]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/uipc_ktls.c
ktls: Hide initialization message behind bootverbose
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / uipc_ktls.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 2014-2019 Netflix Inc.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
25  * SUCH DAMAGE.
26  */
27
28 #include <sys/cdefs.h>
29 __FBSDID("$FreeBSD$");
30
31 #include "opt_inet.h"
32 #include "opt_inet6.h"
33 #include "opt_rss.h"
34
35 #include <sys/param.h>
36 #include <sys/kernel.h>
37 #include <sys/domainset.h>
38 #include <sys/ktls.h>
39 #include <sys/lock.h>
40 #include <sys/mbuf.h>
41 #include <sys/mutex.h>
42 #include <sys/rmlock.h>
43 #include <sys/proc.h>
44 #include <sys/protosw.h>
45 #include <sys/refcount.h>
46 #include <sys/smp.h>
47 #include <sys/socket.h>
48 #include <sys/socketvar.h>
49 #include <sys/sysctl.h>
50 #include <sys/taskqueue.h>
51 #include <sys/kthread.h>
52 #include <sys/uio.h>
53 #include <sys/vmmeter.h>
54 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
55 #include <machine/pcb.h>
56 #endif
57 #include <machine/vmparam.h>
58 #include <net/if.h>
59 #include <net/if_var.h>
60 #ifdef RSS
61 #include <net/netisr.h>
62 #include <net/rss_config.h>
63 #endif
64 #include <net/route.h>
65 #include <net/route/nhop.h>
66 #if defined(INET) || defined(INET6)
67 #include <netinet/in.h>
68 #include <netinet/in_pcb.h>
69 #endif
70 #include <netinet/tcp_var.h>
71 #ifdef TCP_OFFLOAD
72 #include <netinet/tcp_offload.h>
73 #endif
74 #include <opencrypto/xform.h>
75 #include <vm/uma_dbg.h>
76 #include <vm/vm.h>
77 #include <vm/vm_pageout.h>
78 #include <vm/vm_page.h>
79
80 struct ktls_wq {
81         struct mtx      mtx;
82         STAILQ_HEAD(, mbuf) m_head;
83         STAILQ_HEAD(, socket) so_head;
84         bool            running;
85         int             lastallocfail;
86 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
87
88 struct ktls_domain_info {
89         int count;
90         int cpu[MAXCPU];
91 };
92
93 struct ktls_domain_info ktls_domains[MAXMEMDOM];
94 static struct ktls_wq *ktls_wq;
95 static struct proc *ktls_proc;
96 LIST_HEAD(, ktls_crypto_backend) ktls_backends;
97 static struct rmlock ktls_backends_lock;
98 static uma_zone_t ktls_session_zone;
99 static uma_zone_t ktls_buffer_zone;
100 static uint16_t ktls_cpuid_lookup[MAXCPU];
101
102 SYSCTL_NODE(_kern_ipc, OID_AUTO, tls, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
103     "Kernel TLS offload");
104 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, stats, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
105     "Kernel TLS offload stats");
106
107 static int ktls_allow_unload;
108 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, allow_unload, CTLFLAG_RDTUN,
109     &ktls_allow_unload, 0, "Allow software crypto modules to unload");
110
111 #ifdef RSS
112 static int ktls_bind_threads = 1;
113 #else
114 static int ktls_bind_threads;
115 #endif
116 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, bind_threads, CTLFLAG_RDTUN,
117     &ktls_bind_threads, 0,
118     "Bind crypto threads to cores (1) or cores and domains (2) at boot");
119
120 static u_int ktls_maxlen = 16384;
121 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, maxlen, CTLFLAG_RDTUN,
122     &ktls_maxlen, 0, "Maximum TLS record size");
123
124 static int ktls_number_threads;
125 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, threads, CTLFLAG_RD,
126     &ktls_number_threads, 0,
127     "Number of TLS threads in thread-pool");
128
129 static bool ktls_offload_enable;
130 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, enable, CTLFLAG_RWTUN,
131     &ktls_offload_enable, 0,
132     "Enable support for kernel TLS offload");
133
134 static bool ktls_cbc_enable = true;
135 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, cbc_enable, CTLFLAG_RWTUN,
136     &ktls_cbc_enable, 1,
137     "Enable Support of AES-CBC crypto for kernel TLS");
138
139 static bool ktls_sw_buffer_cache = true;
140 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, sw_buffer_cache, CTLFLAG_RDTUN,
141     &ktls_sw_buffer_cache, 1,
142     "Enable caching of output buffers for SW encryption");
143
144 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_tasks_active);
145 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, tasks_active, CTLFLAG_RD,
146     &ktls_tasks_active, "Number of active tasks");
147
148 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_tx_queued);
149 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_tx_inqueue, CTLFLAG_RD,
150     &ktls_cnt_tx_queued,
151     "Number of TLS records in queue to tasks for SW encryption");
152
153 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_rx_queued);
154 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_rx_inqueue, CTLFLAG_RD,
155     &ktls_cnt_rx_queued,
156     "Number of TLS sockets in queue to tasks for SW decryption");
157
158 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_total);
159 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, offload_total,
160     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_total,
161     "Total successful TLS setups (parameters set)");
162
163 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_enable_calls);
164 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, enable_calls,
165     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_enable_calls,
166     "Total number of TLS enable calls made");
167
168 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_active);
169 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD,
170     &ktls_offload_active, "Total Active TLS sessions");
171
172 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_corrupted_records);
173 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, corrupted_records, CTLFLAG_RD,
174     &ktls_offload_corrupted_records, "Total corrupted TLS records received");
175
176 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_failed_crypto);
177 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, failed_crypto, CTLFLAG_RD,
178     &ktls_offload_failed_crypto, "Total TLS crypto failures");
179
180 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_ifnet);
181 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_ifnet, CTLFLAG_RD,
182     &ktls_switch_to_ifnet, "TLS sessions switched from SW to ifnet");
183
184 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_sw);
185 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_sw, CTLFLAG_RD,
186     &ktls_switch_to_sw, "TLS sessions switched from ifnet to SW");
187
188 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_failed);
189 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_failed, CTLFLAG_RD,
190     &ktls_switch_failed, "TLS sessions unable to switch between SW and ifnet");
191
192 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, sw, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
193     "Software TLS session stats");
194 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, ifnet, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
195     "Hardware (ifnet) TLS session stats");
196 #ifdef TCP_OFFLOAD
197 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, toe, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
198     "TOE TLS session stats");
199 #endif
200
201 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_cbc);
202 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD, &ktls_sw_cbc,
203     "Active number of software TLS sessions using AES-CBC");
204
205 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_gcm);
206 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD, &ktls_sw_gcm,
207     "Active number of software TLS sessions using AES-GCM");
208
209 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_chacha20);
210 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
211     &ktls_sw_chacha20,
212     "Active number of software TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
213
214 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_cbc);
215 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD,
216     &ktls_ifnet_cbc,
217     "Active number of ifnet TLS sessions using AES-CBC");
218
219 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_gcm);
220 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD,
221     &ktls_ifnet_gcm,
222     "Active number of ifnet TLS sessions using AES-GCM");
223
224 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_chacha20);
225 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
226     &ktls_ifnet_chacha20,
227     "Active number of ifnet TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
228
229 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset);
230 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset, CTLFLAG_RD,
231     &ktls_ifnet_reset, "TLS sessions updated to a new ifnet send tag");
232
233 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset_dropped);
234 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset_dropped, CTLFLAG_RD,
235     &ktls_ifnet_reset_dropped,
236     "TLS sessions dropped after failing to update ifnet send tag");
237
238 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset_failed);
239 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset_failed, CTLFLAG_RD,
240     &ktls_ifnet_reset_failed,
241     "TLS sessions that failed to allocate a new ifnet send tag");
242
243 static int ktls_ifnet_permitted;
244 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, permitted, CTLFLAG_RWTUN,
245     &ktls_ifnet_permitted, 1,
246     "Whether to permit hardware (ifnet) TLS sessions");
247
248 #ifdef TCP_OFFLOAD
249 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_cbc);
250 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD,
251     &ktls_toe_cbc,
252     "Active number of TOE TLS sessions using AES-CBC");
253
254 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_gcm);
255 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD,
256     &ktls_toe_gcm,
257     "Active number of TOE TLS sessions using AES-GCM");
258
259 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_chacha20);
260 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
261     &ktls_toe_chacha20,
262     "Active number of TOE TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
263 #endif
264
265 static MALLOC_DEFINE(M_KTLS, "ktls", "Kernel TLS");
266
267 static void ktls_cleanup(struct ktls_session *tls);
268 #if defined(INET) || defined(INET6)
269 static void ktls_reset_send_tag(void *context, int pending);
270 #endif
271 static void ktls_work_thread(void *ctx);
272
273 int
274 ktls_crypto_backend_register(struct ktls_crypto_backend *be)
275 {
276         struct ktls_crypto_backend *curr_be, *tmp;
277
278         if (be->api_version != KTLS_API_VERSION) {
279                 printf("KTLS: API version mismatch (%d vs %d) for %s\n",
280                     be->api_version, KTLS_API_VERSION,
281                     be->name);
282                 return (EINVAL);
283         }
284
285         rm_wlock(&ktls_backends_lock);
286         printf("KTLS: Registering crypto method %s with prio %d\n",
287                be->name, be->prio);
288         if (LIST_EMPTY(&ktls_backends)) {
289                 LIST_INSERT_HEAD(&ktls_backends, be, next);
290         } else {
291                 LIST_FOREACH_SAFE(curr_be, &ktls_backends, next, tmp) {
292                         if (curr_be->prio < be->prio) {
293                                 LIST_INSERT_BEFORE(curr_be, be, next);
294                                 break;
295                         }
296                         if (LIST_NEXT(curr_be, next) == NULL) {
297                                 LIST_INSERT_AFTER(curr_be, be, next);
298                                 break;
299                         }
300                 }
301         }
302         rm_wunlock(&ktls_backends_lock);
303         return (0);
304 }
305
306 int
307 ktls_crypto_backend_deregister(struct ktls_crypto_backend *be)
308 {
309         struct ktls_crypto_backend *tmp;
310
311         /*
312          * Don't error if the backend isn't registered.  This permits
313          * MOD_UNLOAD handlers to use this function unconditionally.
