1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2  /* Driver for Virtio crypto device.
3   *
4   * Copyright 2016 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
5   */
6 
7 #include <linux/err.h>
8 #include <linux/module.h>
9 #include <linux/virtio_config.h>
10 #include <linux/cpu.h>
11 
12 #include <uapi/linux/virtio_crypto.h>
13 #include "virtio_crypto_common.h"
14 
15 
16 void
17 virtcrypto_clear_request(struct virtio_crypto_request *vc_req)
18 {
19 	if (vc_req) {
20 		kfree_sensitive(vc_req->req_data);
21 		kfree(vc_req->sgs);
22 	}
23 }
24 
25 static void virtio_crypto_ctrlq_callback(struct virtio_crypto_ctrl_request *vc_ctrl_req)
26 {
27 	complete(&vc_ctrl_req->compl);
28 }
29 
30 static void virtcrypto_ctrlq_callback(struct virtqueue *vq)
31 {
32 	struct virtio_crypto *vcrypto = vq->vdev->priv;
33 	struct virtio_crypto_ctrl_request *vc_ctrl_req;
34 	unsigned long flags;
35 	unsigned int len;
36 
37 	spin_lock_irqsave(&vcrypto->ctrl_lock, flags);
38 	do {
39 		virtqueue_disable_cb(vq);
40 		while ((vc_ctrl_req = virtqueue_get_buf(vq, &len)) != NULL) {
41 			spin_unlock_irqrestore(&vcrypto->ctrl_lock, flags);
42 			virtio_crypto_ctrlq_callback(vc_ctrl_req);
43 			spin_lock_irqsave(&vcrypto->ctrl_lock, flags);
44 		}
45 		if (unlikely(virtqueue_is_broken(vq)))
46 			break;
47 	} while (!virtqueue_enable_cb(vq));
48 	spin_unlock_irqrestore(&vcrypto->ctrl_lock, flags);
49 }
50 
51 int virtio_crypto_ctrl_vq_request(struct virtio_crypto *vcrypto, struct scatterlist *sgs[],
52 		unsigned int out_sgs, unsigned int in_sgs,
53 		struct virtio_crypto_ctrl_request *vc_ctrl_req)
54 {
55 	int err;
56 	unsigned long flags;
57 
58 	init_completion(&vc_ctrl_req->compl);
59 
60 	spin_lock_irqsave(&vcrypto->ctrl_lock, flags);
61 	err = virtqueue_add_sgs(vcrypto->ctrl_vq, sgs, out_sgs, in_sgs, vc_ctrl_req, GFP_ATOMIC);
62 	if (err < 0) {
63 		spin_unlock_irqrestore(&vcrypto->ctrl_lock, flags);
64 		return err;
65 	}
66 
67 	virtqueue_kick(vcrypto->ctrl_vq);
68 	spin_unlock_irqrestore(&vcrypto->ctrl_lock, flags);
69 
70 	wait_for_completion(&vc_ctrl_req->compl);
71 
72 	return 0;
73 }
74 
75 static void virtcrypto_dataq_callback(struct virtqueue *vq)
76 {
77 	struct virtio_crypto *vcrypto = vq->vdev->priv;
78 	struct virtio_crypto_request *vc_req;
79 	unsigned long flags;
80 	unsigned int len;
81 	unsigned int qid = vq->index;
82 
83 	spin_lock_irqsave(&vcrypto->data_vq[qid].lock, flags);
84 	do {
85 		virtqueue_disable_cb(vq);
86 		while ((vc_req = virtqueue_get_buf(vq, &len)) != NULL) {
87 			spin_unlock_irqrestore(
88 				&vcrypto->data_vq[qid].lock, flags);
89 			if (vc_req->alg_cb)
90 				vc_req->alg_cb(vc_req, len);
91 			spin_lock_irqsave(
92 				&vcrypto->data_vq[qid].lock, flags);
93 		}
94 	} while (!virtqueue_enable_cb(vq));
95 	spin_unlock_irqrestore(&vcrypto->data_vq[qid].lock, flags);
96 }
97 
98 static int virtcrypto_find_vqs(struct virtio_crypto *vi)
99 {
100 	vq_callback_t **callbacks;
101 	struct virtqueue **vqs;
102 	int ret = -ENOMEM;
103 	int i, total_vqs;
104 	const char **names;
105 	struct device *dev = &vi->vdev->dev;
106 
107 	/*
108 	 * We expect 1 data virtqueue, followed by
109 	 * possible N-1 data queues used in multiqueue mode,
110 	 * followed by control vq.
