crypto/simd.c

   1 /*
   2  * Shared crypto simd helpers
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012 Jussi Kivilinna <[email protected]>
   5  * Copyright (c) 2016 Herbert Xu <[email protected]>
   6  * Copyright (c) 2019 Google LLC
   7  *
   8  * Based on aesni-intel_glue.c by:
   9  *  Copyright (C) 2008, Intel Corp.
  10  *    Author: Huang Ying <[email protected]>
  11  *
  12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  15  * (at your option) any later version.
  16  *
  17  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  * GNU General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  24  */
  25
  26 /*
  27  * Shared crypto SIMD helpers.  These functions dynamically create and register
  28  * an skcipher or AEAD algorithm that wraps another, internal algorithm.  The
  29  * wrapper ensures that the internal algorithm is only executed in a context
  30  * where SIMD instructions are usable, i.e. where may_use_simd() returns true.
  31  * If SIMD is already usable, the wrapper directly calls the internal algorithm.
  32  * Otherwise it defers execution to a workqueue via cryptd.
  33  *
  34  * This is an alternative to the internal algorithm implementing a fallback for
  35  * the !may_use_simd() case itself.
  36  *
  37  * Note that the wrapper algorithm is asynchronous, i.e. it has the
  38  * CRYPTO_ALG_ASYNC flag set.  Therefore it won't be found by users who
  39  * explicitly allocate a synchronous algorithm.
  40  */
  41
  42 #include <crypto/cryptd.h>
  43 #include <crypto/internal/aead.h>
  44 #include <crypto/internal/simd.h>
  45 #include <crypto/internal/skcipher.h>
  46 #include <linux/kernel.h>
  47 #include <linux/module.h>
  48 #include <linux/preempt.h>
  49 #include <asm/simd.h>
  50
  51 /* skcipher support */
  52
  53 struct simd_skcipher_alg {
  54         const char *ialg_name;
  55         struct skcipher_alg alg;
  56 };
  57
  58 struct simd_skcipher_ctx {
  59         struct cryptd_skcipher *cryptd_tfm;
  60 };
  61
  62 static int simd_skcipher_setkey(struct crypto_skcipher *tfm, const u8 *key,
  63                                 unsigned int key_len)
  64 {
  65         struct simd_skcipher_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
  66         struct crypto_skcipher *child = &ctx->cryptd_tfm->base;
  67         int err;
  68
  69         crypto_skcipher_clear_flags(child, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
  70         crypto_skcipher_set_flags(child, crypto_skcipher_get_flags(tfm) &
  71                                          CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
  72         err = crypto_skcipher_setkey(child, key, key_len);
  73         crypto_skcipher_set_flags(tfm, crypto_skcipher_get_flags(child) &
  74                                        CRYPTO_TFM_RES_MASK);
  75         return err;
  76 }
  77
  78 static int simd_skcipher_encrypt(struct skcipher_request *req)
  79 {
  80         struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
  81         struct simd_skcipher_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
  82         struct skcipher_request *subreq;
  83         struct crypto_skcipher *child;
  84
  85         subreq = skcipher_request_ctx(req);
  86         *subreq = *req;
  87
  88         if (!crypto_simd_usable() ||
  89             (in_atomic() && cryptd_skcipher_queued(ctx->cryptd_tfm)))
  90                 child = &ctx->cryptd_tfm->base;
  91         else
  92                 child = cryptd_skcipher_child(ctx->cryptd_tfm);
  93
  94         skcipher_request_set_tfm(subreq, child);
  95
  96         return crypto_skcipher_encrypt(subreq);
  97 }
  98
  99 static int simd_skcipher_decrypt(struct skcipher_request *req)
 100 {
 101         struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 102         struct simd_skcipher_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 103         struct skcipher_request *subreq;
 104         struct crypto_skcipher *child;
 105
 106         subreq = skcipher_request_ctx(req);
 107         *subreq = *req;
 108
 109         if (!crypto_simd_usable() ||
