]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/uipc_ktls.c
MFV: zlib 1.3.1.
[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 #include "opt_inet.h"
30 #include "opt_inet6.h"
31 #include "opt_kern_tls.h"
32 #include "opt_ratelimit.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/endian.h>
39 #include <sys/ktls.h>
40 #include <sys/lock.h>
41 #include <sys/mbuf.h>
42 #include <sys/mutex.h>
43 #include <sys/rmlock.h>
44 #include <sys/proc.h>
45 #include <sys/protosw.h>
46 #include <sys/refcount.h>
47 #include <sys/smp.h>
48 #include <sys/socket.h>
49 #include <sys/socketvar.h>
50 #include <sys/sysctl.h>
51 #include <sys/taskqueue.h>
52 #include <sys/kthread.h>
53 #include <sys/uio.h>
54 #include <sys/vmmeter.h>
55 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
56 #include <machine/pcb.h>
57 #endif
58 #include <machine/vmparam.h>
59 #include <net/if.h>
60 #include <net/if_var.h>
61 #ifdef RSS
62 #include <net/netisr.h>
63 #include <net/rss_config.h>
64 #endif
65 #include <net/route.h>
66 #include <net/route/nhop.h>
67 #include <netinet/in.h>
68 #include <netinet/in_pcb.h>
69 #include <netinet/tcp_var.h>
70 #ifdef TCP_OFFLOAD
71 #include <netinet/tcp_offload.h>
72 #endif
73 #include <opencrypto/cryptodev.h>
74 #include <opencrypto/ktls.h>
75 #include <vm/vm.h>
76 #include <vm/vm_pageout.h>
77 #include <vm/vm_page.h>
78 #include <vm/vm_pagequeue.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_reclaim_thread {
89         uint64_t wakeups;
90         uint64_t reclaims;
91         struct thread *td;
92         int running;
93 };
94
95 struct ktls_domain_info {
96         int count;
97         int cpu[MAXCPU];
98         struct ktls_reclaim_thread reclaim_td;
99 };
100
101 struct ktls_domain_info ktls_domains[MAXMEMDOM];
102 static struct ktls_wq *ktls_wq;
103 static struct proc *ktls_proc;
104 static uma_zone_t ktls_session_zone;
105 static uma_zone_t ktls_buffer_zone;
106 static uint16_t ktls_cpuid_lookup[MAXCPU];
107 static int ktls_init_state;
108 static struct sx ktls_init_lock;
109 SX_SYSINIT(ktls_init_lock, &ktls_init_lock, "ktls init");
110
111 SYSCTL_NODE(_kern_ipc, OID_AUTO, tls, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
112     "Kernel TLS offload");
113 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, stats, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
114     "Kernel TLS offload stats");
115
116 #ifdef RSS
117 static int ktls_bind_threads = 1;
118 #else
119 static int ktls_bind_threads;
120 #endif
121 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, bind_threads, CTLFLAG_RDTUN,
122     &ktls_bind_threads, 0,
123     "Bind crypto threads to cores (1) or cores and domains (2) at boot");
124
125 static u_int ktls_maxlen = 16384;
126 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, maxlen, CTLFLAG_RDTUN,
127     &ktls_maxlen, 0, "Maximum TLS record size");
128
129 static int ktls_number_threads;
130 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, threads, CTLFLAG_RD,
131     &ktls_number_threads, 0,
132     "Number of TLS threads in thread-pool");
133
134 unsigned int ktls_ifnet_max_rexmit_pct = 2;
135 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, ifnet_max_rexmit_pct, CTLFLAG_RWTUN,
136     &ktls_ifnet_max_rexmit_pct, 2,
137     "Max percent bytes retransmitted before ifnet TLS is disabled");
138
139 static bool ktls_offload_enable;
140 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, enable, CTLFLAG_RWTUN,
141     &ktls_offload_enable, 0,
142     "Enable support for kernel TLS offload");
143
144 static bool ktls_cbc_enable = true;
145 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, cbc_enable, CTLFLAG_RWTUN,
146     &ktls_cbc_enable, 1,
147     "Enable support of AES-CBC crypto for kernel TLS");
148
149 static bool ktls_sw_buffer_cache = true;
150 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, sw_buffer_cache, CTLFLAG_RDTUN,
151     &ktls_sw_buffer_cache, 1,
152     "Enable caching of output buffers for SW encryption");
153
154 static int ktls_max_reclaim = 1024;
155 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, max_reclaim, CTLFLAG_RWTUN,
156     &ktls_max_reclaim, 128,
157     "Max number of 16k buffers to reclaim in thread context");
158
159 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_tasks_active);
160 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, tasks_active, CTLFLAG_RD,
161     &ktls_tasks_active, "Number of active tasks");
162
163 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_tx_pending);
164 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_tx_pending, CTLFLAG_RD,
165     &ktls_cnt_tx_pending,
166     "Number of TLS 1.0 records waiting for earlier TLS records");
167
168 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_tx_queued);
169 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_tx_inqueue, CTLFLAG_RD,
170     &ktls_cnt_tx_queued,
171     "Number of TLS records in queue to tasks for SW encryption");
172
173 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_rx_queued);
174 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_rx_inqueue, CTLFLAG_RD,
175     &ktls_cnt_rx_queued,
176     "Number of TLS sockets in queue to tasks for SW decryption");
177
178 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_total);
179 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, offload_total,
180     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_total,
181     "Total successful TLS setups (parameters set)");
182
183 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_enable_calls);
184 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, enable_calls,
185     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_enable_calls,
186     "Total number of TLS enable calls made");
187
188 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_active);
189 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD,
190     &ktls_offload_active, "Total Active TLS sessions");
191
192 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_corrupted_records);
193 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, corrupted_records, CTLFLAG_RD,
194     &ktls_offload_corrupted_records, "Total corrupted TLS records received");
195
196 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_failed_crypto);
197 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, failed_crypto, CTLFLAG_RD,
198     &ktls_offload_failed_crypto, "Total TLS crypto failures");
199
200 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_ifnet);
201 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_ifnet, CTLFLAG_RD,
202     &ktls_switch_to_ifnet, "TLS sessions switched from SW to ifnet");
203
204 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_sw);
205 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_sw, CTLFLAG_RD,
206     &ktls_switch_to_sw, "TLS sessions switched from ifnet to SW");
207
208 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_failed);
209 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_failed, CTLFLAG_RD,
210     &ktls_switch_failed, "TLS sessions unable to switch between SW and ifnet");
211
212 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_disable_fail);
213 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, ifnet_disable_failed, CTLFLAG_RD,
214     &ktls_ifnet_disable_fail, "TLS sessions unable to switch to SW from ifnet");
215
216 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_disable_ok);
217 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, ifnet_disable_ok, CTLFLAG_RD,
218     &ktls_ifnet_disable_ok, "TLS sessions able to switch to SW from ifnet");
219
220 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_destroy_task);
221 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, destroy_task, CTLFLAG_RD,
222     &ktls_destroy_task,
223     "Number of times ktls session was destroyed via taskqueue");
224
225 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, sw, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
226     "Software TLS session stats");
227 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, ifnet, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
228     "Hardware (ifnet) TLS session stats");
229 #ifdef TCP_OFFLOAD
230 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, toe, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
231     "TOE TLS session stats");
232 #endif
233
234 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_cbc);
235 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD, &ktls_sw_cbc,
236     "Active number of software TLS sessions using AES-CBC");
237
238 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_gcm);
239 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD, &ktls_sw_gcm,
240     "Active number of software TLS sessions using AES-GCM");
241
242 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_chacha20);
243 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
244     &ktls_sw_chacha20,
245     "Active number of software TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
246
247 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_cbc);
248 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD,
249     &ktls_ifnet_cbc,
250     "Active number of ifnet TLS sessions using AES-CBC");
251
252 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_gcm);
253 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD,
254     &ktls_ifnet_gcm,
255     "Active number of ifnet TLS sessions using AES-GCM");
256
257 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_chacha20);
258 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
259     &ktls_ifnet_chacha20,
260     "Active number of ifnet TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
261
262 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset);
263 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset, CTLFLAG_RD,
264     &ktls_ifnet_reset, "TLS sessions updated to a new ifnet send tag");
265
266 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset_dropped);
267 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset_dropped, CTLFLAG_RD,
268     &ktls_ifnet_reset_dropped,
269     "TLS sessions dropped after failing to update ifnet send tag");
270
271 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset_failed);
272 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset_failed, CTLFLAG_RD,
273     &ktls_ifnet_reset_failed,
274     "TLS sessions that failed to allocate a new ifnet send tag");
275
276 static int ktls_ifnet_permitted;
277 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, permitted, CTLFLAG_RWTUN,
278     &ktls_ifnet_permitted, 1,
279     "Whether to permit hardware (ifnet) TLS sessions");
280
281 #ifdef TCP_OFFLOAD
282 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_cbc);
283 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD,
284     &ktls_toe_cbc,
285     "Active number of TOE TLS sessions using AES-CBC");
286
287 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_gcm);
288 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD,
289     &ktls_toe_gcm,
290     "Active number of TOE TLS sessions using AES-GCM");
291
292 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_chacha20);
293 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
294     &ktls_toe_chacha20,
295     "Active number of TOE TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
296 #endif
297
298 static MALLOC_DEFINE(M_KTLS, "ktls", "Kernel TLS");
299
300 static void ktls_reset_receive_tag(void *context, int pending);
301 static void ktls_reset_send_tag(void *context, int pending);
302 static void ktls_work_thread(void *ctx);
303 static void ktls_reclaim_thread(void *ctx);
304
305 static u_int
306 ktls_get_cpu(struct socket *so)
307 {
308         struct inpcb *inp;
309 #ifdef NUMA
310         struct ktls_domain_info *di;
311 #endif
312         u_int cpuid;
313
314         inp = sotoinpcb(so);
315 #ifdef RSS
316         cpuid = rss_hash2cpuid(inp->inp_flowid, inp->inp_flowtype);
317         if (cpuid != NETISR_CPUID_NONE)
318                 return (cpuid);
319 #endif
320         /*
321          * Just use the flowid to shard connections in a repeatable
322          * fashion.  Note that TLS 1.0 sessions rely on the
323          * serialization provided by having the same connection use
324          * the same queue.
325          */
326 #ifdef NUMA
327         if (ktls_bind_threads > 1 && inp->inp_numa_domain != M_NODOM) {
328                 di = &ktls_domains[inp->inp_numa_domain];
329                 cpuid = di->cpu[inp->inp_flowid % di->count];
330         } else
331 #endif
332                 cpuid = ktls_cpuid_lookup[inp->inp_flowid % ktls_number_threads];
333         return (cpuid);
334 }
335
336 static int
337 ktls_buffer_import(void *arg, void **store, int count, int domain, int flags)
338 {
339         vm_page_t m;
340         int i, req;
341
342         KASSERT((ktls_maxlen & PAGE_MASK) == 0,
343             ("%s: ktls max length %d is not page size-aligned",
344             __func__, ktls_maxlen));
345
346         req = VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NODUMP | malloc2vm_flags(flags);
347         for (i = 0; i < count; i++) {
348                 m = vm_page_alloc_noobj_contig_domain(domain, req,
349                     atop(ktls_maxlen), 0, ~0ul, PAGE_SIZE, 0,
350                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
351                 if (m == NULL)
352                         break;
353                 store[i] = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
354         }
355         return (i);
356 }
357
358 static void
359 ktls_buffer_release(void *arg __unused, void **store, int count)
360 {
361         vm_page_t m;
362         int i, j;
363
364         for (i = 0; i < count; i++) {
365                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)store[i]));
366                 for (j = 0; j < atop(ktls_maxlen); j++) {
367                         (void)vm_page_unwire_noq(m + j);
368                         vm_page_free(m + j);
369                 }
370         }
371 }
372
373 static void
374 ktls_free_mext_contig(struct mbuf *m)
375 {
376         M_ASSERTEXTPG(m);
377         uma_zfree(ktls_buffer_zone, (void *)PHYS_TO_DMAP(m->m_epg_pa[0]));
378 }
379
380 static int
381 ktls_init(void)
382 {
383         struct thread *td;
384         struct pcpu *pc;
385         int count, domain, error, i;
386
387         ktls_wq = malloc(sizeof(*ktls_wq) * (mp_maxid + 1), M_KTLS,
388             M_WAITOK | M_ZERO);
389
390         ktls_session_zone = uma_zcreate("ktls_session",
391             sizeof(struct ktls_session),
392             NULL, NULL, NULL, NULL,
393             UMA_ALIGN_CACHE, 0);
394
395         if (ktls_sw_buffer_cache) {
396                 ktls_buffer_zone = uma_zcache_create("ktls_buffers",
397                     roundup2(ktls_maxlen, PAGE_SIZE), NULL, NULL, NULL, NULL,
398                     ktls_buffer_import, ktls_buffer_release, NULL,
399                     UMA_ZONE_FIRSTTOUCH);
400         }
401
402         /*
403          * Initialize the workqueues to run the TLS work.  We create a
404          * work queue for each CPU.
405          */
406         CPU_FOREACH(i) {
407                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].m_head);
408                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].so_head);
409                 mtx_init(&ktls_wq[i].mtx, "ktls work queue", NULL, MTX_DEF);
410                 if (ktls_bind_threads > 1) {
411                         pc = pcpu_find(i);
412                         domain = pc->pc_domain;
413                         count = ktls_domains[domain].count;
414                         ktls_domains[domain].cpu[count] = i;
415                         ktls_domains[domain].count++;
416                 }
417                 ktls_cpuid_lookup[ktls_number_threads] = i;
418                 ktls_number_threads++;
419         }
420
421         /*
422          * If we somehow have an empty domain, fall back to choosing
423          * among all KTLS threads.
424          */
425         if (ktls_bind_threads > 1) {
426                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
427                         if (ktls_domains[i].count == 0) {
428                                 ktls_bind_threads = 1;
429                                 break;
430                         }
431                 }
432         }
433
434         /* Start kthreads for each workqueue. */
435         CPU_FOREACH(i) {
436                 error = kproc_kthread_add(ktls_work_thread, &ktls_wq[i],
437                     &ktls_proc, &td, 0, 0, "KTLS", "thr_%d", i);
438                 if (error) {
439                         printf("Can't add KTLS thread %d error %d\n", i, error);
440                         return (error);
441                 }
442         }
443
444         /*
445          * Start an allocation thread per-domain to perform blocking allocations
446          * of 16k physically contiguous TLS crypto destination buffers.