111 	 */
112 	total_vqs = vi->max_data_queues + 1;
113 
114 	/* Allocate space for find_vqs parameters */
115 	vqs = kcalloc(total_vqs, sizeof(*vqs), GFP_KERNEL);
116 	if (!vqs)
117 		goto err_vq;
118 	callbacks = kcalloc(total_vqs, sizeof(*callbacks), GFP_KERNEL);
119 	if (!callbacks)
120 		goto err_callback;
121 	names = kcalloc(total_vqs, sizeof(*names), GFP_KERNEL);
122 	if (!names)
123 		goto err_names;
124 
125 	/* Parameters for control virtqueue */
126 	callbacks[total_vqs - 1] = virtcrypto_ctrlq_callback;
127 	names[total_vqs - 1] = "controlq";
128 
129 	/* Allocate/initialize parameters for data virtqueues */
130 	for (i = 0; i < vi->max_data_queues; i++) {
131 		callbacks[i] = virtcrypto_dataq_callback;
132 		snprintf(vi->data_vq[i].name, sizeof(vi->data_vq[i].name),
133 				"dataq.%d", i);
134 		names[i] = vi->data_vq[i].name;
135 	}
136 
137 	ret = virtio_find_vqs(vi->vdev, total_vqs, vqs, callbacks, names, NULL);
138 	if (ret)
139 		goto err_find;
140 
141 	vi->ctrl_vq = vqs[total_vqs - 1];
142 
143 	for (i = 0; i < vi->max_data_queues; i++) {
144 		spin_lock_init(&vi->data_vq[i].lock);
145 		vi->data_vq[i].vq = vqs[i];
146 		/* Initialize crypto engine */
147 		vi->data_vq[i].engine = crypto_engine_alloc_init_and_set(dev, true, NULL, true,
148 						virtqueue_get_vring_size(vqs[i]));
149 		if (!vi->data_vq[i].engine) {
150 			ret = -ENOMEM;
151 			goto err_engine;
152 		}
153 	}
154 
155 	kfree(names);
156 	kfree(callbacks);
157 	kfree(vqs);
158 
159 	return 0;
160 
161 err_engine:
162 err_find:
163 	kfree(names);
164 err_names:
165 	kfree(callbacks);
166 err_callback:
167 	kfree(vqs);
168 err_vq:
169 	return ret;
170 }
171 
172 static int virtcrypto_alloc_queues(struct virtio_crypto *vi)
173 {
174 	vi->data_vq = kcalloc(vi->max_data_queues, sizeof(*vi->data_vq),
175 				GFP_KERNEL);
176 	if (!vi->data_vq)
177 		return -ENOMEM;
178 
179 	return 0;
180 }
181 
182 static void virtcrypto_clean_affinity(struct virtio_crypto *vi, long hcpu)
183 {
184 	int i;
185 
186 	if (vi->affinity_hint_set) {
187 		for (i = 0; i < vi->max_data_queues; i++)
188 			virtqueue_set_affinity(vi->data_vq[i].vq, NULL);
189 
190 		vi->affinity_hint_set = false;
191 	}
192 }
193 
194 static void virtcrypto_set_affinity(struct virtio_crypto *vcrypto)
195 {
196 	int i = 0;
197 	int cpu;
198 
199 	/*
200 	 * In single queue mode, we don't set the cpu affinity.
201 	 */
202 	if (vcrypto->curr_queue == 1 || vcrypto->max_data_queues == 1) {
203 		virtcrypto_clean_affinity(vcrypto, -1);
204 		return;
205 	}
206 
207 	/*
208 	 * In multiqueue mode, we let the queue to be private to one cpu
209 	 * by setting the affinity hint to eliminate the contention.
210 	 *
211 	 * TODO: adds cpu hotplug support by register cpu notifier.