314          */
315         rm_wlock(&ktls_backends_lock);
316         LIST_FOREACH(tmp, &ktls_backends, next) {
317                 if (tmp == be)
318                         break;
319         }
320         if (tmp == NULL) {
321                 rm_wunlock(&ktls_backends_lock);
322                 return (0);
323         }
324
325         if (!ktls_allow_unload) {
326                 rm_wunlock(&ktls_backends_lock);
327                 printf(
328                     "KTLS: Deregistering crypto method %s is not supported\n",
329                     be->name);
330                 return (EBUSY);
331         }
332
333         if (be->use_count) {
334                 rm_wunlock(&ktls_backends_lock);
335                 return (EBUSY);
336         }
337
338         LIST_REMOVE(be, next);
339         rm_wunlock(&ktls_backends_lock);
340         return (0);
341 }
342
343 #if defined(INET) || defined(INET6)
344 static u_int
345 ktls_get_cpu(struct socket *so)
346 {
347         struct inpcb *inp;
348 #ifdef NUMA
349         struct ktls_domain_info *di;
350 #endif
351         u_int cpuid;
352
353         inp = sotoinpcb(so);
354 #ifdef RSS
355         cpuid = rss_hash2cpuid(inp->inp_flowid, inp->inp_flowtype);
356         if (cpuid != NETISR_CPUID_NONE)
357                 return (cpuid);
358 #endif
359         /*
360          * Just use the flowid to shard connections in a repeatable
361          * fashion.  Note that some crypto backends rely on the
362          * serialization provided by having the same connection use
363          * the same queue.
364          */
365 #ifdef NUMA
366         if (ktls_bind_threads > 1 && inp->inp_numa_domain != M_NODOM) {
367                 di = &ktls_domains[inp->inp_numa_domain];
368                 cpuid = di->cpu[inp->inp_flowid % di->count];
369         } else
370 #endif
371                 cpuid = ktls_cpuid_lookup[inp->inp_flowid % ktls_number_threads];
372         return (cpuid);
373 }
374 #endif
375
376 static int
377 ktls_buffer_import(void *arg, void **store, int count, int domain, int flags)
378 {
379         vm_page_t m;
380         int i;
381
382         KASSERT((ktls_maxlen & PAGE_MASK) == 0,
383             ("%s: ktls max length %d is not page size-aligned",
384             __func__, ktls_maxlen));
385
386         for (i = 0; i < count; i++) {
387                 m = vm_page_alloc_contig_domain(NULL, 0, domain,
388                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
389                     VM_ALLOC_NODUMP | malloc2vm_flags(flags),
390                     atop(ktls_maxlen), 0, ~0ul, PAGE_SIZE, 0,
391                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
392                 if (m == NULL)
393                         break;
394                 store[i] = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
395         }
396         return (i);
397 }
398
399 static void
400 ktls_buffer_release(void *arg __unused, void **store, int count)
401 {
402         vm_page_t m;
403         int i, j;
404
405         for (i = 0; i < count; i++) {
406                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)store[i]));
407                 for (j = 0; j < atop(ktls_maxlen); j++) {
408                         (void)vm_page_unwire_noq(m + j);
409                         vm_page_free(m + j);
410                 }
411         }
412 }
413
414 static void
415 ktls_free_mext_contig(struct mbuf *m)
416 {
417         M_ASSERTEXTPG(m);
418         uma_zfree(ktls_buffer_zone, (void *)PHYS_TO_DMAP(m->m_epg_pa[0]));
419 }
420
421 static void
422 ktls_init(void *dummy __unused)
423 {
424         struct thread *td;
425         struct pcpu *pc;
426         cpuset_t mask;
427         int count, domain, error, i;
428
429         rm_init(&ktls_backends_lock, "ktls backends");
430         LIST_INIT(&ktls_backends);
431
432         ktls_wq = malloc(sizeof(*ktls_wq) * (mp_maxid + 1), M_KTLS,
433             M_WAITOK | M_ZERO);
434
435         ktls_session_zone = uma_zcreate("ktls_session",
436             sizeof(struct ktls_session),
437             NULL, NULL, NULL, NULL,
438             UMA_ALIGN_CACHE, 0);
439
440         if (ktls_sw_buffer_cache) {
441                 ktls_buffer_zone = uma_zcache_create("ktls_buffers",
442                     roundup2(ktls_maxlen, PAGE_SIZE), NULL, NULL, NULL, NULL,
443                     ktls_buffer_import, ktls_buffer_release, NULL,
444                     UMA_ZONE_FIRSTTOUCH);
445         }
446
447         /*
448          * Initialize the workqueues to run the TLS work.  We create a
449          * work queue for each CPU.
450          */
451         CPU_FOREACH(i) {
452                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].m_head);
453                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].so_head);
454                 mtx_init(&ktls_wq[i].mtx, "ktls work queue", NULL, MTX_DEF);
455                 error = kproc_kthread_add(ktls_work_thread, &ktls_wq[i],
456                     &ktls_proc, &td, 0, 0, "KTLS", "thr_%d", i);
457                 if (error)
458                         panic("Can't add KTLS thread %d error %d", i, error);
459
460                 /*
461                  * Bind threads to cores.  If ktls_bind_threads is >
462                  * 1, then we bind to the NUMA domain.
463                  */
464                 if (ktls_bind_threads) {
465                         if (ktls_bind_threads > 1) {
466                                 pc = pcpu_find(i);
467                                 domain = pc->pc_domain;
468                                 CPU_COPY(&cpuset_domain[domain], &mask);
469                                 count = ktls_domains[domain].count;
470                                 ktls_domains[domain].cpu[count] = i;
471                                 ktls_domains[domain].count++;
472                         } else {
473                                 CPU_SETOF(i, &mask);
474                         }
475                         error = cpuset_setthread(td->td_tid, &mask);
476                         if (error)
477                                 panic(
478                             "Unable to bind KTLS thread for CPU %d error %d",
479                                      i, error);
480                 }
481                 ktls_cpuid_lookup[ktls_number_threads] = i;
482                 ktls_number_threads++;
483         }
484
485         /*
486          * If we somehow have an empty domain, fall back to choosing
487          * among all KTLS threads.
488          */
489         if (ktls_bind_threads > 1) {
490                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
491                         if (ktls_domains[i].count == 0) {
492                                 ktls_bind_threads = 1;
493                                 break;
494                         }
495                 }
496         }
497
498         if (bootverbose)
499                 printf("KTLS: Initialized %d threads\n", ktls_number_threads);
500 }
501 SYSINIT(ktls, SI_SUB_SMP + 1, SI_ORDER_ANY, ktls_init, NULL);
502
503 #if defined(INET) || defined(INET6)
504 static int
505 ktls_create_session(struct socket *so, struct tls_enable *en,
506     struct ktls_session **tlsp)
507 {
508         struct ktls_session *tls;
509         int error;
510
511         /* Only TLS 1.0 - 1.3 are supported. */
512         if (en->tls_vmajor != TLS_MAJOR_VER_ONE)
513                 return (EINVAL);
514         if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_ZERO ||
515             en->tls_vminor > TLS_MINOR_VER_THREE)
516                 return (EINVAL);
517
518         if (en->auth_key_len < 0 || en->auth_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
519                 return (EINVAL);
520         if (en->cipher_key_len < 0 || en->cipher_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
521                 return (EINVAL);
522         if (en->iv_len < 0 || en->iv_len > sizeof(tls->params.iv))
523                 return (EINVAL);
524
525         /* All supported algorithms require a cipher key. */
526         if (en->cipher_key_len == 0)
527                 return (EINVAL);
528
529         /* No flags are currently supported. */
530         if (en->flags != 0)
531                 return (EINVAL);
532
533         /* Common checks for supported algorithms. */
534         switch (en->cipher_algorithm) {
535         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
536                 /*
537                  * auth_algorithm isn't used, but permit GMAC values
538                  * for compatibility.
539                  */
540                 switch (en->auth_algorithm) {
541                 case 0:
542 #ifdef COMPAT_FREEBSD12
543                 /* XXX: Really 13.0-current COMPAT. */
544                 case CRYPTO_AES_128_NIST_GMAC:
545                 case CRYPTO_AES_192_NIST_GMAC:
546                 case CRYPTO_AES_256_NIST_GMAC:
547 #endif
548                         break;
549                 default:
550                         return (EINVAL);
551                 }
552                 if (en->auth_key_len != 0)
553                         return (EINVAL);
554                 if ((en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO &&
555                         en->iv_len != TLS_AEAD_GCM_LEN) ||
556                     (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE &&
557                         en->iv_len != TLS_1_3_GCM_IV_LEN))
558                         return (EINVAL);
559                 break;
560         case CRYPTO_AES_CBC:
561                 switch (en->auth_algorithm) {
562                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
563                         /*
564                          * TLS 1.0 requires an implicit IV.  TLS 1.1+
565                          * all use explicit IVs.