447          */
448         if (ktls_sw_buffer_cache) {
449                 for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
450                         if (VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
451                                 continue;
452                         if (CPU_EMPTY(&cpuset_domain[domain]))
453                                 continue;
454                         error = kproc_kthread_add(ktls_reclaim_thread,
455                             &ktls_domains[domain], &ktls_proc,
456                             &ktls_domains[domain].reclaim_td.td,
457                             0, 0, "KTLS", "reclaim_%d", domain);
458                         if (error) {
459                                 printf("Can't add KTLS reclaim thread %d error %d\n",
460                                     domain, error);
461                                 return (error);
462                         }
463                 }
464         }
465
466         if (bootverbose)
467                 printf("KTLS: Initialized %d threads\n", ktls_number_threads);
468         return (0);
469 }
470
471 static int
472 ktls_start_kthreads(void)
473 {
474         int error, state;
475
476 start:
477         state = atomic_load_acq_int(&ktls_init_state);
478         if (__predict_true(state > 0))
479                 return (0);
480         if (state < 0)
481                 return (ENXIO);
482
483         sx_xlock(&ktls_init_lock);
484         if (ktls_init_state != 0) {
485                 sx_xunlock(&ktls_init_lock);
486                 goto start;
487         }
488
489         error = ktls_init();
490         if (error == 0)
491                 state = 1;
492         else
493                 state = -1;
494         atomic_store_rel_int(&ktls_init_state, state);
495         sx_xunlock(&ktls_init_lock);
496         return (error);
497 }
498
499 static int
500 ktls_create_session(struct socket *so, struct tls_enable *en,
501     struct ktls_session **tlsp, int direction)
502 {
503         struct ktls_session *tls;
504         int error;
505
506         /* Only TLS 1.0 - 1.3 are supported. */
507         if (en->tls_vmajor != TLS_MAJOR_VER_ONE)
508                 return (EINVAL);
509         if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_ZERO ||
510             en->tls_vminor > TLS_MINOR_VER_THREE)
511                 return (EINVAL);
512
513         if (en->auth_key_len < 0 || en->auth_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
514                 return (EINVAL);
515         if (en->cipher_key_len < 0 || en->cipher_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
516                 return (EINVAL);
517         if (en->iv_len < 0 || en->iv_len > sizeof(tls->params.iv))
518                 return (EINVAL);
519
520         /* All supported algorithms require a cipher key. */
521         if (en->cipher_key_len == 0)
522                 return (EINVAL);
523
524         /* No flags are currently supported. */
525         if (en->flags != 0)
526                 return (EINVAL);
527
528         /* Common checks for supported algorithms. */
529         switch (en->cipher_algorithm) {
530         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
531                 /*
532                  * auth_algorithm isn't used, but permit GMAC values
533                  * for compatibility.
534                  */
535                 switch (en->auth_algorithm) {
536                 case 0:
537 #ifdef COMPAT_FREEBSD12
538                 /* XXX: Really 13.0-current COMPAT. */
539                 case CRYPTO_AES_128_NIST_GMAC:
540                 case CRYPTO_AES_192_NIST_GMAC:
541                 case CRYPTO_AES_256_NIST_GMAC:
542 #endif
543                         break;
544                 default:
545                         return (EINVAL);
546                 }
547                 if (en->auth_key_len != 0)
548                         return (EINVAL);
549                 switch (en->tls_vminor) {
550                 case TLS_MINOR_VER_TWO:
551                         if (en->iv_len != TLS_AEAD_GCM_LEN)
552                                 return (EINVAL);
553                         break;
554                 case TLS_MINOR_VER_THREE:
555                         if (en->iv_len != TLS_1_3_GCM_IV_LEN)
556                                 return (EINVAL);
557                         break;
558                 default:
559                         return (EINVAL);
560                 }
561                 break;
562         case CRYPTO_AES_CBC:
563                 switch (en->auth_algorithm) {
564                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
565                         break;
566                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
567                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
568                         if (en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_TWO)
569                                 return (EINVAL);
570                         break;
571                 default:
572                         return (EINVAL);
573                 }
574                 if (en->auth_key_len == 0)
575                         return (EINVAL);
576
577                 /*
578                  * TLS 1.0 requires an implicit IV.  TLS 1.1 and 1.2
579                  * use explicit IVs.
580                  */
581                 switch (en->tls_vminor) {
582                 case TLS_MINOR_VER_ZERO:
583                         if (en->iv_len != TLS_CBC_IMPLICIT_IV_LEN)
584                                 return (EINVAL);
585                         break;
586                 case TLS_MINOR_VER_ONE:
587                 case TLS_MINOR_VER_TWO:
588                         /* Ignore any supplied IV. */
589                         en->iv_len = 0;
590                         break;
591                 default:
592                         return (EINVAL);
593                 }
594                 break;
595         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
596                 if (en->auth_algorithm != 0 || en->auth_key_len != 0)
597                         return (EINVAL);
598                 if (en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_TWO &&
599                     en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_THREE)
600                         return (EINVAL);
601                 if (en->iv_len != TLS_CHACHA20_IV_LEN)
602                         return (EINVAL);
603                 break;
604         default:
605                 return (EINVAL);
606         }
607
608         error = ktls_start_kthreads();
609         if (error != 0)
610                 return (error);
611
612         tls = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
613
614         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
615
616         refcount_init(&tls->refcount, 1);
617         if (direction == KTLS_RX) {
618                 TASK_INIT(&tls->reset_tag_task, 0, ktls_reset_receive_tag, tls);
619         } else {
620                 TASK_INIT(&tls->reset_tag_task, 0, ktls_reset_send_tag, tls);
621                 tls->inp = so->so_pcb;
622                 in_pcbref(tls->inp);
623                 tls->tx = true;
624         }
625
626         tls->wq_index = ktls_get_cpu(so);
627
628         tls->params.cipher_algorithm = en->cipher_algorithm;
629         tls->params.auth_algorithm = en->auth_algorithm;
630         tls->params.tls_vmajor = en->tls_vmajor;
631         tls->params.tls_vminor = en->tls_vminor;
632         tls->params.flags = en->flags;
633         tls->params.max_frame_len = min(TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2, ktls_maxlen);
634
635         /* Set the header and trailer lengths. */
636         tls->params.tls_hlen = sizeof(struct tls_record_layer);
637         switch (en->cipher_algorithm) {
638         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
639                 /*
640                  * TLS 1.2 uses a 4 byte implicit IV with an explicit 8 byte
641                  * nonce.  TLS 1.3 uses a 12 byte implicit IV.
642                  */
643                 if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_THREE)
644                         tls->params.tls_hlen += sizeof(uint64_t);
645                 tls->params.tls_tlen = AES_GMAC_HASH_LEN;
646                 tls->params.tls_bs = 1;
647                 break;
648         case CRYPTO_AES_CBC:
649                 switch (en->auth_algorithm) {
650                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
651                         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO) {
652                                 /* Implicit IV, no nonce. */
653                                 tls->sequential_records = true;
654                                 tls->next_seqno = be64dec(en->rec_seq);
655                                 STAILQ_INIT(&tls->pending_records);
656                         } else {
657                                 tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
658                         }
659                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
660                             SHA1_HASH_LEN;
661                         break;
662                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
663                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
664                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
665                             SHA2_256_HASH_LEN;
666                         break;
667                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
668                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
669                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
670                             SHA2_384_HASH_LEN;
671                         break;
672                 default:
673                         panic("invalid hmac");
674                 }
675                 tls->params.tls_bs = AES_BLOCK_LEN;
676                 break;
677         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
678                 /*
679                  * Chacha20 uses a 12 byte implicit IV.
680                  */
681                 tls->params.tls_tlen = POLY1305_HASH_LEN;
682                 tls->params.tls_bs = 1;
683                 break;
684         default:
685                 panic("invalid cipher");
686         }
687
688         /*
689          * TLS 1.3 includes optional padding which we do not support,
690          * and also puts the "real" record type at the end of the
691          * encrypted data.
692          */
693         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE)
694                 tls->params.tls_tlen += sizeof(uint8_t);
695
696         KASSERT(tls->params.tls_hlen <= MBUF_PEXT_HDR_LEN,
697             ("TLS header length too long: %d", tls->params.tls_hlen));
698         KASSERT(tls->params.tls_tlen <= MBUF_PEXT_TRAIL_LEN,
699             ("TLS trailer length too long: %d", tls->params.tls_tlen));
700
701         if (en->auth_key_len != 0) {
702                 tls->params.auth_key_len = en->auth_key_len;
703                 tls->params.auth_key = malloc(en->auth_key_len, M_KTLS,
704                     M_WAITOK);
705                 error = copyin(en->auth_key, tls->params.auth_key,
706                     en->auth_key_len);
707                 if (error)
708                         goto out;
709         }
710
711         tls->params.cipher_key_len = en->cipher_key_len;
712         tls->params.cipher_key = malloc(en->cipher_key_len, M_KTLS, M_WAITOK);
713         error = copyin(en->cipher_key, tls->params.cipher_key,
714             en->cipher_key_len);
715         if (error)
716                 goto out;
717
718         /*
719          * This holds the implicit portion of the nonce for AEAD
720          * ciphers and the initial implicit IV for TLS 1.0.  The
721          * explicit portions of the IV are generated in ktls_frame().
722          */
723         if (en->iv_len != 0) {
724                 tls->params.iv_len = en->iv_len;
725                 error = copyin(en->iv, tls->params.iv, en->iv_len);
726                 if (error)
727                         goto out;
728
729                 /*
730                  * For TLS 1.2 with GCM, generate an 8-byte nonce as a
731                  * counter to generate unique explicit IVs.
732                  *
733                  * Store this counter in the last 8 bytes of the IV
734                  * array so that it is 8-byte aligned.
735                  */
736                 if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
737                     en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO)
738                         arc4rand(tls->params.iv + 8, sizeof(uint64_t), 0);
739         }
740
741         *tlsp = tls;
742         return (0);
743
744 out:
745         ktls_free(tls);
746         return (error);
747 }
748
749 static struct ktls_session *
750 ktls_clone_session(struct ktls_session *tls, int direction)
751 {
752         struct ktls_session *tls_new;
753
754         tls_new = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
755
756         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
757
758         refcount_init(&tls_new->refcount, 1);
759         if (direction == KTLS_RX) {
760                 TASK_INIT(&tls_new->reset_tag_task, 0, ktls_reset_receive_tag,
761                     tls_new);
762         } else {
763                 TASK_INIT(&tls_new->reset_tag_task, 0, ktls_reset_send_tag,
764                     tls_new);
765                 tls_new->inp = tls->inp;
766                 tls_new->tx = true;
767                 in_pcbref(tls_new->inp);
768         }
769
770         /* Copy fields from existing session. */
771         tls_new->params = tls->params;
772         tls_new->wq_index = tls->wq_index;
773
774         /* Deep copy keys. */
775         if (tls_new->params.auth_key != NULL) {
776                 tls_new->params.auth_key = malloc(tls->params.auth_key_len,
777                     M_KTLS, M_WAITOK);
778                 memcpy(tls_new->params.auth_key, tls->params.auth_key,
779                     tls->params.auth_key_len);
780         }
781
782         tls_new->params.cipher_key = malloc(tls->params.cipher_key_len, M_KTLS,
783             M_WAITOK);
784         memcpy(tls_new->params.cipher_key, tls->params.cipher_key,
785             tls->params.cipher_key_len);
786
787         return (tls_new);
788 }
789
790 #ifdef TCP_OFFLOAD
791 static int
792 ktls_try_toe(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
793 {
794         struct inpcb *inp;
795         struct tcpcb *tp;
796         int error;
797
798         inp = so->so_pcb;
799         INP_WLOCK(inp);
800         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
801                 INP_WUNLOCK(inp);
802                 return (ECONNRESET);
803         }
804         if (inp->inp_socket == NULL) {
805                 INP_WUNLOCK(inp);
806                 return (ECONNRESET);
807         }
808         tp = intotcpcb(inp);
809         if (!(tp->t_flags & TF_TOE)) {
810                 INP_WUNLOCK(inp);
811                 return (EOPNOTSUPP);
812         }
813
814         error = tcp_offload_alloc_tls_session(tp, tls, direction);
815         INP_WUNLOCK(inp);
816         if (error == 0) {
817                 tls->mode = TCP_TLS_MODE_TOE;
818                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
819                 case CRYPTO_AES_CBC:
820                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, 1);
821                         break;
822                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
823                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, 1);
824                         break;
825                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
826                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, 1);
827                         break;
828                 }
829         }
830         return (error);
831 }
832 #endif
833
834 /*
835  * Common code used when first enabling ifnet TLS on a connection or
836  * when allocating a new ifnet TLS session due to a routing change.
837  * This function allocates a new TLS send tag on whatever interface
838  * the connection is currently routed over.
839  */
840 static int
841 ktls_alloc_snd_tag(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls, bool force,
842     struct m_snd_tag **mstp)
843 {
844         union if_snd_tag_alloc_params params;
845         struct ifnet *ifp;
846         struct nhop_object *nh;
847         struct tcpcb *tp;
848         int error;
849
850         INP_RLOCK(inp);
851         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
852                 INP_RUNLOCK(inp);
853                 return (ECONNRESET);
854         }
855         if (inp->inp_socket == NULL) {
856                 INP_RUNLOCK(inp);
857                 return (ECONNRESET);
858         }
859         tp = intotcpcb(inp);
860
861         /*
862          * Check administrative controls on ifnet TLS to determine if
863          * ifnet TLS should be denied.
864          *
865          * - Always permit 'force' requests.
866          * - ktls_ifnet_permitted == 0: always deny.
867          */
868         if (!force && ktls_ifnet_permitted == 0) {
869                 INP_RUNLOCK(inp);
870                 return (ENXIO);
871         }
872
873         /*
874          * XXX: Use the cached route in the inpcb to find the
875          * interface.  This should perhaps instead use
876          * rtalloc1_fib(dst, 0, 0, fibnum).  Since KTLS is only
877          * enabled after a connection has completed key negotiation in
878          * userland, the cached route will be present in practice.