212 	 *
213 	 */
214 	for_each_online_cpu(cpu) {
215 		virtqueue_set_affinity(vcrypto->data_vq[i].vq, cpumask_of(cpu));
216 		if (++i >= vcrypto->max_data_queues)
217 			break;
218 	}
219 
220 	vcrypto->affinity_hint_set = true;
221 }
222 
223 static void virtcrypto_free_queues(struct virtio_crypto *vi)
224 {
225 	kfree(vi->data_vq);
226 }
227 
228 static int virtcrypto_init_vqs(struct virtio_crypto *vi)
229 {
230 	int ret;
231 
232 	/* Allocate send & receive queues */
233 	ret = virtcrypto_alloc_queues(vi);
234 	if (ret)
235 		goto err;
236 
237 	ret = virtcrypto_find_vqs(vi);
238 	if (ret)
239 		goto err_free;
240 
241 	cpus_read_lock();
242 	virtcrypto_set_affinity(vi);
243 	cpus_read_unlock();
244 
245 	return 0;
246 
247 err_free:
248 	virtcrypto_free_queues(vi);
249 err:
250 	return ret;
251 }
252 
253 static int virtcrypto_update_status(struct virtio_crypto *vcrypto)
254 {
255 	u32 status;
256 	int err;
257 
258 	virtio_cread_le(vcrypto->vdev,
259 			struct virtio_crypto_config, status, &status);
260 
261 	/*
262 	 * Unknown status bits would be a host error and the driver
263 	 * should consider the device to be broken.
264 	 */
265 	if (status & (~VIRTIO_CRYPTO_S_HW_READY)) {
266 		dev_warn(&vcrypto->vdev->dev,
267 				"Unknown status bits: 0x%x\n", status);
268 
269 		virtio_break_device(vcrypto->vdev);
270 		return -EPERM;
271 	}
272 
273 	if (vcrypto->status == status)
274 		return 0;
275 
276 	vcrypto->status = status;
277 
278 	if (vcrypto->status & VIRTIO_CRYPTO_S_HW_READY) {
279 		err = virtcrypto_dev_start(vcrypto);
280 		if (err) {
281 			dev_err(&vcrypto->vdev->dev,
282 				"Failed to start virtio crypto device.\n");
283 
284 			return -EPERM;
285 		}
286 		dev_info(&vcrypto->vdev->dev, "Accelerator device is ready\n");
287 	} else {
288 		virtcrypto_dev_stop(vcrypto);
289 		dev_info(&vcrypto->vdev->dev, "Accelerator is not ready\n");
290 	}
291 
292 	return 0;
293 }
294 
295 static int virtcrypto_start_crypto_engines(struct virtio_crypto *vcrypto)
296 {
297 	int32_t i;
298 	int ret;
299 
300 	for (i = 0; i < vcrypto->max_data_queues; i++) {
301 		if (vcrypto->data_vq[i].engine) {
302 			ret = crypto_engine_start(vcrypto->data_vq[i].engine);
303 			if (ret)
304 				goto err;
305 		}
306 	}
307 
308 	return 0;
309 
310 err:
311 	while (--i >= 0)
312 		if (vcrypto->data_vq[i].engine)
313 			crypto_engine_exit(vcrypto->data_vq[i].engine);
314 
315 	return ret;
316 }
317 
318 static void virtcrypto_clear_crypto_engines(struct virtio_crypto *vcrypto)
319 {
320 	u32 i;
321 
322 	for (i = 0; i < vcrypto->max_data_queues; i++)
323 		if (vcrypto->data_vq[i].engine)
324 			crypto_engine_exit(vcrypto->data_vq[i].engine);
325 }
326 
327 static void virtcrypto_del_vqs(struct virtio_crypto *vcrypto)
328 {
329 	struct virtio_device *vdev = vcrypto->vdev;
330 
331 	virtcrypto_clean_affinity(vcrypto, -1);
332 
333 	vdev->config->del_vqs(vdev);
334 
335 	virtcrypto_free_queues(vcrypto);
336 }
337 
338 static void vcrypto_config_changed_work(struct work_struct *work)
339 {
340 	struct virtio_crypto *vcrypto =
341 		container_of(work, struct virtio_crypto, config_work);
342 
343 	virtcrypto_update_status(vcrypto);
344 }
345 
346 static int virtcrypto_probe(struct virtio_device *vdev)
347 {
348 	int err = -EFAULT;
349 	struct virtio_crypto *vcrypto;
350 	u32 max_data_queues = 0, max_cipher_key_len = 0;
351 	u32 max_auth_key_len = 0;
352 	u64 max_size = 0;
353 	u32 cipher_algo_l = 0;
354 	u32 cipher_algo_h = 0;
355 	u32 hash_algo = 0;
356 	u32 mac_algo_l = 0;
357 	u32 mac_algo_h = 0;
358 	u32 aead_algo = 0;
359 	u32 akcipher_algo = 0;
360 	u32 crypto_services = 0;
361 
362 	if (!virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_F_VERSION_1))
363 		return -ENODEV;
364 
365 	if (!vdev->config->get) {
366 		dev_err(&vdev->dev, "%s failure: config access disabled\n",
367 			__func__);
368 		return -EINVAL;
369 	}
370 
371 	if (num_possible_nodes() > 1 && dev_to_node(&vdev->dev) < 0) {
372 		/*
373 		 * If the accelerator is connected to a node with no memory
374 		 * there is no point in using the accelerator since the remote
375 		 * memory transaction will be very slow.