566                          */
567                         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO) {
568                                 if (en->iv_len != TLS_CBC_IMPLICIT_IV_LEN)
569                                         return (EINVAL);
570                                 break;
571                         }
572
573                         /* FALLTHROUGH */
574                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
575                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
576                         /* Ignore any supplied IV. */
577                         en->iv_len = 0;
578                         break;
579                 default:
580                         return (EINVAL);
581                 }
582                 if (en->auth_key_len == 0)
583                         return (EINVAL);
584                 break;
585         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
586                 if (en->auth_algorithm != 0 || en->auth_key_len != 0)
587                         return (EINVAL);
588                 if (en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_TWO &&
589                     en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_THREE)
590                         return (EINVAL);
591                 if (en->iv_len != TLS_CHACHA20_IV_LEN)
592                         return (EINVAL);
593                 break;
594         default:
595                 return (EINVAL);
596         }
597
598         tls = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
599
600         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
601
602         refcount_init(&tls->refcount, 1);
603         TASK_INIT(&tls->reset_tag_task, 0, ktls_reset_send_tag, tls);
604
605         tls->wq_index = ktls_get_cpu(so);
606
607         tls->params.cipher_algorithm = en->cipher_algorithm;
608         tls->params.auth_algorithm = en->auth_algorithm;
609         tls->params.tls_vmajor = en->tls_vmajor;
610         tls->params.tls_vminor = en->tls_vminor;
611         tls->params.flags = en->flags;
612         tls->params.max_frame_len = min(TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2, ktls_maxlen);
613
614         /* Set the header and trailer lengths. */
615         tls->params.tls_hlen = sizeof(struct tls_record_layer);
616         switch (en->cipher_algorithm) {
617         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
618                 /*
619                  * TLS 1.2 uses a 4 byte implicit IV with an explicit 8 byte
620                  * nonce.  TLS 1.3 uses a 12 byte implicit IV.
621                  */
622                 if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_THREE)
623                         tls->params.tls_hlen += sizeof(uint64_t);
624                 tls->params.tls_tlen = AES_GMAC_HASH_LEN;
625                 tls->params.tls_bs = 1;
626                 break;
627         case CRYPTO_AES_CBC:
628                 switch (en->auth_algorithm) {
629                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
630                         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO) {
631                                 /* Implicit IV, no nonce. */
632                         } else {
633                                 tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
634                         }
635                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
636                             SHA1_HASH_LEN;
637                         break;
638                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
639                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
640                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
641                             SHA2_256_HASH_LEN;
642                         break;
643                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
644                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
645                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
646                             SHA2_384_HASH_LEN;
647                         break;
648                 default:
649                         panic("invalid hmac");
650                 }
651                 tls->params.tls_bs = AES_BLOCK_LEN;
652                 break;
653         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
654                 /*
655                  * Chacha20 uses a 12 byte implicit IV.
656                  */
657                 tls->params.tls_tlen = POLY1305_HASH_LEN;
658                 tls->params.tls_bs = 1;
659                 break;
660         default:
661                 panic("invalid cipher");
662         }
663
664         /*
665          * TLS 1.3 includes optional padding which we do not support,
666          * and also puts the "real" record type at the end of the
667          * encrypted data.
668          */
669         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE)
670                 tls->params.tls_tlen += sizeof(uint8_t);
671
672         KASSERT(tls->params.tls_hlen <= MBUF_PEXT_HDR_LEN,
673             ("TLS header length too long: %d", tls->params.tls_hlen));
674         KASSERT(tls->params.tls_tlen <= MBUF_PEXT_TRAIL_LEN,
675             ("TLS trailer length too long: %d", tls->params.tls_tlen));
676
677         if (en->auth_key_len != 0) {
678                 tls->params.auth_key_len = en->auth_key_len;
679                 tls->params.auth_key = malloc(en->auth_key_len, M_KTLS,
680                     M_WAITOK);
681                 error = copyin(en->auth_key, tls->params.auth_key,
682                     en->auth_key_len);
683                 if (error)
684                         goto out;
685         }
686
687         tls->params.cipher_key_len = en->cipher_key_len;
688         tls->params.cipher_key = malloc(en->cipher_key_len, M_KTLS, M_WAITOK);
689         error = copyin(en->cipher_key, tls->params.cipher_key,
690             en->cipher_key_len);
691         if (error)
692                 goto out;
693
694         /*
695          * This holds the implicit portion of the nonce for AEAD
696          * ciphers and the initial implicit IV for TLS 1.0.  The
697          * explicit portions of the IV are generated in ktls_frame().
698          */
699         if (en->iv_len != 0) {
700                 tls->params.iv_len = en->iv_len;
701                 error = copyin(en->iv, tls->params.iv, en->iv_len);
702                 if (error)
703                         goto out;
704
705                 /*
706                  * For TLS 1.2 with GCM, generate an 8-byte nonce as a
707                  * counter to generate unique explicit IVs.
708                  *
709                  * Store this counter in the last 8 bytes of the IV
710                  * array so that it is 8-byte aligned.
711                  */
712                 if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
713                     en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO)
714                         arc4rand(tls->params.iv + 8, sizeof(uint64_t), 0);
715         }
716
717         *tlsp = tls;
718         return (0);
719
720 out:
721         ktls_cleanup(tls);
722         return (error);
723 }
724
725 static struct ktls_session *
726 ktls_clone_session(struct ktls_session *tls)
727 {
728         struct ktls_session *tls_new;
729
730         tls_new = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
731
732         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
733
734         refcount_init(&tls_new->refcount, 1);
735
736         /* Copy fields from existing session. */
737         tls_new->params = tls->params;
738         tls_new->wq_index = tls->wq_index;
739
740         /* Deep copy keys. */
741         if (tls_new->params.auth_key != NULL) {
742                 tls_new->params.auth_key = malloc(tls->params.auth_key_len,
743                     M_KTLS, M_WAITOK);
744                 memcpy(tls_new->params.auth_key, tls->params.auth_key,
745                     tls->params.auth_key_len);
746         }
747
748         tls_new->params.cipher_key = malloc(tls->params.cipher_key_len, M_KTLS,
749             M_WAITOK);
750         memcpy(tls_new->params.cipher_key, tls->params.cipher_key,
751             tls->params.cipher_key_len);
752
753         return (tls_new);
754 }
755 #endif
756
757 static void
758 ktls_cleanup(struct ktls_session *tls)
759 {
760
761         counter_u64_add(ktls_offload_active, -1);
762         switch (tls->mode) {
763         case TCP_TLS_MODE_SW:
764                 MPASS(tls->be != NULL);
765                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
766                 case CRYPTO_AES_CBC:
767                         counter_u64_add(ktls_sw_cbc, -1);
768                         break;
769                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
770                         counter_u64_add(ktls_sw_gcm, -1);
771                         break;
772                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
773                         counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, -1);
774                         break;
775                 }
776                 tls->free(tls);
777                 break;
778         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
779                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
780                 case CRYPTO_AES_CBC:
781                         counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, -1);
782                         break;
783                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
784                         counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, -1);
785                         break;
786                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
787                         counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, -1);
788                         break;
789                 }
790                 if (tls->snd_tag != NULL)
791                         m_snd_tag_rele(tls->snd_tag);
792                 break;
793 #ifdef TCP_OFFLOAD
794         case TCP_TLS_MODE_TOE:
795                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
796                 case CRYPTO_AES_CBC:
797                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, -1);
798                         break;
799                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
800                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, -1);
801                         break;
802                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
803                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, -1);
804                         break;
805                 }
806                 break;
807 #endif
808         }
809         if (tls->params.auth_key != NULL) {
810                 zfree(tls->params.auth_key, M_KTLS);
811                 tls->params.auth_key = NULL;
812                 tls->params.auth_key_len = 0;
813         }
814         if (tls->params.cipher_key != NULL) {
815                 zfree(tls->params.cipher_key, M_KTLS);
816                 tls->params.cipher_key = NULL;
817                 tls->params.cipher_key_len = 0;
818         }
819         explicit_bzero(tls->params.iv, sizeof(tls->params.iv));
820 }
821
822 #if defined(INET) || defined(INET6)
823
824 #ifdef TCP_OFFLOAD
825 static int
826 ktls_try_toe(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
827 {
828         struct inpcb *inp;
829         struct tcpcb *tp;
830         int error;
831
832         inp = so->so_pcb;
833         INP_WLOCK(inp);
834         if (inp->inp_flags2 & INP_FREED) {
835                 INP_WUNLOCK(inp);
836                 return (ECONNRESET);
837         }
838         if (inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) {
839                 INP_WUNLOCK(inp);
840                 return (ECONNRESET);
841         }
842         if (inp->inp_socket == NULL) {
843                 INP_WUNLOCK(inp);
844                 return (ECONNRESET);
845         }
846         tp = intotcpcb(inp);
847         if (!(tp->t_flags & TF_TOE)) {
848                 INP_WUNLOCK(inp);
849                 return (EOPNOTSUPP);
850         }
851
852         error = tcp_offload_alloc_tls_session(tp, tls, direction);
853         INP_WUNLOCK(inp);
854         if (error == 0) {
855                 tls->mode = TCP_TLS_MODE_TOE;
856                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
857                 case CRYPTO_AES_CBC:
858                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, 1);
859                         break;
860                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
861                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, 1);
862                         break;
863                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
864                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, 1);
865                         break;
866                 }
867         }
868         return (error);
869 }
870 #endif
871
872 /*
873  * Common code used when first enabling ifnet TLS on a connection or
874  * when allocating a new ifnet TLS session due to a routing change.
875  * This function allocates a new TLS send tag on whatever interface
876  * the connection is currently routed over.
877  */
878 static int
879 ktls_alloc_snd_tag(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls, bool force,
880     struct m_snd_tag **mstp)
881 {
882         union if_snd_tag_alloc_params params;
883         struct ifnet *ifp;
884         struct nhop_object *nh;
885         struct tcpcb *tp;
886         int error;
887
888         INP_RLOCK(inp);
889         if (inp->inp_flags2 & INP_FREED) {
890                 INP_RUNLOCK(inp);
891                 return (ECONNRESET);
892         }
893         if (inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) {
894                 INP_RUNLOCK(inp);
895                 return (ECONNRESET);
896         }
897         if (inp->inp_socket == NULL) {
898                 INP_RUNLOCK(inp);
899                 return (ECONNRESET);
900         }
901         tp = intotcpcb(inp);
902
903         /*
904          * Check administrative controls on ifnet TLS to determine if
905          * ifnet TLS should be denied.