879          */
880         nh = inp->inp_route.ro_nh;
881         if (nh == NULL) {
882                 INP_RUNLOCK(inp);
883                 return (ENXIO);
884         }
885         ifp = nh->nh_ifp;
886         if_ref(ifp);
887
888         /*
889          * Allocate a TLS + ratelimit tag if the connection has an
890          * existing pacing rate.
891          */
892         if (tp->t_pacing_rate != -1 &&
893             (if_getcapenable(ifp) & IFCAP_TXTLS_RTLMT) != 0) {
894                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT;
895                 params.tls_rate_limit.inp = inp;
896                 params.tls_rate_limit.tls = tls;
897                 params.tls_rate_limit.max_rate = tp->t_pacing_rate;
898         } else {
899                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS;
900                 params.tls.inp = inp;
901                 params.tls.tls = tls;
902         }
903         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
904         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
905         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
906         INP_RUNLOCK(inp);
907
908         if ((if_getcapenable(ifp) & IFCAP_MEXTPG) == 0) {
909                 error = EOPNOTSUPP;
910                 goto out;
911         }
912         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
913                 if ((if_getcapenable(ifp) & IFCAP_TXTLS6) == 0) {
914                         error = EOPNOTSUPP;
915                         goto out;
916                 }
917         } else {
918                 if ((if_getcapenable(ifp) & IFCAP_TXTLS4) == 0) {
919                         error = EOPNOTSUPP;
920                         goto out;
921                 }
922         }
923         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, mstp);
924 out:
925         if_rele(ifp);
926         return (error);
927 }
928
929 /*
930  * Allocate an initial TLS receive tag for doing HW decryption of TLS
931  * data.
932  *
933  * This function allocates a new TLS receive tag on whatever interface
934  * the connection is currently routed over.  If the connection ends up
935  * using a different interface for receive this will get fixed up via
936  * ktls_input_ifp_mismatch as future packets arrive.
937  */
938 static int
939 ktls_alloc_rcv_tag(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls,
940     struct m_snd_tag **mstp)
941 {
942         union if_snd_tag_alloc_params params;
943         struct ifnet *ifp;
944         struct nhop_object *nh;
945         int error;
946
947         if (!ktls_ocf_recrypt_supported(tls))
948                 return (ENXIO);
949
950         INP_RLOCK(inp);
951         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
952                 INP_RUNLOCK(inp);
953                 return (ECONNRESET);
954         }
955         if (inp->inp_socket == NULL) {
956                 INP_RUNLOCK(inp);
957                 return (ECONNRESET);
958         }
959
960         /*
961          * Check administrative controls on ifnet TLS to determine if
962          * ifnet TLS should be denied.
963          */
964         if (ktls_ifnet_permitted == 0) {
965                 INP_RUNLOCK(inp);
966                 return (ENXIO);
967         }
968
969         /*
970          * XXX: As with ktls_alloc_snd_tag, use the cached route in
971          * the inpcb to find the interface.
972          */
973         nh = inp->inp_route.ro_nh;
974         if (nh == NULL) {
975                 INP_RUNLOCK(inp);
976                 return (ENXIO);
977         }
978         ifp = nh->nh_ifp;
979         if_ref(ifp);
980         tls->rx_ifp = ifp;
981
982         params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX;
983         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
984         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
985         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
986         params.tls_rx.inp = inp;
987         params.tls_rx.tls = tls;
988         params.tls_rx.vlan_id = 0;
989
990         INP_RUNLOCK(inp);
991
992         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
993                 if ((if_getcapenable2(ifp) & IFCAP2_BIT(IFCAP2_RXTLS6)) == 0) {
994                         error = EOPNOTSUPP;
995                         goto out;
996                 }
997         } else {
998                 if ((if_getcapenable2(ifp) & IFCAP2_BIT(IFCAP2_RXTLS4)) == 0) {
999                         error = EOPNOTSUPP;
1000                         goto out;
1001                 }
1002         }
1003         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, mstp);
1004
1005         /*
1006          * If this connection is over a vlan, vlan_snd_tag_alloc
1007          * rewrites vlan_id with the saved interface.  Save the VLAN
1008          * ID for use in ktls_reset_receive_tag which allocates new
1009          * receive tags directly from the leaf interface bypassing
1010          * if_vlan.
1011          */
1012         if (error == 0)
1013                 tls->rx_vlan_id = params.tls_rx.vlan_id;
1014 out:
1015         return (error);
1016 }
1017
1018 static int
1019 ktls_try_ifnet(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction,
1020     bool force)
1021 {
1022         struct m_snd_tag *mst;
1023         int error;
1024
1025         switch (direction) {
1026         case KTLS_TX:
1027                 error = ktls_alloc_snd_tag(so->so_pcb, tls, force, &mst);
1028                 if (__predict_false(error != 0))
1029                         goto done;
1030                 break;
1031         case KTLS_RX:
1032                 KASSERT(!force, ("%s: forced receive tag", __func__));
1033                 error = ktls_alloc_rcv_tag(so->so_pcb, tls, &mst);
1034                 if (__predict_false(error != 0))
1035                         goto done;
1036                 break;
1037         default:
1038                 __assert_unreachable();
1039         }
1040
1041         tls->mode = TCP_TLS_MODE_IFNET;
1042         tls->snd_tag = mst;
1043
1044         switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1045         case CRYPTO_AES_CBC:
1046                 counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, 1);
1047                 break;
1048         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1049                 counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, 1);
1050                 break;
1051         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1052                 counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, 1);
1053                 break;
1054         default:
1055                 break;
1056         }
1057 done:
1058         return (error);
1059 }
1060
1061 static void
1062 ktls_use_sw(struct ktls_session *tls)
1063 {
1064         tls->mode = TCP_TLS_MODE_SW;
1065         switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1066         case CRYPTO_AES_CBC:
1067                 counter_u64_add(ktls_sw_cbc, 1);
1068                 break;
1069         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1070                 counter_u64_add(ktls_sw_gcm, 1);
1071                 break;
1072         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1073                 counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, 1);
1074                 break;
1075         }
1076 }
1077
1078 static int
1079 ktls_try_sw(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
1080 {
1081         int error;
1082
1083         error = ktls_ocf_try(so, tls, direction);
1084         if (error)
1085                 return (error);
1086         ktls_use_sw(tls);
1087         return (0);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * KTLS RX stores data in the socket buffer as a list of TLS records,
1092  * where each record is stored as a control message containg the TLS
1093  * header followed by data mbufs containing the decrypted data.  This
1094  * is different from KTLS TX which always uses an mb_ext_pgs mbuf for
1095  * both encrypted and decrypted data.  TLS records decrypted by a NIC
1096  * should be queued to the socket buffer as records, but encrypted
1097  * data which needs to be decrypted by software arrives as a stream of
1098  * regular mbufs which need to be converted.  In addition, there may
1099  * already be pending encrypted data in the socket buffer when KTLS RX
1100  * is enabled.
1101  *
1102  * To manage not-yet-decrypted data for KTLS RX, the following scheme
1103  * is used:
1104  *
1105  * - A single chain of NOTREADY mbufs is hung off of sb_mtls.
1106  *
1107  * - ktls_check_rx checks this chain of mbufs reading the TLS header
1108  *   from the first mbuf.  Once all of the data for that TLS record is
1109  *   queued, the socket is queued to a worker thread.
1110  *
1111  * - The worker thread calls ktls_decrypt to decrypt TLS records in
1112  *   the TLS chain.  Each TLS record is detached from the TLS chain,
1113  *   decrypted, and inserted into the regular socket buffer chain as
1114  *   record starting with a control message holding the TLS header and
1115  *   a chain of mbufs holding the encrypted data.
1116  */
1117
1118 static void
1119 sb_mark_notready(struct sockbuf *sb)
1120 {
1121         struct mbuf *m;
1122
1123         m = sb->sb_mb;
1124         sb->sb_mtls = m;
1125         sb->sb_mb = NULL;
1126         sb->sb_mbtail = NULL;
1127         sb->sb_lastrecord = NULL;
1128         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
1129                 KASSERT(m->m_nextpkt == NULL, ("%s: m_nextpkt != NULL",
1130                     __func__));
1131                 KASSERT((m->m_flags & M_NOTAVAIL) == 0, ("%s: mbuf not avail",
1132                     __func__));
1133                 KASSERT(sb->sb_acc >= m->m_len, ("%s: sb_acc < m->m_len",
1134                     __func__));
1135                 m->m_flags |= M_NOTREADY;
1136                 sb->sb_acc -= m->m_len;
1137                 sb->sb_tlscc += m->m_len;
1138                 sb->sb_mtlstail = m;
1139         }
1140         KASSERT(sb->sb_acc == 0 && sb->sb_tlscc == sb->sb_ccc,
1141             ("%s: acc %u tlscc %u ccc %u", __func__, sb->sb_acc, sb->sb_tlscc,
1142             sb->sb_ccc));
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Return information about the pending TLS data in a socket
1147  * buffer.  On return, 'seqno' is set to the sequence number
1148  * of the next TLS record to be received, 'resid' is set to
1149  * the amount of bytes still needed for the last pending
1150  * record.  The function returns 'false' if the last pending
1151  * record contains a partial TLS header.  In that case, 'resid'
1152  * is the number of bytes needed to complete the TLS header.
1153  */
1154 bool
1155 ktls_pending_rx_info(struct sockbuf *sb, uint64_t *seqnop, size_t *residp)
1156 {
1157         struct tls_record_layer hdr;
1158         struct mbuf *m;
1159         uint64_t seqno;
1160         size_t resid;
1161         u_int offset, record_len;
1162
1163         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1164         MPASS(sb->sb_flags & SB_TLS_RX);
1165         seqno = sb->sb_tls_seqno;
1166         resid = sb->sb_tlscc;
1167         m = sb->sb_mtls;
1168         offset = 0;
1169
1170         if (resid == 0) {
1171                 *seqnop = seqno;
1172                 *residp = 0;
1173                 return (true);
1174         }
1175
1176         for (;;) {
1177                 seqno++;
1178
1179                 if (resid < sizeof(hdr)) {
1180                         *seqnop = seqno;
1181                         *residp = sizeof(hdr) - resid;
1182                         return (false);
1183                 }
1184
1185                 m_copydata(m, offset, sizeof(hdr), (void *)&hdr);
1186
1187                 record_len = sizeof(hdr) + ntohs(hdr.tls_length);
1188                 if (resid <= record_len) {
1189                         *seqnop = seqno;
1190                         *residp = record_len - resid;
1191                         return (true);
1192                 }
1193                 resid -= record_len;
1194
1195                 while (record_len != 0) {
1196                         if (m->m_len - offset > record_len) {
1197                                 offset += record_len;
1198                                 break;
1199                         }
1200
1201                         record_len -= (m->m_len - offset);
1202                         offset = 0;
1203                         m = m->m_next;
1204                 }
1205         }
1206 }
1207
1208 int
1209 ktls_enable_rx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1210 {
1211         struct ktls_session *tls;
1212         int error;
1213
1214         if (!ktls_offload_enable)
1215                 return (ENOTSUP);
1216
1217         counter_u64_add(ktls_offload_enable_calls, 1);
1218
1219         /*
1220          * This should always be true since only the TCP socket option
1221          * invokes this function.
1222          */
1223         if (so->so_proto->pr_protocol != IPPROTO_TCP)
1224                 return (EINVAL);
1225
1226         /*
1227          * XXX: Don't overwrite existing sessions.  We should permit
1228          * this to support rekeying in the future.
1229          */
1230         if (so->so_rcv.sb_tls_info != NULL)
1231                 return (EALREADY);
1232
1233         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1234                 return (ENOTSUP);
1235
1236         error = ktls_create_session(so, en, &tls, KTLS_RX);
1237         if (error)
1238                 return (error);
1239
1240         error = ktls_ocf_try(so, tls, KTLS_RX);
1241         if (error) {
1242                 ktls_free(tls);
1243                 return (error);
1244         }
1245
1246         /* Mark the socket as using TLS offload. */
1247         SOCK_RECVBUF_LOCK(so);
1248         if (SOLISTENING(so)) {
1249                 SOCK_RECVBUF_UNLOCK(so);
1250                 ktls_free(tls);
1251                 return (EINVAL);
1252         }
1253         so->so_rcv.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1254         so->so_rcv.sb_tls_info = tls;
1255         so->so_rcv.sb_flags |= SB_TLS_RX;
1256
1257         /* Mark existing data as not ready until it can be decrypted. */
1258         sb_mark_notready(&so->so_rcv);
1259         ktls_check_rx(&so->so_rcv);
1260         SOCK_RECVBUF_UNLOCK(so);
1261
1262         /* Prefer TOE -> ifnet TLS -> software TLS. */
1263 #ifdef TCP_OFFLOAD
1264         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_RX);
1265         if (error)
1266 #endif
1267                 error = ktls_try_ifnet(so, tls, KTLS_RX, false);
1268         if (error)
1269                 ktls_use_sw(tls);
1270
1271         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1272
1273         return (0);
1274 }
1275
1276 int
1277 ktls_enable_tx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1278 {
1279         struct ktls_session *tls;
1280         struct inpcb *inp;
1281         struct tcpcb *tp;
1282         int error;
1283
1284         if (!ktls_offload_enable)
1285                 return (ENOTSUP);
1286
1287         counter_u64_add(ktls_offload_enable_calls, 1);
1288
1289         /*
1290          * This should always be true since only the TCP socket option
1291          * invokes this function.
1292          */
1293         if (so->so_proto->pr_protocol != IPPROTO_TCP)
1294                 return (EINVAL);
1295
1296         /*
1297          * XXX: Don't overwrite existing sessions.  We should permit
1298          * this to support rekeying in the future.