376 		 */
377 		dev_err(&vdev->dev, "Invalid NUMA configuration.\n");
378 		return -EINVAL;
379 	}
380 
381 	vcrypto = kzalloc_node(sizeof(*vcrypto), GFP_KERNEL,
382 					dev_to_node(&vdev->dev));
383 	if (!vcrypto)
384 		return -ENOMEM;
385 
386 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
387 			max_dataqueues, &max_data_queues);
388 	if (max_data_queues < 1)
389 		max_data_queues = 1;
390 
391 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
392 			max_cipher_key_len, &max_cipher_key_len);
393 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
394 			max_auth_key_len, &max_auth_key_len);
395 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
396 			max_size, &max_size);
397 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
398 			crypto_services, &crypto_services);
399 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
400 			cipher_algo_l, &cipher_algo_l);
401 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
402 			cipher_algo_h, &cipher_algo_h);
403 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
404 			hash_algo, &hash_algo);
405 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
406 			mac_algo_l, &mac_algo_l);
407 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
408 			mac_algo_h, &mac_algo_h);
409 	virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
410 			aead_algo, &aead_algo);
411 	if (crypto_services & (1 << VIRTIO_CRYPTO_SERVICE_AKCIPHER))
412 		virtio_cread_le(vdev, struct virtio_crypto_config,
413 				akcipher_algo, &akcipher_algo);
414 
415 	/* Add virtio crypto device to global table */
416 	err = virtcrypto_devmgr_add_dev(vcrypto);
417 	if (err) {
418 		dev_err(&vdev->dev, "Failed to add new virtio crypto device.\n");
419 		goto free;
420 	}
421 	vcrypto->owner = THIS_MODULE;
422 	vcrypto = vdev->priv = vcrypto;
423 	vcrypto->vdev = vdev;
424 
425 	spin_lock_init(&vcrypto->ctrl_lock);
426 
427 	/* Use single data queue as default */
428 	vcrypto->curr_queue = 1;
429 	vcrypto->max_data_queues = max_data_queues;
430 	vcrypto->max_cipher_key_len = max_cipher_key_len;
431 	vcrypto->max_auth_key_len = max_auth_key_len;
432 	vcrypto->max_size = max_size;
433 	vcrypto->crypto_services = crypto_services;
434 	vcrypto->cipher_algo_l = cipher_algo_l;
435 	vcrypto->cipher_algo_h = cipher_algo_h;
436 	vcrypto->mac_algo_l = mac_algo_l;
437 	vcrypto->mac_algo_h = mac_algo_h;
438 	vcrypto->hash_algo = hash_algo;
439 	vcrypto->aead_algo = aead_algo;
440 	vcrypto->akcipher_algo = akcipher_algo;
441 
442 	dev_info(&vdev->dev,
443 		"max_queues: %u, max_cipher_key_len: %u, max_auth_key_len: %u, max_size 0x%llx\n",
444 		vcrypto->max_data_queues,
445 		vcrypto->max_cipher_key_len,
446 		vcrypto->max_auth_key_len,
447 		vcrypto->max_size);
448 
449 	err = virtcrypto_init_vqs(vcrypto);
450 	if (err) {
451 		dev_err(&vdev->dev, "Failed to initialize vqs.\n");
452 		goto free_dev;
453 	}
454 
455 	err = virtcrypto_start_crypto_engines(vcrypto);
456 	if (err)
457 		goto free_vqs;
458 
459 	virtio_device_ready(vdev);
460 
461 	err = virtcrypto_update_status(vcrypto);
462 	if (err)
463 		goto free_engines;
464 
465 	INIT_WORK(&vcrypto->config_work, vcrypto_config_changed_work);
466 
467 	return 0;
468 
469 free_engines:
470 	virtcrypto_clear_crypto_engines(vcrypto);
471 free_vqs:
472 	virtio_reset_device(vdev);
473 	virtcrypto_del_vqs(vcrypto);
474 free_dev:
475 	virtcrypto_devmgr_rm_dev(vcrypto);
476 free:
477 	kfree(vcrypto);