906          *
907          * - Always permit 'force' requests.
908          * - ktls_ifnet_permitted == 0: always deny.
909          */
910         if (!force && ktls_ifnet_permitted == 0) {
911                 INP_RUNLOCK(inp);
912                 return (ENXIO);
913         }
914
915         /*
916          * XXX: Use the cached route in the inpcb to find the
917          * interface.  This should perhaps instead use
918          * rtalloc1_fib(dst, 0, 0, fibnum).  Since KTLS is only
919          * enabled after a connection has completed key negotiation in
920          * userland, the cached route will be present in practice.
921          */
922         nh = inp->inp_route.ro_nh;
923         if (nh == NULL) {
924                 INP_RUNLOCK(inp);
925                 return (ENXIO);
926         }
927         ifp = nh->nh_ifp;
928         if_ref(ifp);
929
930         /*
931          * Allocate a TLS + ratelimit tag if the connection has an
932          * existing pacing rate.
933          */
934         if (tp->t_pacing_rate != -1 &&
935             (ifp->if_capenable & IFCAP_TXTLS_RTLMT) != 0) {
936                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT;
937                 params.tls_rate_limit.inp = inp;
938                 params.tls_rate_limit.tls = tls;
939                 params.tls_rate_limit.max_rate = tp->t_pacing_rate;
940         } else {
941                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS;
942                 params.tls.inp = inp;
943                 params.tls.tls = tls;
944         }
945         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
946         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
947         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
948         INP_RUNLOCK(inp);
949
950         if ((ifp->if_capenable & IFCAP_MEXTPG) == 0) {
951                 error = EOPNOTSUPP;
952                 goto out;
953         }
954         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
955                 if ((ifp->if_capenable & IFCAP_TXTLS6) == 0) {
956                         error = EOPNOTSUPP;
957                         goto out;
958                 }
959         } else {
960                 if ((ifp->if_capenable & IFCAP_TXTLS4) == 0) {
961                         error = EOPNOTSUPP;
962                         goto out;
963                 }
964         }
965         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, mstp);
966 out:
967         if_rele(ifp);
968         return (error);
969 }
970
971 static int
972 ktls_try_ifnet(struct socket *so, struct ktls_session *tls, bool force)
973 {
974         struct m_snd_tag *mst;
975         int error;
976
977         error = ktls_alloc_snd_tag(so->so_pcb, tls, force, &mst);
978         if (error == 0) {
979                 tls->mode = TCP_TLS_MODE_IFNET;
980                 tls->snd_tag = mst;
981                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
982                 case CRYPTO_AES_CBC:
983                         counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, 1);
984                         break;
985                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
986                         counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, 1);
987                         break;
988                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
989                         counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, 1);
990                         break;
991                 }
992         }
993         return (error);
994 }
995
996 static int
997 ktls_try_sw(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
998 {
999         struct rm_priotracker prio;
1000         struct ktls_crypto_backend *be;
1001
1002         /*
1003          * Choose the best software crypto backend.  Backends are
1004          * stored in sorted priority order (larget value == most
1005          * important at the head of the list), so this just stops on
1006          * the first backend that claims the session by returning
1007          * success.
1008          */
1009         if (ktls_allow_unload)
1010                 rm_rlock(&ktls_backends_lock, &prio);
1011         LIST_FOREACH(be, &ktls_backends, next) {
1012                 if (be->try(so, tls, direction) == 0)
1013                         break;
1014                 KASSERT(tls->cipher == NULL,
1015                     ("ktls backend leaked a cipher pointer"));
1016         }
1017         if (be != NULL) {
1018                 if (ktls_allow_unload)
1019                         be->use_count++;
1020                 tls->be = be;
1021         }
1022         if (ktls_allow_unload)
1023                 rm_runlock(&ktls_backends_lock, &prio);
1024         if (be == NULL)
1025                 return (EOPNOTSUPP);
1026         tls->mode = TCP_TLS_MODE_SW;
1027         switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1028         case CRYPTO_AES_CBC:
1029                 counter_u64_add(ktls_sw_cbc, 1);
1030                 break;
1031         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1032                 counter_u64_add(ktls_sw_gcm, 1);
1033                 break;
1034         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1035                 counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, 1);
1036                 break;
1037         }
1038         return (0);
1039 }
1040
1041 /*
1042  * KTLS RX stores data in the socket buffer as a list of TLS records,
1043  * where each record is stored as a control message containg the TLS
1044  * header followed by data mbufs containing the decrypted data.  This
1045  * is different from KTLS TX which always uses an mb_ext_pgs mbuf for
1046  * both encrypted and decrypted data.  TLS records decrypted by a NIC
1047  * should be queued to the socket buffer as records, but encrypted
1048  * data which needs to be decrypted by software arrives as a stream of
1049  * regular mbufs which need to be converted.  In addition, there may
1050  * already be pending encrypted data in the socket buffer when KTLS RX
1051  * is enabled.
1052  *
1053  * To manage not-yet-decrypted data for KTLS RX, the following scheme
1054  * is used:
1055  *
1056  * - A single chain of NOTREADY mbufs is hung off of sb_mtls.
1057  *
1058  * - ktls_check_rx checks this chain of mbufs reading the TLS header
1059  *   from the first mbuf.  Once all of the data for that TLS record is
1060  *   queued, the socket is queued to a worker thread.
1061  *
1062  * - The worker thread calls ktls_decrypt to decrypt TLS records in
1063  *   the TLS chain.  Each TLS record is detached from the TLS chain,
1064  *   decrypted, and inserted into the regular socket buffer chain as
1065  *   record starting with a control message holding the TLS header and
1066  *   a chain of mbufs holding the encrypted data.
1067  */
1068
1069 static void
1070 sb_mark_notready(struct sockbuf *sb)
1071 {
1072         struct mbuf *m;
1073
1074         m = sb->sb_mb;
1075         sb->sb_mtls = m;
1076         sb->sb_mb = NULL;
1077         sb->sb_mbtail = NULL;
1078         sb->sb_lastrecord = NULL;
1079         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
1080                 KASSERT(m->m_nextpkt == NULL, ("%s: m_nextpkt != NULL",
1081                     __func__));
1082                 KASSERT((m->m_flags & M_NOTAVAIL) == 0, ("%s: mbuf not avail",
1083                     __func__));
1084                 KASSERT(sb->sb_acc >= m->m_len, ("%s: sb_acc < m->m_len",
1085                     __func__));
1086                 m->m_flags |= M_NOTREADY;
1087                 sb->sb_acc -= m->m_len;
1088                 sb->sb_tlscc += m->m_len;
1089                 sb->sb_mtlstail = m;
1090         }
1091         KASSERT(sb->sb_acc == 0 && sb->sb_tlscc == sb->sb_ccc,
1092             ("%s: acc %u tlscc %u ccc %u", __func__, sb->sb_acc, sb->sb_tlscc,
1093             sb->sb_ccc));
1094 }
1095
1096 int
1097 ktls_enable_rx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1098 {
1099         struct ktls_session *tls;
1100         int error;
1101
1102         if (!ktls_offload_enable)
1103                 return (ENOTSUP);
1104         if (SOLISTENING(so))
1105                 return (EINVAL);
1106
1107         counter_u64_add(ktls_offload_enable_calls, 1);
1108
1109         /*
1110          * This should always be true since only the TCP socket option
1111          * invokes this function.
1112          */
1113         if (so->so_proto->pr_protocol != IPPROTO_TCP)
1114                 return (EINVAL);
1115
1116         /*
1117          * XXX: Don't overwrite existing sessions.  We should permit
1118          * this to support rekeying in the future.
1119          */
1120         if (so->so_rcv.sb_tls_info != NULL)
1121                 return (EALREADY);
1122
1123         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1124                 return (ENOTSUP);
1125
1126         /* TLS 1.3 is not yet supported. */
1127         if (en->tls_vmajor == TLS_MAJOR_VER_ONE &&
1128             en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE)
1129                 return (ENOTSUP);
1130
1131         error = ktls_create_session(so, en, &tls);
1132         if (error)
1133                 return (error);
1134
1135 #ifdef TCP_OFFLOAD
1136         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_RX);
1137         if (error)
1138 #endif
1139                 error = ktls_try_sw(so, tls, KTLS_RX);
1140
1141         if (error) {
1142                 ktls_cleanup(tls);
1143                 return (error);
1144         }
1145
1146         /* Mark the socket as using TLS offload. */
1147         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1148         so->so_rcv.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1149         so->so_rcv.sb_tls_info = tls;
1150         so->so_rcv.sb_flags |= SB_TLS_RX;
1151
1152         /* Mark existing data as not ready until it can be decrypted. */
1153         sb_mark_notready(&so->so_rcv);
1154         ktls_check_rx(&so->so_rcv);
1155         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1156
1157         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1158
1159         return (0);
1160 }
1161
1162 int
1163 ktls_enable_tx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1164 {
1165         struct ktls_session *tls;
1166         struct inpcb *inp;
1167         int error;
1168
1169         if (!ktls_offload_enable)
1170                 return (ENOTSUP);
1171         if (SOLISTENING(so))
1172                 return (EINVAL);
1173
1174         counter_u64_add(ktls_offload_enable_calls, 1);
1175
1176         /*
1177          * This should always be true since only the TCP socket option
1178          * invokes this function.
1179          */
1180         if (so->so_proto->pr_protocol != IPPROTO_TCP)
1181                 return (EINVAL);
1182
1183         /*
1184          * XXX: Don't overwrite existing sessions.  We should permit
1185          * this to support rekeying in the future.