1299          */
1300         if (so->so_snd.sb_tls_info != NULL)
1301                 return (EALREADY);
1302
1303         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1304                 return (ENOTSUP);
1305
1306         /* TLS requires ext pgs */
1307         if (mb_use_ext_pgs == 0)
1308                 return (ENXIO);
1309
1310         error = ktls_create_session(so, en, &tls, KTLS_TX);
1311         if (error)
1312                 return (error);
1313
1314         /* Prefer TOE -> ifnet TLS -> software TLS. */
1315 #ifdef TCP_OFFLOAD
1316         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_TX);
1317         if (error)
1318 #endif
1319                 error = ktls_try_ifnet(so, tls, KTLS_TX, false);
1320         if (error)
1321                 error = ktls_try_sw(so, tls, KTLS_TX);
1322
1323         if (error) {
1324                 ktls_free(tls);
1325                 return (error);
1326         }
1327
1328         /*
1329          * Serialize with sosend_generic() and make sure that we're not
1330          * operating on a listening socket.
1331          */
1332         error = SOCK_IO_SEND_LOCK(so, SBL_WAIT);
1333         if (error) {
1334                 ktls_free(tls);
1335                 return (error);
1336         }
1337
1338         /*
1339          * Write lock the INP when setting sb_tls_info so that
1340          * routines in tcp_ratelimit.c can read sb_tls_info while
1341          * holding the INP lock.
1342          */
1343         inp = so->so_pcb;
1344         INP_WLOCK(inp);
1345         SOCK_SENDBUF_LOCK(so);
1346         so->so_snd.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1347         so->so_snd.sb_tls_info = tls;
1348         if (tls->mode != TCP_TLS_MODE_SW) {
1349                 tp = intotcpcb(inp);
1350                 MPASS(tp->t_nic_ktls_xmit == 0);
1351                 tp->t_nic_ktls_xmit = 1;
1352                 if (tp->t_fb->tfb_hwtls_change != NULL)
1353                         (*tp->t_fb->tfb_hwtls_change)(tp, 1);
1354         }
1355         SOCK_SENDBUF_UNLOCK(so);
1356         INP_WUNLOCK(inp);
1357         SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1358
1359         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1360
1361         return (0);
1362 }
1363
1364 int
1365 ktls_get_rx_mode(struct socket *so, int *modep)
1366 {
1367         struct ktls_session *tls;
1368         struct inpcb *inp __diagused;
1369
1370         if (SOLISTENING(so))
1371                 return (EINVAL);
1372         inp = so->so_pcb;
1373         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1374         SOCK_RECVBUF_LOCK(so);
1375         tls = so->so_rcv.sb_tls_info;
1376         if (tls == NULL)
1377                 *modep = TCP_TLS_MODE_NONE;
1378         else
1379                 *modep = tls->mode;
1380         SOCK_RECVBUF_UNLOCK(so);
1381         return (0);
1382 }
1383
1384 /*
1385  * ktls_get_rx_sequence - get the next TCP- and TLS- sequence number.
1386  *
1387  * This function gets information about the next TCP- and TLS-
1388  * sequence number to be processed by the TLS receive worker
1389  * thread. The information is extracted from the given "inpcb"
1390  * structure. The values are stored in host endian format at the two
1391  * given output pointer locations. The TCP sequence number points to
1392  * the beginning of the TLS header.
1393  *
1394  * This function returns zero on success, else a non-zero error code
1395  * is returned.
1396  */
1397 int
1398 ktls_get_rx_sequence(struct inpcb *inp, uint32_t *tcpseq, uint64_t *tlsseq)
1399 {
1400         struct socket *so;
1401         struct tcpcb *tp;
1402
1403         INP_RLOCK(inp);
1404         so = inp->inp_socket;
1405         if (__predict_false(so == NULL)) {
1406                 INP_RUNLOCK(inp);
1407                 return (EINVAL);
1408         }
1409         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
1410                 INP_RUNLOCK(inp);
1411                 return (ECONNRESET);
1412         }
1413
1414         tp = intotcpcb(inp);
1415         MPASS(tp != NULL);
1416
1417         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1418         *tcpseq = tp->rcv_nxt - so->so_rcv.sb_tlscc;
1419         *tlsseq = so->so_rcv.sb_tls_seqno;
1420         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1421
1422         INP_RUNLOCK(inp);
1423
1424         return (0);
1425 }
1426
1427 int
1428 ktls_get_tx_mode(struct socket *so, int *modep)
1429 {
1430         struct ktls_session *tls;
1431         struct inpcb *inp __diagused;
1432
1433         if (SOLISTENING(so))
1434                 return (EINVAL);
1435         inp = so->so_pcb;
1436         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1437         SOCK_SENDBUF_LOCK(so);
1438         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1439         if (tls == NULL)
1440                 *modep = TCP_TLS_MODE_NONE;
1441         else
1442                 *modep = tls->mode;
1443         SOCK_SENDBUF_UNLOCK(so);
1444         return (0);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Switch between SW and ifnet TLS sessions as requested.
1449  */
1450 int
1451 ktls_set_tx_mode(struct socket *so, int mode)
1452 {
1453         struct ktls_session *tls, *tls_new;
1454         struct inpcb *inp;
1455         struct tcpcb *tp;
1456         int error;
1457
1458         if (SOLISTENING(so))
1459                 return (EINVAL);
1460         switch (mode) {
1461         case TCP_TLS_MODE_SW:
1462         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
1463                 break;
1464         default:
1465                 return (EINVAL);
1466         }
1467
1468         inp = so->so_pcb;
1469         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1470         tp = intotcpcb(inp);
1471
1472         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET) {
1473                 /* Don't allow enabling ifnet ktls multiple times */
1474                 if (tp->t_nic_ktls_xmit)
1475                         return (EALREADY);
1476
1477                 /*
1478                  * Don't enable ifnet ktls if we disabled it due to an
1479                  * excessive retransmission rate
1480                  */
1481                 if (tp->t_nic_ktls_xmit_dis)
1482                         return (ENXIO);
1483         }
1484
1485         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1486         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1487         if (tls == NULL) {
1488                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1489                 return (0);
1490         }
1491
1492         if (tls->mode == mode) {
1493                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1494                 return (0);
1495         }
1496
1497         tls = ktls_hold(tls);
1498         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1499         INP_WUNLOCK(inp);
1500
1501         tls_new = ktls_clone_session(tls, KTLS_TX);
1502
1503         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1504                 error = ktls_try_ifnet(so, tls_new, KTLS_TX, true);
1505         else
1506                 error = ktls_try_sw(so, tls_new, KTLS_TX);
1507         if (error) {
1508                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1509                 ktls_free(tls_new);
1510                 ktls_free(tls);
1511                 INP_WLOCK(inp);
1512                 return (error);
1513         }
1514
1515         error = SOCK_IO_SEND_LOCK(so, SBL_WAIT);
1516         if (error) {
1517                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1518                 ktls_free(tls_new);
1519                 ktls_free(tls);
1520                 INP_WLOCK(inp);
1521                 return (error);
1522         }
1523
1524         /*
1525          * If we raced with another session change, keep the existing
1526          * session.
1527          */
1528         if (tls != so->so_snd.sb_tls_info) {
1529                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1530                 SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1531                 ktls_free(tls_new);
1532                 ktls_free(tls);
1533                 INP_WLOCK(inp);
1534                 return (EBUSY);
1535         }
1536
1537         INP_WLOCK(inp);
1538         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1539         so->so_snd.sb_tls_info = tls_new;
1540         if (tls_new->mode != TCP_TLS_MODE_SW) {
1541                 MPASS(tp->t_nic_ktls_xmit == 0);
1542                 tp->t_nic_ktls_xmit = 1;
1543                 if (tp->t_fb->tfb_hwtls_change != NULL)
1544                         (*tp->t_fb->tfb_hwtls_change)(tp, 1);
1545         }
1546         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1547         SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1548
1549         /*
1550          * Drop two references on 'tls'.  The first is for the
1551          * ktls_hold() above.  The second drops the reference from the
1552          * socket buffer.
1553          */
1554         KASSERT(tls->refcount >= 2, ("too few references on old session"));
1555         ktls_free(tls);
1556         ktls_free(tls);
1557
1558         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1559                 counter_u64_add(ktls_switch_to_ifnet, 1);
1560         else
1561                 counter_u64_add(ktls_switch_to_sw, 1);
1562
1563         return (0);
1564 }
1565
1566 /*
1567  * Try to allocate a new TLS receive tag.  This task is scheduled when
1568  * sbappend_ktls_rx detects an input path change.  If a new tag is
1569  * allocated, replace the tag in the TLS session.  If a new tag cannot
1570  * be allocated, let the session fall back to software decryption.
1571  */
1572 static void
1573 ktls_reset_receive_tag(void *context, int pending)
1574 {
1575         union if_snd_tag_alloc_params params;
1576         struct ktls_session *tls;
1577         struct m_snd_tag *mst;
1578         struct inpcb *inp;
1579         struct ifnet *ifp;
1580         struct socket *so;
1581         int error;
1582
1583         MPASS(pending == 1);
1584
1585         tls = context;
1586         so = tls->so;
1587         inp = so->so_pcb;
1588         ifp = NULL;
1589
1590         INP_RLOCK(inp);
1591         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
1592                 INP_RUNLOCK(inp);
1593                 goto out;
1594         }
1595
1596         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1597         mst = tls->snd_tag;
1598         tls->snd_tag = NULL;
1599         if (mst != NULL)
1600                 m_snd_tag_rele(mst);
1601
1602         ifp = tls->rx_ifp;
1603         if_ref(ifp);
1604         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1605
1606         params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX;
1607         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
1608         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
1609         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
1610         params.tls_rx.inp = inp;
1611         params.tls_rx.tls = tls;
1612         params.tls_rx.vlan_id = tls->rx_vlan_id;
1613         INP_RUNLOCK(inp);
1614
1615         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
1616                 if ((if_getcapenable2(ifp) & IFCAP2_RXTLS6) == 0)
1617                         goto out;
1618         } else {
1619                 if ((if_getcapenable2(ifp) & IFCAP2_RXTLS4) == 0)
1620                         goto out;
1621         }
1622
1623         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, &mst);
1624         if (error == 0) {
1625                 SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1626                 tls->snd_tag = mst;
1627                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1628
1629                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset, 1);
1630         } else {
1631                 /*
1632                  * Just fall back to software decryption if a tag
1633                  * cannot be allocated leaving the connection intact.
1634                  * If a future input path change switches to another
1635                  * interface this connection will resume ifnet TLS.
1636                  */
1637                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_failed, 1);
1638         }
1639
1640 out:
1641         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1642         tls->reset_pending = false;
1643         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1644
1645         if (ifp != NULL)
1646                 if_rele(ifp);
1647         CURVNET_SET(so->so_vnet);
1648         sorele(so);
1649         CURVNET_RESTORE();
1650         ktls_free(tls);
1651 }
1652
1653 /*
1654  * Try to allocate a new TLS send tag.  This task is scheduled when
1655  * ip_output detects a route change while trying to transmit a packet
1656  * holding a TLS record.  If a new tag is allocated, replace the tag
1657  * in the TLS session.  Subsequent packets on the connection will use
1658  * the new tag.  If a new tag cannot be allocated, drop the
1659  * connection.
1660  */
1661 static void
1662 ktls_reset_send_tag(void *context, int pending)
1663 {
1664         struct epoch_tracker et;
1665         struct ktls_session *tls;
1666         struct m_snd_tag *old, *new;
1667         struct inpcb *inp;
1668         struct tcpcb *tp;
1669         int error;
1670
1671         MPASS(pending == 1);
1672
1673         tls = context;
1674         inp = tls->inp;
1675
1676         /*
1677          * Free the old tag first before allocating a new one.
1678          * ip[6]_output_send() will treat a NULL send tag the same as
1679          * an ifp mismatch and drop packets until a new tag is
1680          * allocated.
1681          *
1682          * Write-lock the INP when changing tls->snd_tag since
1683          * ip[6]_output_send() holds a read-lock when reading the
1684          * pointer.
1685          */
1686         INP_WLOCK(inp);
1687         old = tls->snd_tag;
1688         tls->snd_tag = NULL;
1689         INP_WUNLOCK(inp);
1690         if (old != NULL)
1691                 m_snd_tag_rele(old);
1692
1693         error = ktls_alloc_snd_tag(inp, tls, true, &new);
1694
1695         if (error == 0) {
1696                 INP_WLOCK(inp);
1697                 tls->snd_tag = new;
1698                 mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1699                 tls->reset_pending = false;
1700                 mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1701                 INP_WUNLOCK(inp);
1702
1703                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset, 1);
1704
1705                 /*
1706                  * XXX: Should we kick tcp_output explicitly now that
1707                  * the send tag is fixed or just rely on timers?
1708                  */
1709         } else {
1710                 NET_EPOCH_ENTER(et);
1711                 INP_WLOCK(inp);
1712                 if (!(inp->inp_flags & INP_DROPPED)) {
1713                         tp = intotcpcb(inp);
1714                         CURVNET_SET(inp->inp_vnet);
1715                         tp = tcp_drop(tp, ECONNABORTED);
1716                         CURVNET_RESTORE();
1717                         if (tp != NULL) {
1718                                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_dropped, 1);
1719                                 INP_WUNLOCK(inp);
1720                         }
1721                 } else
1722                         INP_WUNLOCK(inp);
1723                 NET_EPOCH_EXIT(et);
1724
1725                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_failed, 1);
1726
1727                 /*
1728                  * Leave reset_pending true to avoid future tasks while
1729                  * the socket goes away.
1730                  */
1731         }
1732
1733         ktls_free(tls);
1734 }
1735
1736 void
1737 ktls_input_ifp_mismatch(struct sockbuf *sb, struct ifnet *ifp)
1738 {
1739         struct ktls_session *tls;
1740         struct socket *so;
1741
1742         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1743         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX, ("%s: sockbuf %p isn't TLS RX",
1744             __func__, sb));
1745         so = __containerof(sb, struct socket, so_rcv);
1746
1747         tls = sb->sb_tls_info;
1748         if_rele(tls->rx_ifp);
1749         if_ref(ifp);
1750         tls->rx_ifp = ifp;
1751
1752         /*
1753          * See if we should schedule a task to update the receive tag for
1754          * this session.