 110             (in_atomic() && cryptd_skcipher_queued(ctx->cryptd_tfm)))
 111                 child = &ctx->cryptd_tfm->base;
 112         else
 113                 child = cryptd_skcipher_child(ctx->cryptd_tfm);
 114
 115         skcipher_request_set_tfm(subreq, child);
 116
 117         return crypto_skcipher_decrypt(subreq);
 118 }
 119
 120 static void simd_skcipher_exit(struct crypto_skcipher *tfm)
 121 {
 122         struct simd_skcipher_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 123
 124         cryptd_free_skcipher(ctx->cryptd_tfm);
 125 }
 126
 127 static int simd_skcipher_init(struct crypto_skcipher *tfm)
 128 {
 129         struct simd_skcipher_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 130         struct cryptd_skcipher *cryptd_tfm;
 131         struct simd_skcipher_alg *salg;
 132         struct skcipher_alg *alg;
 133         unsigned reqsize;
 134
 135         alg = crypto_skcipher_alg(tfm);
 136         salg = container_of(alg, struct simd_skcipher_alg, alg);
 137
 138         cryptd_tfm = cryptd_alloc_skcipher(salg->ialg_name,
 139                                            CRYPTO_ALG_INTERNAL,
 140                                            CRYPTO_ALG_INTERNAL);
 141         if (IS_ERR(cryptd_tfm))
 142                 return PTR_ERR(cryptd_tfm);
 143
 144         ctx->cryptd_tfm = cryptd_tfm;
 145
 146         reqsize = crypto_skcipher_reqsize(cryptd_skcipher_child(cryptd_tfm));
 147         reqsize = max(reqsize, crypto_skcipher_reqsize(&cryptd_tfm->base));
 148         reqsize += sizeof(struct skcipher_request);
 149
 150         crypto_skcipher_set_reqsize(tfm, reqsize);
 151
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 struct simd_skcipher_alg *simd_skcipher_create_compat(const char *algname,
 156                                                       const char *drvname,
 157                                                       const char *basename)
 158 {
 159         struct simd_skcipher_alg *salg;
 160         struct crypto_skcipher *tfm;
 161         struct skcipher_alg *ialg;
 162         struct skcipher_alg *alg;
 163         int err;
 164
 165         tfm = crypto_alloc_skcipher(basename, CRYPTO_ALG_INTERNAL,
 166                                     CRYPTO_ALG_INTERNAL | CRYPTO_ALG_ASYNC);
 167         if (IS_ERR(tfm))
 168                 return ERR_CAST(tfm);
 169
 170         ialg = crypto_skcipher_alg(tfm);
 171
 172         salg = kzalloc(sizeof(*salg), GFP_KERNEL);
 173         if (!salg) {
 174                 salg = ERR_PTR(-ENOMEM);
 175                 goto out_put_tfm;
 176         }
 177
 178         salg->ialg_name = basename;
 179         alg = &salg->alg;
 180
 181         err = -ENAMETOOLONG;
 182         if (snprintf(alg->base.cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "%s", algname) >=
 183             CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
 184                 goto out_free_salg;
 185
 186         if (snprintf(alg->base.cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "%s",
 187                      drvname) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
 188                 goto out_free_salg;
 189
 190         alg->base.cra_flags = CRYPTO_ALG_ASYNC;
 191         alg->base.cra_priority = ialg->base.cra_priority;
 192         alg->base.cra_blocksize = ialg->base.cra_blocksize;
 193         alg->base.cra_alignmask = ialg->base.cra_alignmask;
 194         alg->base.cra_module = ialg->base.cra_module;
 195         alg->base.cra_ctxsize = sizeof(struct simd_skcipher_ctx);
 196
 197         alg->ivsize = ialg->ivsize;
 198         alg->chunksize = ialg->chunksize;
 199         alg->min_keysize = ialg->min_keysize;
 200         alg->max_keysize = ialg->max_keysize;
 201
 202         alg->init = simd_skcipher_init;
 203         alg->exit = simd_skcipher_exit;
 204
 205         alg->setkey = simd_skcipher_setkey;
 206         alg->encrypt = simd_skcipher_encrypt;
 207         alg->decrypt = simd_skcipher_decrypt;
 208
 209         err = crypto_register_skcipher(alg);
 210         if (err)
 211                 goto out_free_salg;
 212
 213 out_put_tfm:
 214         crypto_free_skcipher(tfm);