1186          */
1187         if (so->so_snd.sb_tls_info != NULL)
1188                 return (EALREADY);
1189
1190         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1191                 return (ENOTSUP);
1192
1193         /* TLS requires ext pgs */
1194         if (mb_use_ext_pgs == 0)
1195                 return (ENXIO);
1196
1197         error = ktls_create_session(so, en, &tls);
1198         if (error)
1199                 return (error);
1200
1201         /* Prefer TOE -> ifnet TLS -> software TLS. */
1202 #ifdef TCP_OFFLOAD
1203         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_TX);
1204         if (error)
1205 #endif
1206                 error = ktls_try_ifnet(so, tls, false);
1207         if (error)
1208                 error = ktls_try_sw(so, tls, KTLS_TX);
1209
1210         if (error) {
1211                 ktls_cleanup(tls);
1212                 return (error);
1213         }
1214
1215         error = sblock(&so->so_snd, SBL_WAIT);
1216         if (error) {
1217                 ktls_cleanup(tls);
1218                 return (error);
1219         }
1220
1221         /*
1222          * Write lock the INP when setting sb_tls_info so that
1223          * routines in tcp_ratelimit.c can read sb_tls_info while
1224          * holding the INP lock.
1225          */
1226         inp = so->so_pcb;
1227         INP_WLOCK(inp);
1228         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1229         so->so_snd.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1230         so->so_snd.sb_tls_info = tls;
1231         if (tls->mode != TCP_TLS_MODE_SW)
1232                 so->so_snd.sb_flags |= SB_TLS_IFNET;
1233         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1234         INP_WUNLOCK(inp);
1235         sbunlock(&so->so_snd);
1236
1237         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1238
1239         return (0);
1240 }
1241
1242 int
1243 ktls_get_rx_mode(struct socket *so)
1244 {
1245         struct ktls_session *tls;
1246         struct inpcb *inp;
1247         int mode;
1248
1249         if (SOLISTENING(so))
1250                 return (EINVAL);
1251         inp = so->so_pcb;
1252         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1253         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1254         tls = so->so_rcv.sb_tls_info;
1255         if (tls == NULL)
1256                 mode = TCP_TLS_MODE_NONE;
1257         else
1258                 mode = tls->mode;
1259         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1260         return (mode);
1261 }
1262
1263 int
1264 ktls_get_tx_mode(struct socket *so)
1265 {
1266         struct ktls_session *tls;
1267         struct inpcb *inp;
1268         int mode;
1269
1270         if (SOLISTENING(so))
1271                 return (EINVAL);
1272         inp = so->so_pcb;
1273         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1274         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1275         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1276         if (tls == NULL)
1277                 mode = TCP_TLS_MODE_NONE;
1278         else
1279                 mode = tls->mode;
1280         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1281         return (mode);
1282 }
1283
1284 /*
1285  * Switch between SW and ifnet TLS sessions as requested.
1286  */
1287 int
1288 ktls_set_tx_mode(struct socket *so, int mode)
1289 {
1290         struct ktls_session *tls, *tls_new;
1291         struct inpcb *inp;
1292         int error;
1293
1294         if (SOLISTENING(so))
1295                 return (EINVAL);
1296         switch (mode) {
1297         case TCP_TLS_MODE_SW:
1298         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
1299                 break;
1300         default:
1301                 return (EINVAL);
1302         }
1303
1304         inp = so->so_pcb;
1305         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1306         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1307         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1308         if (tls == NULL) {
1309                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1310                 return (0);
1311         }
1312
1313         if (tls->mode == mode) {
1314                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1315                 return (0);
1316         }
1317
1318         tls = ktls_hold(tls);
1319         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1320         INP_WUNLOCK(inp);
1321
1322         tls_new = ktls_clone_session(tls);
1323
1324         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1325                 error = ktls_try_ifnet(so, tls_new, true);
1326         else
1327                 error = ktls_try_sw(so, tls_new, KTLS_TX);
1328         if (error) {
1329                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1330                 ktls_free(tls_new);
1331                 ktls_free(tls);
1332                 INP_WLOCK(inp);
1333                 return (error);
1334         }
1335
1336         error = sblock(&so->so_snd, SBL_WAIT);
1337         if (error) {
1338                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1339                 ktls_free(tls_new);
1340                 ktls_free(tls);
1341                 INP_WLOCK(inp);
1342                 return (error);
1343         }
1344
1345         /*
1346          * If we raced with another session change, keep the existing
1347          * session.
1348          */
1349         if (tls != so->so_snd.sb_tls_info) {
1350                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1351                 sbunlock(&so->so_snd);
1352                 ktls_free(tls_new);
1353                 ktls_free(tls);
1354                 INP_WLOCK(inp);
1355                 return (EBUSY);
1356         }
1357
1358         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1359         so->so_snd.sb_tls_info = tls_new;
1360         if (tls_new->mode != TCP_TLS_MODE_SW)
1361                 so->so_snd.sb_flags |= SB_TLS_IFNET;
1362         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1363         sbunlock(&so->so_snd);
1364
1365         /*
1366          * Drop two references on 'tls'.  The first is for the
1367          * ktls_hold() above.  The second drops the reference from the
1368          * socket buffer.
1369          */
1370         KASSERT(tls->refcount >= 2, ("too few references on old session"));
1371         ktls_free(tls);
1372         ktls_free(tls);
1373
1374         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1375                 counter_u64_add(ktls_switch_to_ifnet, 1);
1376         else
1377                 counter_u64_add(ktls_switch_to_sw, 1);
1378
1379         INP_WLOCK(inp);
1380         return (0);
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Try to allocate a new TLS send tag.  This task is scheduled when
1385  * ip_output detects a route change while trying to transmit a packet
1386  * holding a TLS record.  If a new tag is allocated, replace the tag
1387  * in the TLS session.  Subsequent packets on the connection will use
1388  * the new tag.  If a new tag cannot be allocated, drop the
1389  * connection.
1390  */
1391 static void
1392 ktls_reset_send_tag(void *context, int pending)
1393 {
1394         struct epoch_tracker et;
1395         struct ktls_session *tls;
1396         struct m_snd_tag *old, *new;
1397         struct inpcb *inp;
1398         struct tcpcb *tp;
1399         int error;
1400
1401         MPASS(pending == 1);
1402
1403         tls = context;
1404         inp = tls->inp;
1405
1406         /*
1407          * Free the old tag first before allocating a new one.
1408          * ip[6]_output_send() will treat a NULL send tag the same as
1409          * an ifp mismatch and drop packets until a new tag is
1410          * allocated.
1411          *
1412          * Write-lock the INP when changing tls->snd_tag since
1413          * ip[6]_output_send() holds a read-lock when reading the
1414          * pointer.
1415          */
1416         INP_WLOCK(inp);
1417         old = tls->snd_tag;
1418         tls->snd_tag = NULL;
1419         INP_WUNLOCK(inp);
1420         if (old != NULL)
1421                 m_snd_tag_rele(old);
1422
1423         error = ktls_alloc_snd_tag(inp, tls, true, &new);
1424
1425         if (error == 0) {
1426                 INP_WLOCK(inp);
1427                 tls->snd_tag = new;
1428                 mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1429                 tls->reset_pending = false;
1430                 mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1431                 if (!in_pcbrele_wlocked(inp))
1432                         INP_WUNLOCK(inp);
1433
1434                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset, 1);
1435
1436                 /*
1437                  * XXX: Should we kick tcp_output explicitly now that
1438                  * the send tag is fixed or just rely on timers?
1439                  */
1440         } else {
1441                 NET_EPOCH_ENTER(et);
1442                 INP_WLOCK(inp);
1443                 if (!in_pcbrele_wlocked(inp)) {
1444                         if (!(inp->inp_flags & INP_TIMEWAIT) &&
1445                             !(inp->inp_flags & INP_DROPPED)) {
1446                                 tp = intotcpcb(inp);
1447                                 CURVNET_SET(tp->t_vnet);
1448                                 tp = tcp_drop(tp, ECONNABORTED);
1449                                 CURVNET_RESTORE();
1450                                 if (tp != NULL)
1451                                         INP_WUNLOCK(inp);
1452                                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_dropped, 1);
1453                         } else
1454                                 INP_WUNLOCK(inp);
1455                 }
1456                 NET_EPOCH_EXIT(et);
1457
1458                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_failed, 1);
1459
1460                 /*
1461                  * Leave reset_pending true to avoid future tasks while
1462                  * the socket goes away.
1463                  */
1464         }
1465
1466         ktls_free(tls);
1467 }
1468
1469 int
1470 ktls_output_eagain(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls)
1471 {
1472
1473         if (inp == NULL)
1474                 return (ENOBUFS);
1475
1476         INP_LOCK_ASSERT(inp);
1477
1478         /*
1479          * See if we should schedule a task to update the send tag for
1480          * this session.
1481          */
1482         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1483         if (!tls->reset_pending) {
1484                 (void) ktls_hold(tls);
1485                 in_pcbref(inp);
1486                 tls->inp = inp;
1487                 tls->reset_pending = true;
1488                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->reset_tag_task);
1489         }
1490         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1491         return (ENOBUFS);
1492 }
1493
1494 #ifdef RATELIMIT
1495 int
1496 ktls_modify_txrtlmt(struct ktls_session *tls, uint64_t max_pacing_rate)
1497 {
1498         union if_snd_tag_modify_params params = {
1499                 .rate_limit.max_rate = max_pacing_rate,
1500                 .rate_limit.flags = M_NOWAIT,
1501         };
1502         struct m_snd_tag *mst;
1503         struct ifnet *ifp;
1504         int error;
1505
1506         /* Can't get to the inp, but it should be locked. */
1507         /* INP_LOCK_ASSERT(inp); */
1508
1509         MPASS(tls->mode == TCP_TLS_MODE_IFNET);
1510
1511         if (tls->snd_tag == NULL) {
1512                 /*
1513                  * Resetting send tag, ignore this change.  The
1514                  * pending reset may or may not see this updated rate
1515                  * in the tcpcb.  If it doesn't, we will just lose
1516                  * this rate change.