1755          */
1756         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1757         if (!tls->reset_pending) {
1758                 (void) ktls_hold(tls);
1759                 soref(so);
1760                 tls->so = so;
1761                 tls->reset_pending = true;
1762                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->reset_tag_task);
1763         }
1764         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1765 }
1766
1767 int
1768 ktls_output_eagain(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls)
1769 {
1770
1771         if (inp == NULL)
1772                 return (ENOBUFS);
1773
1774         INP_LOCK_ASSERT(inp);
1775
1776         /*
1777          * See if we should schedule a task to update the send tag for
1778          * this session.
1779          */
1780         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1781         if (!tls->reset_pending) {
1782                 (void) ktls_hold(tls);
1783                 tls->reset_pending = true;
1784                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->reset_tag_task);
1785         }
1786         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1787         return (ENOBUFS);
1788 }
1789
1790 #ifdef RATELIMIT
1791 int
1792 ktls_modify_txrtlmt(struct ktls_session *tls, uint64_t max_pacing_rate)
1793 {
1794         union if_snd_tag_modify_params params = {
1795                 .rate_limit.max_rate = max_pacing_rate,
1796                 .rate_limit.flags = M_NOWAIT,
1797         };
1798         struct m_snd_tag *mst;
1799
1800         /* Can't get to the inp, but it should be locked. */
1801         /* INP_LOCK_ASSERT(inp); */
1802
1803         MPASS(tls->mode == TCP_TLS_MODE_IFNET);
1804
1805         if (tls->snd_tag == NULL) {
1806                 /*
1807                  * Resetting send tag, ignore this change.  The
1808                  * pending reset may or may not see this updated rate
1809                  * in the tcpcb.  If it doesn't, we will just lose
1810                  * this rate change.
1811                  */
1812                 return (0);
1813         }
1814
1815         mst = tls->snd_tag;
1816
1817         MPASS(mst != NULL);
1818         MPASS(mst->sw->type == IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT);
1819
1820         return (mst->sw->snd_tag_modify(mst, &params));
1821 }
1822 #endif
1823
1824 static void
1825 ktls_destroy_help(void *context, int pending __unused)
1826 {
1827         ktls_destroy(context);
1828 }
1829
1830 void
1831 ktls_destroy(struct ktls_session *tls)
1832 {
1833         struct inpcb *inp;
1834         struct tcpcb *tp;
1835         bool wlocked;
1836
1837         MPASS(tls->refcount == 0);
1838
1839         inp = tls->inp;
1840         if (tls->tx) {
1841                 wlocked = INP_WLOCKED(inp);
1842                 if (!wlocked && !INP_TRY_WLOCK(inp)) {
1843                         /*
1844                          * rwlocks read locks are anonymous, and there
1845                          * is no way to know if our current thread
1846                          * holds an rlock on the inp.  As a rough
1847                          * estimate, check to see if the thread holds
1848                          * *any* rlocks at all.  If it does not, then we
1849                          * know that we don't hold the inp rlock, and
1850                          * can safely take the wlock
1851                          */
1852                         if (curthread->td_rw_rlocks == 0) {
1853                                 INP_WLOCK(inp);
1854                         } else {
1855                                 /*
1856                                  * We might hold the rlock, so let's
1857                                  * do the destroy in a taskqueue
1858                                  * context to avoid a potential
1859                                  * deadlock.  This should be very
1860                                  * rare.
1861                                  */
1862                                 counter_u64_add(ktls_destroy_task, 1);
1863                                 TASK_INIT(&tls->destroy_task, 0,
1864                                     ktls_destroy_help, tls);
1865                                 (void)taskqueue_enqueue(taskqueue_thread,
1866                                     &tls->destroy_task);
1867                                 return;
1868                         }
1869                 }
1870         }
1871
1872         if (tls->sequential_records) {
1873                 struct mbuf *m, *n;
1874                 int page_count;
1875
1876                 STAILQ_FOREACH_SAFE(m, &tls->pending_records, m_epg_stailq, n) {
1877                         page_count = m->m_epg_enc_cnt;
1878                         while (page_count > 0) {
1879                                 KASSERT(page_count >= m->m_epg_nrdy,
1880                                     ("%s: too few pages", __func__));
1881                                 page_count -= m->m_epg_nrdy;
1882                                 m = m_free(m);
1883                         }
1884                 }
1885         }
1886
1887         counter_u64_add(ktls_offload_active, -1);
1888         switch (tls->mode) {
1889         case TCP_TLS_MODE_SW:
1890                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1891                 case CRYPTO_AES_CBC:
1892                         counter_u64_add(ktls_sw_cbc, -1);
1893                         break;
1894                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1895                         counter_u64_add(ktls_sw_gcm, -1);
1896                         break;
1897                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1898                         counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, -1);
1899                         break;
1900                 }
1901                 break;
1902         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
1903                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1904                 case CRYPTO_AES_CBC:
1905                         counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, -1);
1906                         break;
1907                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1908                         counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, -1);
1909                         break;
1910                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1911                         counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, -1);
1912                         break;
1913                 }
1914                 if (tls->snd_tag != NULL)
1915                         m_snd_tag_rele(tls->snd_tag);
1916                 if (tls->rx_ifp != NULL)
1917                         if_rele(tls->rx_ifp);
1918                 if (tls->tx) {
1919                         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1920                         tp = intotcpcb(inp);
1921                         MPASS(tp->t_nic_ktls_xmit == 1);
1922                         tp->t_nic_ktls_xmit = 0;
1923                 }
1924                 break;
1925 #ifdef TCP_OFFLOAD
1926         case TCP_TLS_MODE_TOE:
1927                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1928                 case CRYPTO_AES_CBC:
1929                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, -1);
1930                         break;
1931                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1932                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, -1);
1933                         break;
1934                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1935                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, -1);
1936                         break;
1937                 }
1938                 break;
1939 #endif
1940         }
1941         if (tls->ocf_session != NULL)
1942                 ktls_ocf_free(tls);
1943         if (tls->params.auth_key != NULL) {
1944                 zfree(tls->params.auth_key, M_KTLS);
1945                 tls->params.auth_key = NULL;
1946                 tls->params.auth_key_len = 0;
1947         }
1948         if (tls->params.cipher_key != NULL) {
1949                 zfree(tls->params.cipher_key, M_KTLS);
1950                 tls->params.cipher_key = NULL;
1951                 tls->params.cipher_key_len = 0;
1952         }
1953         if (tls->tx) {
1954                 INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1955                 if (!in_pcbrele_wlocked(inp) && !wlocked)
1956                         INP_WUNLOCK(inp);
1957         }
1958         explicit_bzero(tls->params.iv, sizeof(tls->params.iv));
1959
1960         uma_zfree(ktls_session_zone, tls);
1961 }
1962
1963 void
1964 ktls_seq(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m)
1965 {
1966
1967         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
1968                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
1969                     ("ktls_seq: mapped mbuf %p", m));
1970
1971                 m->m_epg_seqno = sb->sb_tls_seqno;
1972                 sb->sb_tls_seqno++;
1973         }
1974 }
1975
1976 /*
1977  * Add TLS framing (headers and trailers) to a chain of mbufs.  Each
1978  * mbuf in the chain must be an unmapped mbuf.  The payload of the
1979  * mbuf must be populated with the payload of each TLS record.
1980  *
1981  * The record_type argument specifies the TLS record type used when
1982  * populating the TLS header.
1983  *
1984  * The enq_count argument on return is set to the number of pages of
1985  * payload data for this entire chain that need to be encrypted via SW
1986  * encryption.  The returned value should be passed to ktls_enqueue
1987  * when scheduling encryption of this chain of mbufs.  To handle the
1988  * special case of empty fragments for TLS 1.0 sessions, an empty
1989  * fragment counts as one page.
1990  */
1991 void
1992 ktls_frame(struct mbuf *top, struct ktls_session *tls, int *enq_cnt,
1993     uint8_t record_type)
1994 {
1995         struct tls_record_layer *tlshdr;
1996         struct mbuf *m;
1997         uint64_t *noncep;
1998         uint16_t tls_len;
1999         int maxlen __diagused;
2000
2001         maxlen = tls->params.max_frame_len;
2002         *enq_cnt = 0;
2003         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next) {
2004                 /*
2005                  * All mbufs in the chain should be TLS records whose
2006                  * payload does not exceed the maximum frame length.
2007                  *
2008                  * Empty TLS 1.0 records are permitted when using CBC.
2009                  */
2010                 KASSERT(m->m_len <= maxlen && m->m_len >= 0 &&
2011                     (m->m_len > 0 || ktls_permit_empty_frames(tls)),
2012                     ("ktls_frame: m %p len %d", m, m->m_len));
2013
2014                 /*
2015                  * TLS frames require unmapped mbufs to store session
2016                  * info.
2017                  */
2018                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
2019                     ("ktls_frame: mapped mbuf %p (top = %p)", m, top));
2020
2021                 tls_len = m->m_len;
2022
2023                 /* Save a reference to the session. */
2024                 m->m_epg_tls = ktls_hold(tls);
2025
2026                 m->m_epg_hdrlen = tls->params.tls_hlen;
2027                 m->m_epg_trllen = tls->params.tls_tlen;
2028                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC) {
2029                         int bs, delta;
2030
2031                         /*
2032                          * AES-CBC pads messages to a multiple of the
2033                          * block size.  Note that the padding is
2034                          * applied after the digest and the encryption
2035                          * is done on the "plaintext || mac || padding".
2036                          * At least one byte of padding is always
2037                          * present.
2038                          *
2039                          * Compute the final trailer length assuming
2040                          * at most one block of padding.
2041                          * tls->params.tls_tlen is the maximum
2042                          * possible trailer length (padding + digest).
2043                          * delta holds the number of excess padding
2044                          * bytes if the maximum were used.  Those
2045                          * extra bytes are removed.
2046                          */
2047                         bs = tls->params.tls_bs;
2048                         delta = (tls_len + tls->params.tls_tlen) & (bs - 1);
2049                         m->m_epg_trllen -= delta;
2050                 }
2051                 m->m_len += m->m_epg_hdrlen + m->m_epg_trllen;
2052
2053                 /* Populate the TLS header. */
2054                 tlshdr = (void *)m->m_epg_hdr;
2055                 tlshdr->tls_vmajor = tls->params.tls_vmajor;
2056
2057                 /*
2058                  * TLS 1.3 masquarades as TLS 1.2 with a record type
2059                  * of TLS_RLTYPE_APP.
2060                  */
2061                 if (tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE &&
2062                     tls->params.tls_vmajor == TLS_MAJOR_VER_ONE) {
2063                         tlshdr->tls_vminor = TLS_MINOR_VER_TWO;
2064                         tlshdr->tls_type = TLS_RLTYPE_APP;
2065                         /* save the real record type for later */
2066                         m->m_epg_record_type = record_type;
2067                         m->m_epg_trail[0] = record_type;
2068                 } else {
2069                         tlshdr->tls_vminor = tls->params.tls_vminor;
2070                         tlshdr->tls_type = record_type;
2071                 }
2072                 tlshdr->tls_length = htons(m->m_len - sizeof(*tlshdr));
2073
2074                 /*
2075                  * Store nonces / explicit IVs after the end of the
2076                  * TLS header.
2077                  *
2078                  * For GCM with TLS 1.2, an 8 byte nonce is copied
2079                  * from the end of the IV.  The nonce is then
2080                  * incremented for use by the next record.
2081                  *
2082                  * For CBC, a random nonce is inserted for TLS 1.1+.
2083                  */
2084                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
2085                     tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO) {
2086                         noncep = (uint64_t *)(tls->params.iv + 8);
2087                         be64enc(tlshdr + 1, *noncep);
2088                         (*noncep)++;
2089                 } else if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC &&
2090                     tls->params.tls_vminor >= TLS_MINOR_VER_ONE)
2091                         arc4rand(tlshdr + 1, AES_BLOCK_LEN, 0);
2092
2093                 /*
2094                  * When using SW encryption, mark the mbuf not ready.
2095                  * It will be marked ready via sbready() after the
2096                  * record has been encrypted.
2097                  *
2098                  * When using ifnet TLS, unencrypted TLS records are
2099                  * sent down the stack to the NIC.
2100                  */
2101                 if (tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW) {
2102                         m->m_flags |= M_NOTREADY;
2103                         if (__predict_false(tls_len == 0)) {
2104                                 /* TLS 1.0 empty fragment. */
2105                                 m->m_epg_nrdy = 1;
2106                         } else
2107                                 m->m_epg_nrdy = m->m_epg_npgs;
2108                         *enq_cnt += m->m_epg_nrdy;
2109                 }
2110         }
2111 }
2112
2113 bool
2114 ktls_permit_empty_frames(struct ktls_session *tls)
2115 {
2116         return (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC &&
2117             tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO);
2118 }
2119
2120 void
2121 ktls_check_rx(struct sockbuf *sb)
2122 {
2123         struct tls_record_layer hdr;
2124         struct ktls_wq *wq;
2125         struct socket *so;
2126         bool running;
2127
2128         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
2129         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX, ("%s: sockbuf %p isn't TLS RX",
2130             __func__, sb));
2131         so = __containerof(sb, struct socket, so_rcv);
2132
2133         if (sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING)
2134                 return;
2135
2136         /* Is there enough queued for a TLS header? */
2137         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr)) {
2138                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc != 0)
2139                         so->so_error = EMSGSIZE;
2140                 return;
2141         }
2142
2143         m_copydata(sb->sb_mtls, 0, sizeof(hdr), (void *)&hdr);
2144
2145         /* Is the entire record queued? */
2146         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr) + ntohs(hdr.tls_length)) {
2147                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0)
2148                         so->so_error = EMSGSIZE;
2149                 return;
2150         }
2151
2152         sb->sb_flags |= SB_TLS_RX_RUNNING;
2153
2154         soref(so);
2155         wq = &ktls_wq[so->so_rcv.sb_tls_info->wq_index];
2156         mtx_lock(&wq->mtx);
2157         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->so_head, so, so_ktls_rx_list);
2158         running = wq->running;
2159         mtx_unlock(&wq->mtx);
2160         if (!running)
2161                 wakeup(wq);
2162         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, 1);
2163 }
2164
2165 static struct mbuf *
2166 ktls_detach_record(struct sockbuf *sb, int len)
2167 {
2168         struct mbuf *m, *n, *top;
2169         int remain;
2170
2171         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
2172         MPASS(len <= sb->sb_tlscc);
2173
2174         /*
2175          * If TLS chain is the exact size of the record,
2176          * just grab the whole record.