 215         return salg;
 216
 217 out_free_salg:
 218         kfree(salg);
 219         salg = ERR_PTR(err);
 220         goto out_put_tfm;
 221 }
 222 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_skcipher_create_compat);
 223
 224 struct simd_skcipher_alg *simd_skcipher_create(const char *algname,
 225                                                const char *basename)
 226 {
 227         char drvname[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
 228
 229         if (snprintf(drvname, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "simd-%s", basename) >=
 230             CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
 231                 return ERR_PTR(-ENAMETOOLONG);
 232
 233         return simd_skcipher_create_compat(algname, drvname, basename);
 234 }
 235 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_skcipher_create);
 236
 237 void simd_skcipher_free(struct simd_skcipher_alg *salg)
 238 {
 239         crypto_unregister_skcipher(&salg->alg);
 240         kfree(salg);
 241 }
 242 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_skcipher_free);
 243
 244 int simd_register_skciphers_compat(struct skcipher_alg *algs, int count,
 245                                    struct simd_skcipher_alg **simd_algs)
 246 {
 247         int err;
 248         int i;
 249         const char *algname;
 250         const char *drvname;
 251         const char *basename;
 252         struct simd_skcipher_alg *simd;
 253
 254         err = crypto_register_skciphers(algs, count);
 255         if (err)
 256                 return err;
 257
 258         for (i = 0; i < count; i++) {
 259                 WARN_ON(strncmp(algs[i].base.cra_name, "__", 2));
 260                 WARN_ON(strncmp(algs[i].base.cra_driver_name, "__", 2));
 261                 algname = algs[i].base.cra_name + 2;
 262                 drvname = algs[i].base.cra_driver_name + 2;
 263                 basename = algs[i].base.cra_driver_name;
 264                 simd = simd_skcipher_create_compat(algname, drvname, basename);
 265                 err = PTR_ERR(simd);
 266                 if (IS_ERR(simd))
 267                         goto err_unregister;
 268                 simd_algs[i] = simd;
 269         }
 270         return 0;
 271
 272 err_unregister:
 273         simd_unregister_skciphers(algs, count, simd_algs);
 274         return err;
 275 }
 276 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_register_skciphers_compat);
 277
 278 void simd_unregister_skciphers(struct skcipher_alg *algs, int count,
 279                                struct simd_skcipher_alg **simd_algs)
 280 {
 281         int i;
 282
 283         crypto_unregister_skciphers(algs, count);
 284
 285         for (i = 0; i < count; i++) {
 286                 if (simd_algs[i]) {
 287                         simd_skcipher_free(simd_algs[i]);
 288                         simd_algs[i] = NULL;
 289                 }
 290         }
 291 }
 292 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_unregister_skciphers);
 293
 294 /* AEAD support */
 295
 296 struct simd_aead_alg {
 297         const char *ialg_name;
 298         struct aead_alg alg;
 299 };
 300
 301 struct simd_aead_ctx {
 302         struct cryptd_aead *cryptd_tfm;
 303 };
 304
 305 static int simd_aead_setkey(struct crypto_aead *tfm, const u8 *key,
 306                                 unsigned int key_len)
 307 {
 308         struct simd_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
 309         struct crypto_aead *child = &ctx->cryptd_tfm->base;
 310         int err;
 311
 312         crypto_aead_clear_flags(child, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
 313         crypto_aead_set_flags(child, crypto_aead_get_flags(tfm) &
 314                                      CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
 315         err = crypto_aead_setkey(child, key, key_len);
 316         crypto_aead_set_flags(tfm, crypto_aead_get_flags(child) &
 317                                    CRYPTO_TFM_RES_MASK);
 318         return err;
 319 }
 320
 321 static int simd_aead_setauthsize(struct crypto_aead *tfm, unsigned int authsize)