1517                  */
1518                 return (0);
1519         }
1520
1521         MPASS(tls->snd_tag != NULL);
1522         MPASS(tls->snd_tag->type == IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT);
1523
1524         mst = tls->snd_tag;
1525         ifp = mst->ifp;
1526         return (ifp->if_snd_tag_modify(mst, &params));
1527 }
1528 #endif
1529 #endif
1530
1531 void
1532 ktls_destroy(struct ktls_session *tls)
1533 {
1534         struct rm_priotracker prio;
1535
1536         ktls_cleanup(tls);
1537         if (tls->be != NULL && ktls_allow_unload) {
1538                 rm_rlock(&ktls_backends_lock, &prio);
1539                 tls->be->use_count--;
1540                 rm_runlock(&ktls_backends_lock, &prio);
1541         }
1542         uma_zfree(ktls_session_zone, tls);
1543 }
1544
1545 void
1546 ktls_seq(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m)
1547 {
1548
1549         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
1550                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
1551                     ("ktls_seq: mapped mbuf %p", m));
1552
1553                 m->m_epg_seqno = sb->sb_tls_seqno;
1554                 sb->sb_tls_seqno++;
1555         }
1556 }
1557
1558 /*
1559  * Add TLS framing (headers and trailers) to a chain of mbufs.  Each
1560  * mbuf in the chain must be an unmapped mbuf.  The payload of the
1561  * mbuf must be populated with the payload of each TLS record.
1562  *
1563  * The record_type argument specifies the TLS record type used when
1564  * populating the TLS header.
1565  *
1566  * The enq_count argument on return is set to the number of pages of
1567  * payload data for this entire chain that need to be encrypted via SW
1568  * encryption.  The returned value should be passed to ktls_enqueue
1569  * when scheduling encryption of this chain of mbufs.  To handle the
1570  * special case of empty fragments for TLS 1.0 sessions, an empty
1571  * fragment counts as one page.
1572  */
1573 void
1574 ktls_frame(struct mbuf *top, struct ktls_session *tls, int *enq_cnt,
1575     uint8_t record_type)
1576 {
1577         struct tls_record_layer *tlshdr;
1578         struct mbuf *m;
1579         uint64_t *noncep;
1580         uint16_t tls_len;
1581         int maxlen;
1582
1583         maxlen = tls->params.max_frame_len;
1584         *enq_cnt = 0;
1585         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next) {
1586                 /*
1587                  * All mbufs in the chain should be TLS records whose
1588                  * payload does not exceed the maximum frame length.
1589                  *
1590                  * Empty TLS records are permitted when using CBC.
1591                  */
1592                 KASSERT(m->m_len <= maxlen &&
1593                     (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC ?
1594                     m->m_len >= 0 : m->m_len > 0),
1595                     ("ktls_frame: m %p len %d\n", m, m->m_len));
1596
1597                 /*
1598                  * TLS frames require unmapped mbufs to store session
1599                  * info.
1600                  */
1601                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
1602                     ("ktls_frame: mapped mbuf %p (top = %p)\n", m, top));
1603
1604                 tls_len = m->m_len;
1605
1606                 /* Save a reference to the session. */
1607                 m->m_epg_tls = ktls_hold(tls);
1608
1609                 m->m_epg_hdrlen = tls->params.tls_hlen;
1610                 m->m_epg_trllen = tls->params.tls_tlen;
1611                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC) {
1612                         int bs, delta;
1613
1614                         /*
1615                          * AES-CBC pads messages to a multiple of the
1616                          * block size.  Note that the padding is
1617                          * applied after the digest and the encryption
1618                          * is done on the "plaintext || mac || padding".
1619                          * At least one byte of padding is always
1620                          * present.
1621                          *
1622                          * Compute the final trailer length assuming
1623                          * at most one block of padding.
1624                          * tls->params.sb_tls_tlen is the maximum
1625                          * possible trailer length (padding + digest).
1626                          * delta holds the number of excess padding
1627                          * bytes if the maximum were used.  Those
1628                          * extra bytes are removed.
1629                          */
1630                         bs = tls->params.tls_bs;
1631                         delta = (tls_len + tls->params.tls_tlen) & (bs - 1);
1632                         m->m_epg_trllen -= delta;
1633                 }
1634                 m->m_len += m->m_epg_hdrlen + m->m_epg_trllen;
1635
1636                 /* Populate the TLS header. */
1637                 tlshdr = (void *)m->m_epg_hdr;
1638                 tlshdr->tls_vmajor = tls->params.tls_vmajor;
1639
1640                 /*
1641                  * TLS 1.3 masquarades as TLS 1.2 with a record type
1642                  * of TLS_RLTYPE_APP.
1643                  */
1644                 if (tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE &&
1645                     tls->params.tls_vmajor == TLS_MAJOR_VER_ONE) {
1646                         tlshdr->tls_vminor = TLS_MINOR_VER_TWO;
1647                         tlshdr->tls_type = TLS_RLTYPE_APP;
1648                         /* save the real record type for later */
1649                         m->m_epg_record_type = record_type;
1650                         m->m_epg_trail[0] = record_type;
1651                 } else {
1652                         tlshdr->tls_vminor = tls->params.tls_vminor;
1653                         tlshdr->tls_type = record_type;
1654                 }
1655                 tlshdr->tls_length = htons(m->m_len - sizeof(*tlshdr));
1656
1657                 /*
1658                  * Store nonces / explicit IVs after the end of the
1659                  * TLS header.
1660                  *
1661                  * For GCM with TLS 1.2, an 8 byte nonce is copied
1662                  * from the end of the IV.  The nonce is then
1663                  * incremented for use by the next record.
1664                  *
1665                  * For CBC, a random nonce is inserted for TLS 1.1+.
1666                  */
1667                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
1668                     tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO) {
1669                         noncep = (uint64_t *)(tls->params.iv + 8);
1670                         be64enc(tlshdr + 1, *noncep);
1671                         (*noncep)++;
1672                 } else if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC &&
1673                     tls->params.tls_vminor >= TLS_MINOR_VER_ONE)
1674                         arc4rand(tlshdr + 1, AES_BLOCK_LEN, 0);
1675
1676                 /*
1677                  * When using SW encryption, mark the mbuf not ready.
1678                  * It will be marked ready via sbready() after the
1679                  * record has been encrypted.
1680                  *
1681                  * When using ifnet TLS, unencrypted TLS records are
1682                  * sent down the stack to the NIC.
1683                  */
1684                 if (tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW) {
1685                         m->m_flags |= M_NOTREADY;
1686                         m->m_epg_nrdy = m->m_epg_npgs;
1687                         if (__predict_false(tls_len == 0)) {
1688                                 /* TLS 1.0 empty fragment. */
1689                                 *enq_cnt += 1;
1690                         } else
1691                                 *enq_cnt += m->m_epg_npgs;
1692                 }
1693         }
1694 }
1695
1696 void
1697 ktls_check_rx(struct sockbuf *sb)
1698 {
1699         struct tls_record_layer hdr;
1700         struct ktls_wq *wq;
1701         struct socket *so;
1702         bool running;
1703
1704         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1705         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX, ("%s: sockbuf %p isn't TLS RX",
1706             __func__, sb));
1707         so = __containerof(sb, struct socket, so_rcv);
1708
1709         if (sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING)
1710                 return;
1711
1712         /* Is there enough queued for a TLS header? */
1713         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr)) {
1714                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc != 0)
1715                         so->so_error = EMSGSIZE;
1716                 return;
1717         }
1718
1719         m_copydata(sb->sb_mtls, 0, sizeof(hdr), (void *)&hdr);
1720
1721         /* Is the entire record queued? */
1722         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr) + ntohs(hdr.tls_length)) {
1723                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0)
1724                         so->so_error = EMSGSIZE;
1725                 return;
1726         }
1727
1728         sb->sb_flags |= SB_TLS_RX_RUNNING;
1729
1730         soref(so);
1731         wq = &ktls_wq[so->so_rcv.sb_tls_info->wq_index];
1732         mtx_lock(&wq->mtx);
1733         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->so_head, so, so_ktls_rx_list);
1734         running = wq->running;
1735         mtx_unlock(&wq->mtx);
1736         if (!running)
1737                 wakeup(wq);
1738         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, 1);
1739 }
1740
1741 static struct mbuf *
1742 ktls_detach_record(struct sockbuf *sb, int len)
1743 {
1744         struct mbuf *m, *n, *top;
1745         int remain;
1746
1747         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1748         MPASS(len <= sb->sb_tlscc);
1749
1750         /*
1751          * If TLS chain is the exact size of the record,
1752          * just grab the whole record.
1753          */
1754         top = sb->sb_mtls;
1755         if (sb->sb_tlscc == len) {
1756                 sb->sb_mtls = NULL;
1757                 sb->sb_mtlstail = NULL;
1758                 goto out;
1759         }
1760
1761         /*
1762          * While it would be nice to use m_split() here, we need
1763          * to know exactly what m_split() allocates to update the
1764          * accounting, so do it inline instead.
1765          */
1766         remain = len;
1767         for (m = top; remain > m->m_len; m = m->m_next)
1768                 remain -= m->m_len;
1769
1770         /* Easy case: don't have to split 'm'. */
1771         if (remain == m->m_len) {
1772                 sb->sb_mtls = m->m_next;
1773                 if (sb->sb_mtls == NULL)
1774                         sb->sb_mtlstail = NULL;
1775                 m->m_next = NULL;
1776                 goto out;
1777         }
1778
1779         /*
1780          * Need to allocate an mbuf to hold the remainder of 'm'.  Try
1781          * with M_NOWAIT first.
1782          */
1783         n = m_get(M_NOWAIT, MT_DATA);
1784         if (n == NULL) {
1785                 /*
1786                  * Use M_WAITOK with socket buffer unlocked.  If
1787                  * 'sb_mtls' changes while the lock is dropped, return
1788                  * NULL to force the caller to retry.