2177          */
2178         top = sb->sb_mtls;
2179         if (sb->sb_tlscc == len) {
2180                 sb->sb_mtls = NULL;
2181                 sb->sb_mtlstail = NULL;
2182                 goto out;
2183         }
2184
2185         /*
2186          * While it would be nice to use m_split() here, we need
2187          * to know exactly what m_split() allocates to update the
2188          * accounting, so do it inline instead.
2189          */
2190         remain = len;
2191         for (m = top; remain > m->m_len; m = m->m_next)
2192                 remain -= m->m_len;
2193
2194         /* Easy case: don't have to split 'm'. */
2195         if (remain == m->m_len) {
2196                 sb->sb_mtls = m->m_next;
2197                 if (sb->sb_mtls == NULL)
2198                         sb->sb_mtlstail = NULL;
2199                 m->m_next = NULL;
2200                 goto out;
2201         }
2202
2203         /*
2204          * Need to allocate an mbuf to hold the remainder of 'm'.  Try
2205          * with M_NOWAIT first.
2206          */
2207         n = m_get(M_NOWAIT, MT_DATA);
2208         if (n == NULL) {
2209                 /*
2210                  * Use M_WAITOK with socket buffer unlocked.  If
2211                  * 'sb_mtls' changes while the lock is dropped, return
2212                  * NULL to force the caller to retry.
2213                  */
2214                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2215
2216                 n = m_get(M_WAITOK, MT_DATA);
2217
2218                 SOCKBUF_LOCK(sb);
2219                 if (sb->sb_mtls != top) {
2220                         m_free(n);
2221                         return (NULL);
2222                 }
2223         }
2224         n->m_flags |= (m->m_flags & (M_NOTREADY | M_DECRYPTED));
2225
2226         /* Store remainder in 'n'. */
2227         n->m_len = m->m_len - remain;
2228         if (m->m_flags & M_EXT) {
2229                 n->m_data = m->m_data + remain;
2230                 mb_dupcl(n, m);
2231         } else {
2232                 bcopy(mtod(m, caddr_t) + remain, mtod(n, caddr_t), n->m_len);
2233         }
2234
2235         /* Trim 'm' and update accounting. */
2236         m->m_len -= n->m_len;
2237         sb->sb_tlscc -= n->m_len;
2238         sb->sb_ccc -= n->m_len;
2239
2240         /* Account for 'n'. */
2241         sballoc_ktls_rx(sb, n);
2242
2243         /* Insert 'n' into the TLS chain. */
2244         sb->sb_mtls = n;
2245         n->m_next = m->m_next;
2246         if (sb->sb_mtlstail == m)
2247                 sb->sb_mtlstail = n;
2248
2249         /* Detach the record from the TLS chain. */
2250         m->m_next = NULL;
2251
2252 out:
2253         MPASS(m_length(top, NULL) == len);
2254         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next)
2255                 sbfree_ktls_rx(sb, m);
2256         sb->sb_tlsdcc = len;
2257         sb->sb_ccc += len;
2258         SBCHECK(sb);
2259         return (top);
2260 }
2261
2262 /*
2263  * Determine the length of the trailing zero padding and find the real
2264  * record type in the byte before the padding.
2265  *
2266  * Walking the mbuf chain backwards is clumsy, so another option would
2267  * be to scan forwards remembering the last non-zero byte before the
2268  * trailer.  However, it would be expensive to scan the entire record.
2269  * Instead, find the last non-zero byte of each mbuf in the chain
2270  * keeping track of the relative offset of that nonzero byte.
2271  *
2272  * trail_len is the size of the MAC/tag on input and is set to the
2273  * size of the full trailer including padding and the record type on
2274  * return.
2275  */
2276 static int
2277 tls13_find_record_type(struct ktls_session *tls, struct mbuf *m, int tls_len,
2278     int *trailer_len, uint8_t *record_typep)
2279 {
2280         char *cp;
2281         u_int digest_start, last_offset, m_len, offset;
2282         uint8_t record_type;
2283
2284         digest_start = tls_len - *trailer_len;
2285         last_offset = 0;
2286         offset = 0;
2287         for (; m != NULL && offset < digest_start;
2288              offset += m->m_len, m = m->m_next) {
2289                 /* Don't look for padding in the tag. */
2290                 m_len = min(digest_start - offset, m->m_len);
2291                 cp = mtod(m, char *);
2292
2293                 /* Find last non-zero byte in this mbuf. */
2294                 while (m_len > 0 && cp[m_len - 1] == 0)
2295                         m_len--;
2296                 if (m_len > 0) {
2297                         record_type = cp[m_len - 1];
2298                         last_offset = offset + m_len;
2299                 }
2300         }
2301         if (last_offset < tls->params.tls_hlen)
2302                 return (EBADMSG);
2303
2304         *record_typep = record_type;
2305         *trailer_len = tls_len - last_offset + 1;
2306         return (0);
2307 }
2308
2309 /*
2310  * Check if a mbuf chain is fully decrypted at the given offset and
2311  * length. Returns KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED if all data is
2312  * decrypted. KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED if there is a mix of encrypted
2313  * and decrypted data. Else KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED if all data
2314  * is encrypted.
2315  */
2316 ktls_mbuf_crypto_st_t
2317 ktls_mbuf_crypto_state(struct mbuf *mb, int offset, int len)
2318 {
2319         int m_flags_ored = 0;
2320         int m_flags_anded = -1;
2321
2322         for (; mb != NULL; mb = mb->m_next) {
2323                 if (offset < mb->m_len)
2324                         break;
2325                 offset -= mb->m_len;
2326         }
2327         offset += len;
2328
2329         for (; mb != NULL; mb = mb->m_next) {
2330                 m_flags_ored |= mb->m_flags;
2331                 m_flags_anded &= mb->m_flags;
2332
2333                 if (offset <= mb->m_len)
2334                         break;
2335                 offset -= mb->m_len;
2336         }
2337         MPASS(mb != NULL || offset == 0);
2338
2339         if ((m_flags_ored ^ m_flags_anded) & M_DECRYPTED)
2340                 return (KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED);
2341         else
2342                 return ((m_flags_ored & M_DECRYPTED) ?
2343                     KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED :
2344                     KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED);
2345 }
2346
2347 /*
2348  * ktls_resync_ifnet - get HW TLS RX back on track after packet loss
2349  */
2350 static int
2351 ktls_resync_ifnet(struct socket *so, uint32_t tls_len, uint64_t tls_rcd_num)
2352 {
2353         union if_snd_tag_modify_params params;
2354         struct m_snd_tag *mst;
2355         struct inpcb *inp;
2356         struct tcpcb *tp;
2357
2358         mst = so->so_rcv.sb_tls_info->snd_tag;
2359         if (__predict_false(mst == NULL))
2360                 return (EINVAL);
2361
2362         inp = sotoinpcb(so);
2363         if (__predict_false(inp == NULL))
2364                 return (EINVAL);
2365
2366         INP_RLOCK(inp);
2367         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
2368                 INP_RUNLOCK(inp);
2369                 return (ECONNRESET);
2370         }
2371
2372         tp = intotcpcb(inp);
2373         MPASS(tp != NULL);
2374
2375         /* Get the TCP sequence number of the next valid TLS header. */
2376         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
2377         params.tls_rx.tls_hdr_tcp_sn =
2378             tp->rcv_nxt - so->so_rcv.sb_tlscc - tls_len;
2379         params.tls_rx.tls_rec_length = tls_len;
2380         params.tls_rx.tls_seq_number = tls_rcd_num;
2381         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
2382
2383         INP_RUNLOCK(inp);
2384
2385         MPASS(mst->sw->type == IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX);
2386         return (mst->sw->snd_tag_modify(mst, &params));
2387 }
2388
2389 static void
2390 ktls_drop(struct socket *so, int error)
2391 {
2392         struct epoch_tracker et;
2393         struct inpcb *inp = sotoinpcb(so);
2394         struct tcpcb *tp;
2395
2396         NET_EPOCH_ENTER(et);
2397         INP_WLOCK(inp);
2398         if (!(inp->inp_flags & INP_DROPPED)) {
2399                 tp = intotcpcb(inp);
2400                 CURVNET_SET(inp->inp_vnet);
2401                 tp = tcp_drop(tp, error);
2402                 CURVNET_RESTORE();
2403                 if (tp != NULL)
2404                         INP_WUNLOCK(inp);
2405         } else {
2406                 so->so_error = error;
2407                 SOCK_RECVBUF_LOCK(so);
2408                 sorwakeup_locked(so);
2409                 INP_WUNLOCK(inp);
2410         }
2411         NET_EPOCH_EXIT(et);
2412 }
2413
2414 static void
2415 ktls_decrypt(struct socket *so)
2416 {
2417         char tls_header[MBUF_PEXT_HDR_LEN];
2418         struct ktls_session *tls;
2419         struct sockbuf *sb;
2420         struct tls_record_layer *hdr;
2421         struct tls_get_record tgr;
2422         struct mbuf *control, *data, *m;
2423         ktls_mbuf_crypto_st_t state;
2424         uint64_t seqno;
2425         int error, remain, tls_len, trail_len;
2426         bool tls13;
2427         uint8_t vminor, record_type;
2428
2429         hdr = (struct tls_record_layer *)tls_header;
2430         sb = &so->so_rcv;
2431         SOCKBUF_LOCK(sb);
2432         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING,
2433             ("%s: socket %p not running", __func__, so));
2434
2435         tls = sb->sb_tls_info;
2436         MPASS(tls != NULL);
2437
2438         tls13 = (tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE);
2439         if (tls13)
2440                 vminor = TLS_MINOR_VER_TWO;
2441         else
2442                 vminor = tls->params.tls_vminor;
2443         for (;;) {
2444                 /* Is there enough queued for a TLS header? */
2445                 if (sb->sb_tlscc < tls->params.tls_hlen)
2446                         break;
2447
2448                 m_copydata(sb->sb_mtls, 0, tls->params.tls_hlen, tls_header);
2449                 tls_len = sizeof(*hdr) + ntohs(hdr->tls_length);
2450
2451                 if (hdr->tls_vmajor != tls->params.tls_vmajor ||
2452                     hdr->tls_vminor != vminor)
2453                         error = EINVAL;
2454                 else if (tls13 && hdr->tls_type != TLS_RLTYPE_APP)
2455                         error = EINVAL;
2456                 else if (tls_len < tls->params.tls_hlen || tls_len >
2457                     tls->params.tls_hlen + TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2 +
2458                     tls->params.tls_tlen)
2459                         error = EMSGSIZE;
2460                 else
2461                         error = 0;
2462                 if (__predict_false(error != 0)) {
2463                         /*
2464                          * We have a corrupted record and are likely
2465                          * out of sync.  The connection isn't
2466                          * recoverable at this point, so abort it.
2467                          */
2468                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2469                         counter_u64_add(ktls_offload_corrupted_records, 1);
2470
2471                         ktls_drop(so, error);
2472                         goto deref;
2473                 }
2474
2475                 /* Is the entire record queued? */
2476                 if (sb->sb_tlscc < tls_len)
2477                         break;
2478
2479                 /*
2480                  * Split out the portion of the mbuf chain containing
2481                  * this TLS record.
2482                  */
2483                 data = ktls_detach_record(sb, tls_len);
2484                 if (data == NULL)
2485                         continue;
2486                 MPASS(sb->sb_tlsdcc == tls_len);
2487
2488                 seqno = sb->sb_tls_seqno;
2489                 sb->sb_tls_seqno++;
2490                 SBCHECK(sb);
2491                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2492
2493                 /* get crypto state for this TLS record */
2494                 state = ktls_mbuf_crypto_state(data, 0, tls_len);
2495
2496                 switch (state) {
2497                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED:
2498                         error = ktls_ocf_recrypt(tls, hdr, data, seqno);
2499                         if (error)
2500                                 break;
2501                         /* FALLTHROUGH */
2502                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED:
2503                         error = ktls_ocf_decrypt(tls, hdr, data, seqno,
2504                             &trail_len);
2505                         if (__predict_true(error == 0)) {
2506                                 if (tls13) {
2507                                         error = tls13_find_record_type(tls, data,
2508                                             tls_len, &trail_len, &record_type);
2509                                 } else {
2510                                         record_type = hdr->tls_type;
2511                                 }
2512                         }
2513                         break;
2514                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED:
2515                         /*
2516                          * NIC TLS is only supported for AEAD
2517                          * ciphersuites which used a fixed sized
2518                          * trailer.
2519                          */
2520                         if (tls13) {
2521                                 trail_len = tls->params.tls_tlen - 1;
2522                                 error = tls13_find_record_type(tls, data,
2523                                     tls_len, &trail_len, &record_type);
2524                         } else {
2525                                 trail_len = tls->params.tls_tlen;
2526                                 error = 0;
2527                                 record_type = hdr->tls_type;
2528                         }
2529                         break;
2530                 default:
2531                         error = EINVAL;
2532                         break;
2533                 }
2534                 if (error) {
2535                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2536
2537                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2538                         if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
2539                                 /*
2540                                  * sbcut/drop/flush discarded these
2541                                  * mbufs.
2542                                  */
2543                                 m_freem(data);
2544                                 break;
2545                         }
2546
2547                         /*
2548                          * Drop this TLS record's data, but keep
2549                          * decrypting subsequent records.