 322 {
 323         struct simd_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
 324         struct crypto_aead *child = &ctx->cryptd_tfm->base;
 325
 326         return crypto_aead_setauthsize(child, authsize);
 327 }
 328
 329 static int simd_aead_encrypt(struct aead_request *req)
 330 {
 331         struct crypto_aead *tfm = crypto_aead_reqtfm(req);
 332         struct simd_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
 333         struct aead_request *subreq;
 334         struct crypto_aead *child;
 335
 336         subreq = aead_request_ctx(req);
 337         *subreq = *req;
 338
 339         if (!crypto_simd_usable() ||
 340             (in_atomic() && cryptd_aead_queued(ctx->cryptd_tfm)))
 341                 child = &ctx->cryptd_tfm->base;
 342         else
 343                 child = cryptd_aead_child(ctx->cryptd_tfm);
 344
 345         aead_request_set_tfm(subreq, child);
 346
 347         return crypto_aead_encrypt(subreq);
 348 }
 349
 350 static int simd_aead_decrypt(struct aead_request *req)
 351 {
 352         struct crypto_aead *tfm = crypto_aead_reqtfm(req);
 353         struct simd_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
 354         struct aead_request *subreq;
 355         struct crypto_aead *child;
 356
 357         subreq = aead_request_ctx(req);
 358         *subreq = *req;
 359
 360         if (!crypto_simd_usable() ||
 361             (in_atomic() && cryptd_aead_queued(ctx->cryptd_tfm)))
 362                 child = &ctx->cryptd_tfm->base;
 363         else
 364                 child = cryptd_aead_child(ctx->cryptd_tfm);
 365
 366         aead_request_set_tfm(subreq, child);
 367
 368         return crypto_aead_decrypt(subreq);
 369 }
 370
 371 static void simd_aead_exit(struct crypto_aead *tfm)
 372 {
 373         struct simd_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
 374
 375         cryptd_free_aead(ctx->cryptd_tfm);
 376 }
 377
 378 static int simd_aead_init(struct crypto_aead *tfm)
 379 {
 380         struct simd_aead_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
 381         struct cryptd_aead *cryptd_tfm;
 382         struct simd_aead_alg *salg;
 383         struct aead_alg *alg;
 384         unsigned reqsize;
 385
 386         alg = crypto_aead_alg(tfm);
 387         salg = container_of(alg, struct simd_aead_alg, alg);
 388
 389         cryptd_tfm = cryptd_alloc_aead(salg->ialg_name, CRYPTO_ALG_INTERNAL,
 390                                        CRYPTO_ALG_INTERNAL);
 391         if (IS_ERR(cryptd_tfm))
 392                 return PTR_ERR(cryptd_tfm);
 393
 394         ctx->cryptd_tfm = cryptd_tfm;
 395
 396         reqsize = crypto_aead_reqsize(cryptd_aead_child(cryptd_tfm));
 397         reqsize = max(reqsize, crypto_aead_reqsize(&cryptd_tfm->base));
 398         reqsize += sizeof(struct aead_request);
 399
 400         crypto_aead_set_reqsize(tfm, reqsize);
 401
 402         return 0;
 403 }
 404
 405 struct simd_aead_alg *simd_aead_create_compat(const char *algname,
 406                                               const char *drvname,
 407                                               const char *basename)
 408 {
 409         struct simd_aead_alg *salg;
 410         struct crypto_aead *tfm;
 411         struct aead_alg *ialg;
 412         struct aead_alg *alg;
 413         int err;
 414
 415         tfm = crypto_alloc_aead(basename, CRYPTO_ALG_INTERNAL,
 416                                 CRYPTO_ALG_INTERNAL | CRYPTO_ALG_ASYNC);
 417         if (IS_ERR(tfm))
 418                 return ERR_CAST(tfm);
 419
 420         ialg = crypto_aead_alg(tfm);
 421
 422         salg = kzalloc(sizeof(*salg), GFP_KERNEL);
 423         if (!salg) {
 424                 salg = ERR_PTR(-ENOMEM);
 425                 goto out_put_tfm;
 426         }
 427
 428         salg->ialg_name = basename;
 429         alg = &salg->alg;
 430
 431         err = -ENAMETOOLONG;
 432         if (snprintf(alg->base.cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "%s", algname) >=
 433             CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
 434                 goto out_free_salg;