1789                  */
1790                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
1791
1792                 n = m_get(M_WAITOK, MT_DATA);
1793
1794                 SOCKBUF_LOCK(sb);
1795                 if (sb->sb_mtls != top) {
1796                         m_free(n);
1797                         return (NULL);
1798                 }
1799         }
1800         n->m_flags |= M_NOTREADY;
1801
1802         /* Store remainder in 'n'. */
1803         n->m_len = m->m_len - remain;
1804         if (m->m_flags & M_EXT) {
1805                 n->m_data = m->m_data + remain;
1806                 mb_dupcl(n, m);
1807         } else {
1808                 bcopy(mtod(m, caddr_t) + remain, mtod(n, caddr_t), n->m_len);
1809         }
1810
1811         /* Trim 'm' and update accounting. */
1812         m->m_len -= n->m_len;
1813         sb->sb_tlscc -= n->m_len;
1814         sb->sb_ccc -= n->m_len;
1815
1816         /* Account for 'n'. */
1817         sballoc_ktls_rx(sb, n);
1818
1819         /* Insert 'n' into the TLS chain. */
1820         sb->sb_mtls = n;
1821         n->m_next = m->m_next;
1822         if (sb->sb_mtlstail == m)
1823                 sb->sb_mtlstail = n;
1824
1825         /* Detach the record from the TLS chain. */
1826         m->m_next = NULL;
1827
1828 out:
1829         MPASS(m_length(top, NULL) == len);
1830         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next)
1831                 sbfree_ktls_rx(sb, m);
1832         sb->sb_tlsdcc = len;
1833         sb->sb_ccc += len;
1834         SBCHECK(sb);
1835         return (top);
1836 }
1837
1838 static void
1839 ktls_decrypt(struct socket *so)
1840 {
1841         char tls_header[MBUF_PEXT_HDR_LEN];
1842         struct ktls_session *tls;
1843         struct sockbuf *sb;
1844         struct tls_record_layer *hdr;
1845         struct tls_get_record tgr;
1846         struct mbuf *control, *data, *m;
1847         uint64_t seqno;
1848         int error, remain, tls_len, trail_len;
1849
1850         hdr = (struct tls_record_layer *)tls_header;
1851         sb = &so->so_rcv;
1852         SOCKBUF_LOCK(sb);
1853         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING,
1854             ("%s: socket %p not running", __func__, so));
1855
1856         tls = sb->sb_tls_info;
1857         MPASS(tls != NULL);
1858
1859         for (;;) {
1860                 /* Is there enough queued for a TLS header? */
1861                 if (sb->sb_tlscc < tls->params.tls_hlen)
1862                         break;
1863
1864                 m_copydata(sb->sb_mtls, 0, tls->params.tls_hlen, tls_header);
1865                 tls_len = sizeof(*hdr) + ntohs(hdr->tls_length);
1866
1867                 if (hdr->tls_vmajor != tls->params.tls_vmajor ||
1868                     hdr->tls_vminor != tls->params.tls_vminor)
1869                         error = EINVAL;
1870                 else if (tls_len < tls->params.tls_hlen || tls_len >
1871                     tls->params.tls_hlen + TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2 +
1872                     tls->params.tls_tlen)
1873                         error = EMSGSIZE;
1874                 else
1875                         error = 0;
1876                 if (__predict_false(error != 0)) {
1877                         /*
1878                          * We have a corrupted record and are likely
1879                          * out of sync.  The connection isn't
1880                          * recoverable at this point, so abort it.
1881                          */
1882                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
1883                         counter_u64_add(ktls_offload_corrupted_records, 1);
1884
1885                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
1886                         so->so_proto->pr_usrreqs->pru_abort(so);
1887                         so->so_error = error;
1888                         CURVNET_RESTORE();
1889                         goto deref;
1890                 }
1891
1892                 /* Is the entire record queued? */
1893                 if (sb->sb_tlscc < tls_len)
1894                         break;
1895
1896                 /*
1897                  * Split out the portion of the mbuf chain containing
1898                  * this TLS record.
1899                  */
1900                 data = ktls_detach_record(sb, tls_len);
1901                 if (data == NULL)
1902                         continue;
1903                 MPASS(sb->sb_tlsdcc == tls_len);
1904
1905                 seqno = sb->sb_tls_seqno;
1906                 sb->sb_tls_seqno++;
1907                 SBCHECK(sb);
1908                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
1909
1910                 error = tls->sw_decrypt(tls, hdr, data, seqno, &trail_len);
1911                 if (error) {
1912                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
1913
1914                         SOCKBUF_LOCK(sb);
1915                         if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
1916                                 /*
1917                                  * sbcut/drop/flush discarded these
1918                                  * mbufs.
1919                                  */
1920                                 m_freem(data);
1921                                 break;
1922                         }
1923
1924                         /*
1925                          * Drop this TLS record's data, but keep
1926                          * decrypting subsequent records.
1927                          */
1928                         sb->sb_ccc -= tls_len;
1929                         sb->sb_tlsdcc = 0;
1930
1931                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
1932                         so->so_error = EBADMSG;
1933                         sorwakeup_locked(so);
1934                         CURVNET_RESTORE();
1935
1936                         m_freem(data);
1937
1938                         SOCKBUF_LOCK(sb);
1939                         continue;
1940                 }
1941
1942                 /* Allocate the control mbuf. */
1943                 tgr.tls_type = hdr->tls_type;
1944                 tgr.tls_vmajor = hdr->tls_vmajor;
1945                 tgr.tls_vminor = hdr->tls_vminor;
1946                 tgr.tls_length = htobe16(tls_len - tls->params.tls_hlen -
1947                     trail_len);
1948                 control = sbcreatecontrol_how(&tgr, sizeof(tgr),
1949                     TLS_GET_RECORD, IPPROTO_TCP, M_WAITOK);
1950
1951                 SOCKBUF_LOCK(sb);
1952                 if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
1953                         /* sbcut/drop/flush discarded these mbufs. */
1954                         MPASS(sb->sb_tlscc == 0);
1955                         m_freem(data);
1956                         m_freem(control);
1957                         break;
1958                 }
1959
1960                 /*
1961                  * Clear the 'dcc' accounting in preparation for
1962                  * adding the decrypted record.
1963                  */
1964                 sb->sb_ccc -= tls_len;
1965                 sb->sb_tlsdcc = 0;
1966                 SBCHECK(sb);
1967
1968                 /* If there is no payload, drop all of the data. */
1969                 if (tgr.tls_length == htobe16(0)) {
1970                         m_freem(data);
1971                         data = NULL;
1972                 } else {
1973                         /* Trim header. */
1974                         remain = tls->params.tls_hlen;
1975                         while (remain > 0) {
1976                                 if (data->m_len > remain) {
1977                                         data->m_data += remain;
1978                                         data->m_len -= remain;
1979                                         break;
1980                                 }
1981                                 remain -= data->m_len;
1982                                 data = m_free(data);
1983                         }
1984
1985                         /* Trim trailer and clear M_NOTREADY. */
1986                         remain = be16toh(tgr.tls_length);
1987                         m = data;
1988                         for (m = data; remain > m->m_len; m = m->m_next) {
1989                                 m->m_flags &= ~M_NOTREADY;
1990                                 remain -= m->m_len;
1991                         }
1992                         m->m_len = remain;
1993                         m_freem(m->m_next);
1994                         m->m_next = NULL;
1995                         m->m_flags &= ~M_NOTREADY;
1996
1997                         /* Set EOR on the final mbuf. */
1998                         m->m_flags |= M_EOR;
1999                 }
2000
2001                 sbappendcontrol_locked(sb, data, control, 0);
2002         }
2003
2004         sb->sb_flags &= ~SB_TLS_RX_RUNNING;
2005
2006         if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc > 0)
2007                 so->so_error = EMSGSIZE;
2008
2009         sorwakeup_locked(so);
2010
2011 deref:
2012         SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(sb);
2013
2014         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2015         SOCK_LOCK(so);
2016         sorele(so);
2017         CURVNET_RESTORE();
2018 }
2019
2020 void
2021 ktls_enqueue_to_free(struct mbuf *m)
2022 {
2023         struct ktls_wq *wq;
2024         bool running;
2025
2026         /* Mark it for freeing. */
2027         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_2FREE;
2028         wq = &ktls_wq[m->m_epg_tls->wq_index];
2029         mtx_lock(&wq->mtx);
2030         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2031         running = wq->running;
2032         mtx_unlock(&wq->mtx);
2033         if (!running)
2034                 wakeup(wq);
2035 }
2036
2037 static void *
2038 ktls_buffer_alloc(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *m)
2039 {
2040         void *buf;
2041
2042         if (m->m_epg_npgs <= 2)
2043                 return (NULL);
2044         if (ktls_buffer_zone == NULL)
2045                 return (NULL);
2046         if ((u_int)(ticks - wq->lastallocfail) < hz) {
2047                 /*
2048                  * Rate-limit allocation attempts after a failure.
2049                  * ktls_buffer_import() will acquire a per-domain mutex to check
2050                  * the free page queues and may fail consistently if memory is
2051                  * fragmented.
2052                  */
2053                 return (NULL);
2054         }
2055         buf = uma_zalloc(ktls_buffer_zone, M_NOWAIT | M_NORECLAIM);
2056         if (buf == NULL)
2057                 wq->lastallocfail = ticks;
2058         return (buf);
2059 }
2060
2061 void
2062 ktls_enqueue(struct mbuf *m, struct socket *so, int page_count)
2063 {
2064         struct ktls_wq *wq;
2065         bool running;
2066
2067         KASSERT(((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) ==
2068             (M_EXTPG | M_NOTREADY)),
2069             ("ktls_enqueue: %p not unready & nomap mbuf\n", m));
2070         KASSERT(page_count != 0, ("enqueueing TLS mbuf with zero page count"));
2071
2072         KASSERT(m->m_epg_tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW, ("!SW TLS mbuf"));
2073
2074         m->m_epg_enc_cnt = page_count;
2075
2076         /*
2077          * Save a pointer to the socket.  The caller is responsible
2078          * for taking an additional reference via soref().