2550                          */
2551                         sb->sb_ccc -= tls_len;
2552                         sb->sb_tlsdcc = 0;
2553
2554                         if (error != EMSGSIZE)
2555                                 error = EBADMSG;
2556                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2557                         so->so_error = error;
2558                         sorwakeup_locked(so);
2559                         CURVNET_RESTORE();
2560
2561                         m_freem(data);
2562
2563                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2564                         continue;
2565                 }
2566
2567                 /* Allocate the control mbuf. */
2568                 memset(&tgr, 0, sizeof(tgr));
2569                 tgr.tls_type = record_type;
2570                 tgr.tls_vmajor = hdr->tls_vmajor;
2571                 tgr.tls_vminor = hdr->tls_vminor;
2572                 tgr.tls_length = htobe16(tls_len - tls->params.tls_hlen -
2573                     trail_len);
2574                 control = sbcreatecontrol(&tgr, sizeof(tgr),
2575                     TLS_GET_RECORD, IPPROTO_TCP, M_WAITOK);
2576
2577                 SOCKBUF_LOCK(sb);
2578                 if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
2579                         /* sbcut/drop/flush discarded these mbufs. */
2580                         MPASS(sb->sb_tlscc == 0);
2581                         m_freem(data);
2582                         m_freem(control);
2583                         break;
2584                 }
2585
2586                 /*
2587                  * Clear the 'dcc' accounting in preparation for
2588                  * adding the decrypted record.
2589                  */
2590                 sb->sb_ccc -= tls_len;
2591                 sb->sb_tlsdcc = 0;
2592                 SBCHECK(sb);
2593
2594                 /* If there is no payload, drop all of the data. */
2595                 if (tgr.tls_length == htobe16(0)) {
2596                         m_freem(data);
2597                         data = NULL;
2598                 } else {
2599                         /* Trim header. */
2600                         remain = tls->params.tls_hlen;
2601                         while (remain > 0) {
2602                                 if (data->m_len > remain) {
2603                                         data->m_data += remain;
2604                                         data->m_len -= remain;
2605                                         break;
2606                                 }
2607                                 remain -= data->m_len;
2608                                 data = m_free(data);
2609                         }
2610
2611                         /* Trim trailer and clear M_NOTREADY. */
2612                         remain = be16toh(tgr.tls_length);
2613                         m = data;
2614                         for (m = data; remain > m->m_len; m = m->m_next) {
2615                                 m->m_flags &= ~(M_NOTREADY | M_DECRYPTED);
2616                                 remain -= m->m_len;
2617                         }
2618                         m->m_len = remain;
2619                         m_freem(m->m_next);
2620                         m->m_next = NULL;
2621                         m->m_flags &= ~(M_NOTREADY | M_DECRYPTED);
2622
2623                         /* Set EOR on the final mbuf. */
2624                         m->m_flags |= M_EOR;
2625                 }
2626
2627                 sbappendcontrol_locked(sb, data, control, 0);
2628
2629                 if (__predict_false(state != KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED)) {
2630                         sb->sb_flags |= SB_TLS_RX_RESYNC;
2631                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2632                         ktls_resync_ifnet(so, tls_len, seqno);
2633                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2634                 } else if (__predict_false(sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RESYNC)) {
2635                         sb->sb_flags &= ~SB_TLS_RX_RESYNC;
2636                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2637                         ktls_resync_ifnet(so, 0, seqno);
2638                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2639                 }
2640         }
2641
2642         sb->sb_flags &= ~SB_TLS_RX_RUNNING;
2643
2644         if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc > 0)
2645                 so->so_error = EMSGSIZE;
2646
2647         sorwakeup_locked(so);
2648
2649 deref:
2650         SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(sb);
2651
2652         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2653         sorele(so);
2654         CURVNET_RESTORE();
2655 }
2656
2657 void
2658 ktls_enqueue_to_free(struct mbuf *m)
2659 {
2660         struct ktls_wq *wq;
2661         bool running;
2662
2663         /* Mark it for freeing. */
2664         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_2FREE;
2665         wq = &ktls_wq[m->m_epg_tls->wq_index];
2666         mtx_lock(&wq->mtx);
2667         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2668         running = wq->running;
2669         mtx_unlock(&wq->mtx);
2670         if (!running)
2671                 wakeup(wq);
2672 }
2673
2674 static void *
2675 ktls_buffer_alloc(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *m)
2676 {
2677         void *buf;
2678         int domain, running;
2679
2680         if (m->m_epg_npgs <= 2)
2681                 return (NULL);
2682         if (ktls_buffer_zone == NULL)
2683                 return (NULL);
2684         if ((u_int)(ticks - wq->lastallocfail) < hz) {
2685                 /*
2686                  * Rate-limit allocation attempts after a failure.
2687                  * ktls_buffer_import() will acquire a per-domain mutex to check
2688                  * the free page queues and may fail consistently if memory is
2689                  * fragmented.
2690                  */
2691                 return (NULL);
2692         }
2693         buf = uma_zalloc(ktls_buffer_zone, M_NOWAIT | M_NORECLAIM);
2694         if (buf == NULL) {
2695                 domain = PCPU_GET(domain);
2696                 wq->lastallocfail = ticks;
2697
2698                 /*
2699                  * Note that this check is "racy", but the races are
2700                  * harmless, and are either a spurious wakeup if
2701                  * multiple threads fail allocations before the alloc
2702                  * thread wakes, or waiting an extra second in case we
2703                  * see an old value of running == true.
2704                  */
2705                 if (!VM_DOMAIN_EMPTY(domain)) {
2706                         running = atomic_load_int(&ktls_domains[domain].reclaim_td.running);
2707                         if (!running)
2708                                 wakeup(&ktls_domains[domain].reclaim_td);
2709                 }
2710         }
2711         return (buf);
2712 }
2713
2714 static int
2715 ktls_encrypt_record(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *m,
2716     struct ktls_session *tls, struct ktls_ocf_encrypt_state *state)
2717 {
2718         vm_page_t pg;
2719         int error, i, len, off;
2720
2721         KASSERT((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) == (M_EXTPG | M_NOTREADY),
2722             ("%p not unready & nomap mbuf\n", m));
2723         KASSERT(ptoa(m->m_epg_npgs) <= ktls_maxlen,
2724             ("page count %d larger than maximum frame length %d", m->m_epg_npgs,
2725             ktls_maxlen));
2726
2727         /* Anonymous mbufs are encrypted in place. */
2728         if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) != 0)
2729                 return (ktls_ocf_encrypt(state, tls, m, NULL, 0));
2730
2731         /*
2732          * For file-backed mbufs (from sendfile), anonymous wired
2733          * pages are allocated and used as the encryption destination.
2734          */
2735         if ((state->cbuf = ktls_buffer_alloc(wq, m)) != NULL) {
2736                 len = ptoa(m->m_epg_npgs - 1) + m->m_epg_last_len -
2737                     m->m_epg_1st_off;
2738                 state->dst_iov[0].iov_base = (char *)state->cbuf +
2739                     m->m_epg_1st_off;
2740                 state->dst_iov[0].iov_len = len;
2741                 state->parray[0] = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)state->cbuf);
2742                 i = 1;
2743         } else {
2744                 off = m->m_epg_1st_off;
2745                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++, off = 0) {
2746                         pg = vm_page_alloc_noobj(VM_ALLOC_NODUMP |
2747                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
2748                         len = m_epg_pagelen(m, i, off);
2749                         state->parray[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(pg);
2750                         state->dst_iov[i].iov_base =
2751                             (char *)PHYS_TO_DMAP(state->parray[i]) + off;
2752                         state->dst_iov[i].iov_len = len;
2753                 }
2754         }
2755         KASSERT(i + 1 <= nitems(state->dst_iov), ("dst_iov is too small"));
2756         state->dst_iov[i].iov_base = m->m_epg_trail;
2757         state->dst_iov[i].iov_len = m->m_epg_trllen;
2758
2759         error = ktls_ocf_encrypt(state, tls, m, state->dst_iov, i + 1);
2760
2761         if (__predict_false(error != 0)) {
2762                 /* Free the anonymous pages. */
2763                 if (state->cbuf != NULL)
2764                         uma_zfree(ktls_buffer_zone, state->cbuf);
2765                 else {
2766                         for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++) {
2767                                 pg = PHYS_TO_VM_PAGE(state->parray[i]);
2768                                 (void)vm_page_unwire_noq(pg);
2769                                 vm_page_free(pg);
2770                         }
2771                 }
2772         }
2773         return (error);
2774 }
2775
2776 /* Number of TLS records in a batch passed to ktls_enqueue(). */
2777 static u_int
2778 ktls_batched_records(struct mbuf *m)
2779 {
2780         int page_count, records;
2781
2782         records = 0;
2783         page_count = m->m_epg_enc_cnt;
2784         while (page_count > 0) {
2785                 records++;
2786                 page_count -= m->m_epg_nrdy;
2787                 m = m->m_next;
2788         }
2789         KASSERT(page_count == 0, ("%s: mismatched page count", __func__));
2790         return (records);
2791 }
2792
2793 void
2794 ktls_enqueue(struct mbuf *m, struct socket *so, int page_count)
2795 {
2796         struct ktls_session *tls;
2797         struct ktls_wq *wq;
2798         int queued;
2799         bool running;
2800
2801         KASSERT(((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) ==
2802             (M_EXTPG | M_NOTREADY)),
2803             ("ktls_enqueue: %p not unready & nomap mbuf\n", m));
2804         KASSERT(page_count != 0, ("enqueueing TLS mbuf with zero page count"));
2805
2806         KASSERT(m->m_epg_tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW, ("!SW TLS mbuf"));
2807
2808         m->m_epg_enc_cnt = page_count;
2809
2810         /*
2811          * Save a pointer to the socket.  The caller is responsible
2812          * for taking an additional reference via soref().
2813          */
2814         m->m_epg_so = so;
2815
2816         queued = 1;
2817         tls = m->m_epg_tls;
2818         wq = &ktls_wq[tls->wq_index];
2819         mtx_lock(&wq->mtx);
2820         if (__predict_false(tls->sequential_records)) {
2821                 /*
2822                  * For TLS 1.0, records must be encrypted
2823                  * sequentially.  For a given connection, all records
2824                  * queued to the associated work queue are processed
2825                  * sequentially.  However, sendfile(2) might complete
2826                  * I/O requests spanning multiple TLS records out of
2827                  * order.  Here we ensure TLS records are enqueued to
2828                  * the work queue in FIFO order.
2829                  *
2830                  * tls->next_seqno holds the sequence number of the
2831                  * next TLS record that should be enqueued to the work
2832                  * queue.  If this next record is not tls->next_seqno,
2833                  * it must be a future record, so insert it, sorted by
2834                  * TLS sequence number, into tls->pending_records and
2835                  * return.
2836                  *
2837                  * If this TLS record matches tls->next_seqno, place
2838                  * it in the work queue and then check
2839                  * tls->pending_records to see if any
2840                  * previously-queued records are now ready for
2841                  * encryption.
2842                  */
2843                 if (m->m_epg_seqno != tls->next_seqno) {
2844                         struct mbuf *n, *p;
2845
2846                         p = NULL;
2847                         STAILQ_FOREACH(n, &tls->pending_records, m_epg_stailq) {
2848                                 if (n->m_epg_seqno > m->m_epg_seqno)
2849                                         break;
2850                                 p = n;
2851                         }
2852                         if (n == NULL)
2853                                 STAILQ_INSERT_TAIL(&tls->pending_records, m,
2854                                     m_epg_stailq);
2855                         else if (p == NULL)
2856                                 STAILQ_INSERT_HEAD(&tls->pending_records, m,
2857                                     m_epg_stailq);
2858                         else
2859                                 STAILQ_INSERT_AFTER(&tls->pending_records, p, m,
2860                                     m_epg_stailq);
2861                         mtx_unlock(&wq->mtx);
2862                         counter_u64_add(ktls_cnt_tx_pending, 1);
2863                         return;
2864                 }
2865
2866                 tls->next_seqno += ktls_batched_records(m);
2867                 STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2868
2869                 while (!STAILQ_EMPTY(&tls->pending_records)) {
2870                         struct mbuf *n;
2871
2872                         n = STAILQ_FIRST(&tls->pending_records);
2873                         if (n->m_epg_seqno != tls->next_seqno)
2874                                 break;
2875
2876                         queued++;
2877                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&tls->pending_records, m_epg_stailq);
2878                         tls->next_seqno += ktls_batched_records(n);
2879                         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, n, m_epg_stailq);
2880                 }
2881                 counter_u64_add(ktls_cnt_tx_pending, -(queued - 1));
2882         } else
2883                 STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2884
2885         running = wq->running;
2886         mtx_unlock(&wq->mtx);
2887         if (!running)
2888                 wakeup(wq);
2889         counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, queued);
2890 }
2891
2892 /*
2893  * Once a file-backed mbuf (from sendfile) has been encrypted, free
2894  * the pages from the file and replace them with the anonymous pages
2895  * allocated in ktls_encrypt_record().
2896  */
2897 static void
2898 ktls_finish_nonanon(struct mbuf *m, struct ktls_ocf_encrypt_state *state)
2899 {
2900         int i;
2901
2902         MPASS((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0);
2903
2904         /* Free the old pages. */
2905         m->m_ext.ext_free(m);
2906
2907         /* Replace them with the new pages. */
2908         if (state->cbuf != NULL) {
2909                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2910                         m->m_epg_pa[i] = state->parray[0] + ptoa(i);
2911
2912                 /* Contig pages should go back to the cache. */
2913                 m->m_ext.ext_free = ktls_free_mext_contig;
2914         } else {
2915                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2916                         m->m_epg_pa[i] = state->parray[i];
2917
2918                 /* Use the basic free routine. */
2919                 m->m_ext.ext_free = mb_free_mext_pgs;
2920         }
2921
2922         /* Pages are now writable. */
2923         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_ANON;
2924 }
2925
2926 static __noinline void
2927 ktls_encrypt(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *top)
2928 {
2929         struct ktls_ocf_encrypt_state state;
2930         struct ktls_session *tls;
2931         struct socket *so;
2932         struct mbuf *m;
2933         int error, npages, total_pages;
2934
2935         so = top->m_epg_so;
2936         tls = top->m_epg_tls;
2937         KASSERT(tls != NULL, ("tls = NULL, top = %p\n", top));
2938         KASSERT(so != NULL, ("so = NULL, top = %p\n", top));
2939 #ifdef INVARIANTS
2940         top->m_epg_so = NULL;
2941 #endif
2942         total_pages = top->m_epg_enc_cnt;
2943         npages = 0;
2944
2945         /*
2946          * Encrypt the TLS records in the chain of mbufs starting with
2947          * 'top'.  'total_pages' gives us a total count of pages and is
2948          * used to know when we have finished encrypting the TLS
2949          * records originally queued with 'top'.