478 	return err;
479 }
480 
481 static void virtcrypto_free_unused_reqs(struct virtio_crypto *vcrypto)
482 {
483 	struct virtio_crypto_request *vc_req;
484 	int i;
485 	struct virtqueue *vq;
486 
487 	for (i = 0; i < vcrypto->max_data_queues; i++) {
488 		vq = vcrypto->data_vq[i].vq;
489 		while ((vc_req = virtqueue_detach_unused_buf(vq)) != NULL) {
490 			kfree(vc_req->req_data);
491 			kfree(vc_req->sgs);
492 		}
493 		cond_resched();
494 	}
495 }
496 
497 static void virtcrypto_remove(struct virtio_device *vdev)
498 {
499 	struct virtio_crypto *vcrypto = vdev->priv;
500 
501 	dev_info(&vdev->dev, "Start virtcrypto_remove.\n");
502 
503 	flush_work(&vcrypto->config_work);
504 	if (virtcrypto_dev_started(vcrypto))
505 		virtcrypto_dev_stop(vcrypto);
506 	virtio_reset_device(vdev);
507 	virtcrypto_free_unused_reqs(vcrypto);
508 	virtcrypto_clear_crypto_engines(vcrypto);
509 	virtcrypto_del_vqs(vcrypto);
510 	virtcrypto_devmgr_rm_dev(vcrypto);
511 	kfree(vcrypto);
512 }
513 
514 static void virtcrypto_config_changed(struct virtio_device *vdev)
515 {
516 	struct virtio_crypto *vcrypto = vdev->priv;
517 
518 	schedule_work(&vcrypto->config_work);
519 }
520 
521 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
522 static int virtcrypto_freeze(struct virtio_device *vdev)
523 {
524 	struct virtio_crypto *vcrypto = vdev->priv;
525 
526 	flush_work(&vcrypto->config_work);
527 	virtio_reset_device(vdev);
528 	virtcrypto_free_unused_reqs(vcrypto);
529 	if (virtcrypto_dev_started(vcrypto))
530 		virtcrypto_dev_stop(vcrypto);
531 
532 	virtcrypto_clear_crypto_engines(vcrypto);
533 	virtcrypto_del_vqs(vcrypto);
534 	return 0;
535 }
536 
537 static int virtcrypto_restore(struct virtio_device *vdev)
538 {
539 	struct virtio_crypto *vcrypto = vdev->priv;
540 	int err;
541 
542 	err = virtcrypto_init_vqs(vcrypto);
543 	if (err)
544 		return err;
545 
546 	err = virtcrypto_start_crypto_engines(vcrypto);
547 	if (err)
548 		goto free_vqs;
549 
550 	virtio_device_ready(vdev);
551 
552 	err = virtcrypto_dev_start(vcrypto);
553 	if (err) {
554 		dev_err(&vdev->dev, "Failed to start virtio crypto device.\n");
555 		goto free_engines;
556 	}
557 
558 	return 0;
559 
560 free_engines:
561 	virtcrypto_clear_crypto_engines(vcrypto);
562 free_vqs:
563 	virtio_reset_device(vdev);
564 	virtcrypto_del_vqs(vcrypto);
565 	return err;
566 }
567 #endif
568 
569 static const unsigned int features[] = {
570 	/* none */
571 };
572 
573 static const struct virtio_device_id id_table[] = {
574 	{ VIRTIO_ID_CRYPTO, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
575 	{ 0 },
576 };
577 
578 static struct virtio_driver virtio_crypto_driver = {
579 	.driver.name         = KBUILD_MODNAME,
580 	.driver.owner        = THIS_MODULE,
581 	.feature_table       = features,
582 	.feature_table_size  = ARRAY_SIZE(features),
583 	.id_table            = id_table,
584 	.probe               = virtcrypto_probe,
585 	.remove              = virtcrypto_remove,
586 	.config_changed = virtcrypto_config_changed,
587 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
588 	.freeze = virtcrypto_freeze,
589 	.restore = virtcrypto_restore,
590 #endif
591 };
592 
593 module_virtio_driver(virtio_crypto_driver);
594 
595 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, id_table);
596 MODULE_DESCRIPTION("virtio crypto device driver");
597 MODULE_LICENSE("GPL");
598 MODULE_AUTHOR("Gonglei <arei.gonglei@huawei.com>");
599