 435
 436         if (snprintf(alg->base.cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "%s",
 437                      drvname) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
 438                 goto out_free_salg;
 439
 440         alg->base.cra_flags = CRYPTO_ALG_ASYNC;
 441         alg->base.cra_priority = ialg->base.cra_priority;
 442         alg->base.cra_blocksize = ialg->base.cra_blocksize;
 443         alg->base.cra_alignmask = ialg->base.cra_alignmask;
 444         alg->base.cra_module = ialg->base.cra_module;
 445         alg->base.cra_ctxsize = sizeof(struct simd_aead_ctx);
 446
 447         alg->ivsize = ialg->ivsize;
 448         alg->maxauthsize = ialg->maxauthsize;
 449         alg->chunksize = ialg->chunksize;
 450
 451         alg->init = simd_aead_init;
 452         alg->exit = simd_aead_exit;
 453
 454         alg->setkey = simd_aead_setkey;
 455         alg->setauthsize = simd_aead_setauthsize;
 456         alg->encrypt = simd_aead_encrypt;
 457         alg->decrypt = simd_aead_decrypt;
 458
 459         err = crypto_register_aead(alg);
 460         if (err)
 461                 goto out_free_salg;
 462
 463 out_put_tfm:
 464         crypto_free_aead(tfm);
 465         return salg;
 466
 467 out_free_salg:
 468         kfree(salg);
 469         salg = ERR_PTR(err);
 470         goto out_put_tfm;
 471 }
 472 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_aead_create_compat);
 473
 474 struct simd_aead_alg *simd_aead_create(const char *algname,
 475                                        const char *basename)
 476 {
 477         char drvname[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
 478
 479         if (snprintf(drvname, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "simd-%s", basename) >=
 480             CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
 481                 return ERR_PTR(-ENAMETOOLONG);
 482
 483         return simd_aead_create_compat(algname, drvname, basename);
 484 }
 485 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_aead_create);
 486
 487 void simd_aead_free(struct simd_aead_alg *salg)
 488 {
 489         crypto_unregister_aead(&salg->alg);
 490         kfree(salg);
 491 }
 492 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_aead_free);
 493
 494 int simd_register_aeads_compat(struct aead_alg *algs, int count,
 495                                struct simd_aead_alg **simd_algs)
 496 {
 497         int err;
 498         int i;
 499         const char *algname;
 500         const char *drvname;
 501         const char *basename;
 502         struct simd_aead_alg *simd;
 503
 504         err = crypto_register_aeads(algs, count);
 505         if (err)
 506                 return err;
 507
 508         for (i = 0; i < count; i++) {
 509                 WARN_ON(strncmp(algs[i].base.cra_name, "__", 2));
 510                 WARN_ON(strncmp(algs[i].base.cra_driver_name, "__", 2));
 511                 algname = algs[i].base.cra_name + 2;
 512                 drvname = algs[i].base.cra_driver_name + 2;
 513                 basename = algs[i].base.cra_driver_name;
 514                 simd = simd_aead_create_compat(algname, drvname, basename);
 515                 err = PTR_ERR(simd);
 516                 if (IS_ERR(simd))
 517                         goto err_unregister;
 518                 simd_algs[i] = simd;
 519         }
 520         return 0;
 521
 522 err_unregister:
 523         simd_unregister_aeads(algs, count, simd_algs);
 524         return err;
 525 }
 526 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_register_aeads_compat);
 527
 528 void simd_unregister_aeads(struct aead_alg *algs, int count,
 529                            struct simd_aead_alg **simd_algs)
 530 {
 531         int i;
 532
 533         crypto_unregister_aeads(algs, count);
 534
 535         for (i = 0; i < count; i++) {
 536                 if (simd_algs[i]) {
 537                         simd_aead_free(simd_algs[i]);
 538                         simd_algs[i] = NULL;
 539                 }
 540         }
 541 }
 542 EXPORT_SYMBOL_GPL(simd_unregister_aeads);
 543
 544 MODULE_LICENSE("GPL");