2079          */
2080         m->m_epg_so = so;
2081
2082         wq = &ktls_wq[m->m_epg_tls->wq_index];
2083         mtx_lock(&wq->mtx);
2084         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2085         running = wq->running;
2086         mtx_unlock(&wq->mtx);
2087         if (!running)
2088                 wakeup(wq);
2089         counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, 1);
2090 }
2091
2092 static __noinline void
2093 ktls_encrypt(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *top)
2094 {
2095         struct ktls_session *tls;
2096         struct socket *so;
2097         struct mbuf *m;
2098         vm_paddr_t parray[1 + btoc(TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2)];
2099         struct iovec src_iov[1 + btoc(TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2)];
2100         struct iovec dst_iov[1 + btoc(TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2)];
2101         vm_page_t pg;
2102         void *cbuf;
2103         int error, i, len, npages, off, total_pages;
2104         bool is_anon;
2105
2106         so = top->m_epg_so;
2107         tls = top->m_epg_tls;
2108         KASSERT(tls != NULL, ("tls = NULL, top = %p\n", top));
2109         KASSERT(so != NULL, ("so = NULL, top = %p\n", top));
2110 #ifdef INVARIANTS
2111         top->m_epg_so = NULL;
2112 #endif
2113         total_pages = top->m_epg_enc_cnt;
2114         npages = 0;
2115
2116         /*
2117          * Encrypt the TLS records in the chain of mbufs starting with
2118          * 'top'.  'total_pages' gives us a total count of pages and is
2119          * used to know when we have finished encrypting the TLS
2120          * records originally queued with 'top'.
2121          *
2122          * NB: These mbufs are queued in the socket buffer and
2123          * 'm_next' is traversing the mbufs in the socket buffer.  The
2124          * socket buffer lock is not held while traversing this chain.
2125          * Since the mbufs are all marked M_NOTREADY their 'm_next'
2126          * pointers should be stable.  However, the 'm_next' of the
2127          * last mbuf encrypted is not necessarily NULL.  It can point
2128          * to other mbufs appended while 'top' was on the TLS work
2129          * queue.
2130          *
2131          * Each mbuf holds an entire TLS record.
2132          */
2133         error = 0;
2134         for (m = top; npages != total_pages; m = m->m_next) {
2135                 KASSERT(m->m_epg_tls == tls,
2136                     ("different TLS sessions in a single mbuf chain: %p vs %p",
2137                     tls, m->m_epg_tls));
2138                 KASSERT((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) ==
2139                     (M_EXTPG | M_NOTREADY),
2140                     ("%p not unready & nomap mbuf (top = %p)\n", m, top));
2141                 KASSERT(npages + m->m_epg_npgs <= total_pages,
2142                     ("page count mismatch: top %p, total_pages %d, m %p", top,
2143                     total_pages, m));
2144                 KASSERT(ptoa(m->m_epg_npgs) <= ktls_maxlen,
2145                     ("page count %d larger than maximum frame length %d",
2146                     m->m_epg_npgs, ktls_maxlen));
2147
2148                 /*
2149                  * Generate source and destination ivoecs to pass to
2150                  * the SW encryption backend.  For writable mbufs, the
2151                  * destination iovec is a copy of the source and
2152                  * encryption is done in place.  For file-backed mbufs
2153                  * (from sendfile), anonymous wired pages are
2154                  * allocated and assigned to the destination iovec.
2155                  */
2156                 is_anon = (m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) != 0;
2157
2158                 off = m->m_epg_1st_off;
2159                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++, off = 0) {
2160                         len = m_epg_pagelen(m, i, off);
2161                         src_iov[i].iov_len = len;
2162                         src_iov[i].iov_base =
2163                             (char *)(void *)PHYS_TO_DMAP(m->m_epg_pa[i]) + off;
2164                 }
2165
2166                 if (is_anon) {
2167                         memcpy(dst_iov, src_iov, i * sizeof(struct iovec));
2168                 } else if ((cbuf = ktls_buffer_alloc(wq, m)) != NULL) {
2169                         len = ptoa(m->m_epg_npgs - 1) + m->m_epg_last_len -
2170                             m->m_epg_1st_off;
2171                         dst_iov[0].iov_base = (char *)cbuf + m->m_epg_1st_off;
2172                         dst_iov[0].iov_len = len;
2173                         parray[0] = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)cbuf);
2174                         i = 1;
2175                 } else {
2176                         cbuf = NULL;
2177                         off = m->m_epg_1st_off;
2178                         for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++, off = 0) {
2179                                 do {
2180                                         pg = vm_page_alloc(NULL, 0,
2181                                             VM_ALLOC_NORMAL |
2182                                             VM_ALLOC_NOOBJ |
2183                                             VM_ALLOC_NODUMP |
2184                                             VM_ALLOC_WIRED |
2185                                             VM_ALLOC_WAITFAIL);
2186                                 } while (pg == NULL);
2187
2188                                 len = m_epg_pagelen(m, i, off);
2189                                 parray[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(pg);
2190                                 dst_iov[i].iov_base =
2191                                     (char *)(void *)PHYS_TO_DMAP(
2192                                     parray[i]) + off;
2193                                 dst_iov[i].iov_len = len;
2194                         }
2195                 }
2196
2197                 if (__predict_false(m->m_epg_npgs == 0)) {
2198                         /* TLS 1.0 empty fragment. */
2199                         npages++;
2200                 } else
2201                         npages += m->m_epg_npgs;
2202
2203                 error = (*tls->sw_encrypt)(tls,
2204                     (const struct tls_record_layer *)m->m_epg_hdr,
2205                     m->m_epg_trail, src_iov, dst_iov, m->m_epg_npgs, i,
2206                     m->m_epg_seqno, m->m_epg_record_type);
2207                 if (error) {
2208                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2209                         break;
2210                 }
2211
2212                 /*
2213                  * For file-backed mbufs, release the file-backed
2214                  * pages and replace them in the ext_pgs array with
2215                  * the anonymous wired pages allocated above.
2216                  */
2217                 if (!is_anon) {
2218                         /* Free the old pages. */
2219                         m->m_ext.ext_free(m);
2220
2221                         /* Replace them with the new pages. */
2222                         if (cbuf != NULL) {
2223                                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2224                                         m->m_epg_pa[i] = parray[0] + ptoa(i);
2225
2226                                 /* Contig pages should go back to the cache. */
2227                                 m->m_ext.ext_free = ktls_free_mext_contig;
2228                         } else {
2229                                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2230                                         m->m_epg_pa[i] = parray[i];
2231
2232                                 /* Use the basic free routine. */
2233                                 m->m_ext.ext_free = mb_free_mext_pgs;
2234                         }
2235
2236                         /* Pages are now writable. */
2237                         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_ANON;
2238                 }
2239
2240                 /*
2241                  * Drop a reference to the session now that it is no
2242                  * longer needed.  Existing code depends on encrypted
2243                  * records having no associated session vs
2244                  * yet-to-be-encrypted records having an associated
2245                  * session.
2246                  */
2247                 m->m_epg_tls = NULL;
2248                 ktls_free(tls);
2249         }
2250
2251         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2252         if (error == 0) {
2253                 (void)(*so->so_proto->pr_usrreqs->pru_ready)(so, top, npages);
2254         } else {
2255                 so->so_proto->pr_usrreqs->pru_abort(so);
2256                 so->so_error = EIO;
2257                 mb_free_notready(top, total_pages);
2258         }
2259
2260         SOCK_LOCK(so);
2261         sorele(so);
2262         CURVNET_RESTORE();
2263 }
2264
2265 static void
2266 ktls_work_thread(void *ctx)
2267 {
2268         struct ktls_wq *wq = ctx;
2269         struct mbuf *m, *n;
2270         struct socket *so, *son;
2271         STAILQ_HEAD(, mbuf) local_m_head;
2272         STAILQ_HEAD(, socket) local_so_head;
2273
2274         if (ktls_bind_threads > 1) {
2275                 curthread->td_domain.dr_policy =
2276                         DOMAINSET_PREF(PCPU_GET(domain));
2277         }
2278 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
2279         fpu_kern_thread(0);
2280 #endif
2281         for (;;) {
2282                 mtx_lock(&wq->mtx);
2283                 while (STAILQ_EMPTY(&wq->m_head) &&
2284                     STAILQ_EMPTY(&wq->so_head)) {
2285                         wq->running = false;
2286                         mtx_sleep(wq, &wq->mtx, 0, "-", 0);
2287                         wq->running = true;
2288                 }
2289
2290                 STAILQ_INIT(&local_m_head);
2291                 STAILQ_CONCAT(&local_m_head, &wq->m_head);
2292                 STAILQ_INIT(&local_so_head);
2293                 STAILQ_CONCAT(&local_so_head, &wq->so_head);
2294                 mtx_unlock(&wq->mtx);
2295
2296                 STAILQ_FOREACH_SAFE(m, &local_m_head, m_epg_stailq, n) {
2297                         if (m->m_epg_flags & EPG_FLAG_2FREE) {
2298                                 ktls_free(m->m_epg_tls);
2299                                 uma_zfree(zone_mbuf, m);
2300                         } else {
2301                                 ktls_encrypt(wq, m);
2302                                 counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, -1);
2303                         }
2304                 }
2305
2306                 STAILQ_FOREACH_SAFE(so, &local_so_head, so_ktls_rx_list, son) {
2307                         ktls_decrypt(so);
2308                         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, -1);
2309                 }
2310         }
2311 }