pcrypt->pinst, &pcrypt->nblock);
493 err_free_cpumask:
494         free_cpumask_var(mask->mask);
495         kfree(mask);
496 err_free_padata:
497         padata_free(pcrypt->pinst);
498 err_destroy_workqueue:
499         destroy_workqueue(pcrypt->wq);
500 err:
501         put_online_cpus();
502
503         return ret;
504 }
505
506 static void pcrypt_fini_padata(struct padata_pcrypt *pcrypt)
507 {
508         free_cpumask_var(pcrypt->cb_cpumask->mask);
509         kfree(pcrypt->cb_cpumask);
510
511         padata_stop(pcrypt->pinst);
512         padata_unregister_cpumask_notifier(pcrypt->pinst, &pcrypt->nblock);
513         destroy_workqueue(pcrypt->wq);
514         padata_free(pcrypt->pinst);
515 }
516
517 static struct crypto_template pcrypt_tmpl = {
518         .name = "pcrypt",
519         .alloc = pcrypt_alloc,
520         .free = pcrypt_free,
521         .module = THIS_MODULE,
522 };
523
524 static int __init pcrypt_init(void)
525 {
526         int err = -ENOMEM;
527
528         pcrypt_kset = kset_create_and_add("pcrypt", NULL, kernel_kobj);
529         if (!pcrypt_kset)
530                 goto err;
531
532         err = pcrypt_init_padata(&pencrypt, "pencrypt");
533         if (err)
534                 goto err_unreg_kset;
535
536         err = pcrypt_init_padata(&pdecrypt, "pdecrypt");
537         if (err)
538                 goto err_deinit_pencrypt;
539
540         padata_start(pencrypt.pinst);
541         padata_start(pdecrypt.pinst);
542
543         return crypto_register_template(&pcrypt_tmpl);
544
545 err_deinit_pencrypt:
546         pcrypt_fini_padata(&pencrypt);
547 err_unreg_kset:
548         kset_unregister(pcrypt_kset);
549 err:
550         return err;
551 }
552
553 static void __exit pcrypt_exit(void)
554 {
555         pcrypt_fini_padata(&pencrypt);
556         pcrypt_fini_padata(&pdecrypt);
557
558         kset_unregister(pcrypt_kset);
559         crypto_unregister_template(&pcrypt_tmpl);
560 }
561
562 module_init(pcrypt_init);
563 module_exit(pcrypt_exit);
564
565 MODULE_LICENSE("GPL");
566 MODULE_AUTHOR("Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>");
567 MODULE_DESCRIPTION("Parallel crypto wrapper");