2950          *
2951          * NB: These mbufs are queued in the socket buffer and
2952          * 'm_next' is traversing the mbufs in the socket buffer.  The
2953          * socket buffer lock is not held while traversing this chain.
2954          * Since the mbufs are all marked M_NOTREADY their 'm_next'
2955          * pointers should be stable.  However, the 'm_next' of the
2956          * last mbuf encrypted is not necessarily NULL.  It can point
2957          * to other mbufs appended while 'top' was on the TLS work
2958          * queue.
2959          *
2960          * Each mbuf holds an entire TLS record.
2961          */
2962         error = 0;
2963         for (m = top; npages != total_pages; m = m->m_next) {
2964                 KASSERT(m->m_epg_tls == tls,
2965                     ("different TLS sessions in a single mbuf chain: %p vs %p",
2966                     tls, m->m_epg_tls));
2967                 KASSERT(npages + m->m_epg_npgs <= total_pages,
2968                     ("page count mismatch: top %p, total_pages %d, m %p", top,
2969                     total_pages, m));
2970
2971                 error = ktls_encrypt_record(wq, m, tls, &state);
2972                 if (error) {
2973                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2974                         break;
2975                 }
2976
2977                 if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0)
2978                         ktls_finish_nonanon(m, &state);
2979
2980                 npages += m->m_epg_nrdy;
2981
2982                 /*
2983                  * Drop a reference to the session now that it is no
2984                  * longer needed.  Existing code depends on encrypted
2985                  * records having no associated session vs
2986                  * yet-to-be-encrypted records having an associated
2987                  * session.
2988                  */
2989                 m->m_epg_tls = NULL;
2990                 ktls_free(tls);
2991         }
2992
2993         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2994         if (error == 0) {
2995                 (void)so->so_proto->pr_ready(so, top, npages);
2996         } else {
2997                 ktls_drop(so, EIO);
2998                 mb_free_notready(top, total_pages);
2999         }
3000
3001         sorele(so);
3002         CURVNET_RESTORE();
3003 }
3004
3005 void
3006 ktls_encrypt_cb(struct ktls_ocf_encrypt_state *state, int error)
3007 {
3008         struct ktls_session *tls;
3009         struct socket *so;
3010         struct mbuf *m;
3011         int npages;
3012
3013         m = state->m;
3014
3015         if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0)
3016                 ktls_finish_nonanon(m, state);
3017
3018         so = state->so;
3019         free(state, M_KTLS);
3020
3021         /*
3022          * Drop a reference to the session now that it is no longer
3023          * needed.  Existing code depends on encrypted records having
3024          * no associated session vs yet-to-be-encrypted records having
3025          * an associated session.
3026          */
3027         tls = m->m_epg_tls;
3028         m->m_epg_tls = NULL;
3029         ktls_free(tls);
3030
3031         if (error != 0)
3032                 counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
3033
3034         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3035         npages = m->m_epg_nrdy;
3036
3037         if (error == 0) {
3038                 (void)so->so_proto->pr_ready(so, m, npages);
3039         } else {
3040                 ktls_drop(so, EIO);
3041                 mb_free_notready(m, npages);
3042         }
3043
3044         sorele(so);
3045         CURVNET_RESTORE();
3046 }
3047
3048 /*
3049  * Similar to ktls_encrypt, but used with asynchronous OCF backends
3050  * (coprocessors) where encryption does not use host CPU resources and
3051  * it can be beneficial to queue more requests than CPUs.
3052  */
3053 static __noinline void
3054 ktls_encrypt_async(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *top)
3055 {
3056         struct ktls_ocf_encrypt_state *state;
3057         struct ktls_session *tls;
3058         struct socket *so;
3059         struct mbuf *m, *n;
3060         int error, mpages, npages, total_pages;
3061
3062         so = top->m_epg_so;
3063         tls = top->m_epg_tls;
3064         KASSERT(tls != NULL, ("tls = NULL, top = %p\n", top));
3065         KASSERT(so != NULL, ("so = NULL, top = %p\n", top));
3066 #ifdef INVARIANTS
3067         top->m_epg_so = NULL;
3068 #endif
3069         total_pages = top->m_epg_enc_cnt;
3070         npages = 0;
3071
3072         error = 0;
3073         for (m = top; npages != total_pages; m = n) {
3074                 KASSERT(m->m_epg_tls == tls,
3075                     ("different TLS sessions in a single mbuf chain: %p vs %p",
3076                     tls, m->m_epg_tls));
3077                 KASSERT(npages + m->m_epg_npgs <= total_pages,
3078                     ("page count mismatch: top %p, total_pages %d, m %p", top,
3079                     total_pages, m));
3080
3081                 state = malloc(sizeof(*state), M_KTLS, M_WAITOK | M_ZERO);
3082                 soref(so);
3083                 state->so = so;
3084                 state->m = m;
3085
3086                 mpages = m->m_epg_nrdy;
3087                 n = m->m_next;
3088
3089                 error = ktls_encrypt_record(wq, m, tls, state);
3090                 if (error) {
3091                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
3092                         free(state, M_KTLS);
3093                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3094                         sorele(so);
3095                         CURVNET_RESTORE();
3096                         break;
3097                 }
3098
3099                 npages += mpages;
3100         }
3101
3102         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3103         if (error != 0) {
3104                 ktls_drop(so, EIO);
3105                 mb_free_notready(m, total_pages - npages);
3106         }
3107
3108         sorele(so);
3109         CURVNET_RESTORE();
3110 }
3111
3112 static int
3113 ktls_bind_domain(int domain)
3114 {
3115         int error;
3116
3117         error = cpuset_setthread(curthread->td_tid, &cpuset_domain[domain]);
3118         if (error != 0)
3119                 return (error);
3120         curthread->td_domain.dr_policy = DOMAINSET_PREF(domain);
3121         return (0);
3122 }
3123
3124 static void
3125 ktls_reclaim_thread(void *ctx)
3126 {
3127         struct ktls_domain_info *ktls_domain = ctx;
3128         struct ktls_reclaim_thread *sc = &ktls_domain->reclaim_td;
3129         struct sysctl_oid *oid;
3130         char name[80];
3131         int error, domain;
3132
3133         domain = ktls_domain - ktls_domains;
3134         if (bootverbose)
3135                 printf("Starting KTLS reclaim thread for domain %d\n", domain);
3136         error = ktls_bind_domain(domain);
3137         if (error)
3138                 printf("Unable to bind KTLS reclaim thread for domain %d: error %d\n",
3139                     domain, error);
3140         snprintf(name, sizeof(name), "domain%d", domain);
3141         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_kern_ipc_tls), OID_AUTO,
3142             name, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
3143         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "reclaims",
3144             CTLFLAG_RD,  &sc->reclaims, 0, "buffers reclaimed");
3145         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "wakeups",
3146             CTLFLAG_RD,  &sc->wakeups, 0, "thread wakeups");
3147         SYSCTL_ADD_INT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "running",
3148             CTLFLAG_RD,  &sc->running, 0, "thread running");
3149
3150         for (;;) {
3151                 atomic_store_int(&sc->running, 0);
3152                 tsleep(sc, PZERO | PNOLOCK, "-",  0);
3153                 atomic_store_int(&sc->running, 1);
3154                 sc->wakeups++;
3155                 /*
3156                  * Below we attempt to reclaim ktls_max_reclaim
3157                  * buffers using vm_page_reclaim_contig_domain_ext().
3158                  * We do this here, as this function can take several
3159                  * seconds to scan all of memory and it does not
3160                  * matter if this thread pauses for a while.  If we
3161                  * block a ktls worker thread, we risk developing
3162                  * backlogs of buffers to be encrypted, leading to
3163                  * surges of traffic and potential NIC output drops.
3164                  */
3165                 if (vm_page_reclaim_contig_domain_ext(domain, VM_ALLOC_NORMAL,
3166                     atop(ktls_maxlen), 0, ~0ul, PAGE_SIZE, 0,
3167                     ktls_max_reclaim) != 0) {
3168                         vm_wait_domain(domain);
3169                 } else {
3170                         sc->reclaims += ktls_max_reclaim;
3171                 }
3172         }
3173 }
3174
3175 static void
3176 ktls_work_thread(void *ctx)
3177 {
3178         struct ktls_wq *wq = ctx;
3179         struct mbuf *m, *n;
3180         struct socket *so, *son;
3181         STAILQ_HEAD(, mbuf) local_m_head;
3182         STAILQ_HEAD(, socket) local_so_head;
3183         int cpu;
3184
3185         cpu = wq - ktls_wq;
3186         if (bootverbose)
3187                 printf("Starting KTLS worker thread for CPU %d\n", cpu);
3188
3189         /*
3190          * Bind to a core.  If ktls_bind_threads is > 1, then
3191          * we bind to the NUMA domain instead.
3192          */
3193         if (ktls_bind_threads) {
3194                 int error;
3195
3196                 if (ktls_bind_threads > 1) {
3197                         struct pcpu *pc = pcpu_find(cpu);
3198
3199                         error = ktls_bind_domain(pc->pc_domain);
3200                 } else {
3201                         cpuset_t mask;
3202
3203                         CPU_SETOF(cpu, &mask);
3204                         error = cpuset_setthread(curthread->td_tid, &mask);
3205                 }
3206                 if (error)
3207                         printf("Unable to bind KTLS worker thread for CPU %d: error %d\n",
3208                                 cpu, error);
3209         }
3210 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
3211         fpu_kern_thread(0);
3212 #endif
3213         for (;;) {
3214                 mtx_lock(&wq->mtx);
3215                 while (STAILQ_EMPTY(&wq->m_head) &&
3216                     STAILQ_EMPTY(&wq->so_head)) {
3217                         wq->running = false;
3218                         mtx_sleep(wq, &wq->mtx, 0, "-", 0);
3219                         wq->running = true;
3220                 }
3221
3222                 STAILQ_INIT(&local_m_head);
3223                 STAILQ_CONCAT(&local_m_head, &wq->m_head);
3224                 STAILQ_INIT(&local_so_head);
3225                 STAILQ_CONCAT(&local_so_head, &wq->so_head);
3226                 mtx_unlock(&wq->mtx);
3227
3228                 STAILQ_FOREACH_SAFE(m, &local_m_head, m_epg_stailq, n) {
3229                         if (m->m_epg_flags & EPG_FLAG_2FREE) {
3230                                 ktls_free(m->m_epg_tls);
3231                                 m_free_raw(m);
3232                         } else {
3233                                 if (m->m_epg_tls->sync_dispatch)
3234                                         ktls_encrypt(wq, m);
3235                                 else
3236                                         ktls_encrypt_async(wq, m);
3237                                 counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, -1);
3238                         }
3239                 }
3240
3241                 STAILQ_FOREACH_SAFE(so, &local_so_head, so_ktls_rx_list, son) {
3242                         ktls_decrypt(so);
3243                         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, -1);
3244                 }
3245         }
3246 }
3247
3248 static void
3249 ktls_disable_ifnet_help(void *context, int pending __unused)
3250 {
3251         struct ktls_session *tls;
3252         struct inpcb *inp;
3253         struct tcpcb *tp;
3254         struct socket *so;
3255         int err;
3256
3257         tls = context;
3258         inp = tls->inp;
3259         if (inp == NULL)
3260                 return;
3261         INP_WLOCK(inp);
3262         so = inp->inp_socket;
3263         MPASS(so != NULL);
3264         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
3265                 goto out;
3266         }
3267
3268         if (so->so_snd.sb_tls_info != NULL)
3269                 err = ktls_set_tx_mode(so, TCP_TLS_MODE_SW);
3270         else
3271                 err = ENXIO;
3272         if (err == 0) {
3273                 counter_u64_add(ktls_ifnet_disable_ok, 1);
3274                 /* ktls_set_tx_mode() drops inp wlock, so recheck flags */
3275                 if ((inp->inp_flags & INP_DROPPED) == 0 &&
3276                     (tp = intotcpcb(inp)) != NULL &&
3277                     tp->t_fb->tfb_hwtls_change != NULL)
3278                         (*tp->t_fb->tfb_hwtls_change)(tp, 0);
3279         } else {
3280                 counter_u64_add(ktls_ifnet_disable_fail, 1);
3281         }
3282
3283 out:
3284         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3285         sorele(so);
3286         CURVNET_RESTORE();
3287         INP_WUNLOCK(inp);
3288         ktls_free(tls);
3289 }
3290
3291 /*
3292  * Called when re-transmits are becoming a substantial portion of the
3293  * sends on this connection.  When this happens, we transition the
3294  * connection to software TLS.  This is needed because most inline TLS
3295  * NICs keep crypto state only for in-order transmits.  This means
3296  * that to handle a TCP rexmit (which is out-of-order), the NIC must
3297  * re-DMA the entire TLS record up to and including the current
3298  * segment.  This means that when re-transmitting the last ~1448 byte
3299  * segment of a 16KB TLS record, we could wind up re-DMA'ing an order
3300  * of magnitude more data than we are sending.  This can cause the
3301  * PCIe link to saturate well before the network, which can cause
3302  * output drops, and a general loss of capacity.
3303  */
3304 void
3305 ktls_disable_ifnet(void *arg)
3306 {
3307         struct tcpcb *tp;
3308         struct inpcb *inp;
3309         struct socket *so;
3310         struct ktls_session *tls;
3311
3312         tp = arg;
3313         inp = tptoinpcb(tp);
3314         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
3315         so = inp->inp_socket;
3316         SOCK_LOCK(so);
3317         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
3318         if (tp->t_nic_ktls_xmit_dis == 1) {
3319                 SOCK_UNLOCK(so);
3320                 return;
3321         }
3322
3323         /*
3324          * note that t_nic_ktls_xmit_dis is never cleared; disabling
3325          * ifnet can only be done once per connection, so we never want
3326          * to do it again
3327          */
3328
3329         (void)ktls_hold(tls);
3330         soref(so);
3331         tp->t_nic_ktls_xmit_dis = 1;
3332         SOCK_UNLOCK(so);
3333         TASK_INIT(&tls->disable_ifnet_task, 0, ktls_disable_ifnet_help, tls);
3334         (void)taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->disable_ifnet_task);
3335 }