]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/uipc_ktls.c
MFV 66082b6c88b9: libbsdxml (expat) 2.4.9
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / uipc_ktls.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 2014-2019 Netflix Inc.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
25  * SUCH DAMAGE.
26  */
27
28 #include <sys/cdefs.h>
29 __FBSDID("$FreeBSD$");
30
31 #include "opt_inet.h"
32 #include "opt_inet6.h"
33 #include "opt_kern_tls.h"
34 #include "opt_ratelimit.h"
35 #include "opt_rss.h"
36
37 #include <sys/param.h>
38 #include <sys/kernel.h>
39 #include <sys/domainset.h>
40 #include <sys/endian.h>
41 #include <sys/ktls.h>
42 #include <sys/lock.h>
43 #include <sys/mbuf.h>
44 #include <sys/mutex.h>
45 #include <sys/rmlock.h>
46 #include <sys/proc.h>
47 #include <sys/protosw.h>
48 #include <sys/refcount.h>
49 #include <sys/smp.h>
50 #include <sys/socket.h>
51 #include <sys/socketvar.h>
52 #include <sys/sysctl.h>
53 #include <sys/taskqueue.h>
54 #include <sys/kthread.h>
55 #include <sys/uio.h>
56 #include <sys/vmmeter.h>
57 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
58 #include <machine/pcb.h>
59 #endif
60 #include <machine/vmparam.h>
61 #include <net/if.h>
62 #include <net/if_var.h>
63 #ifdef RSS
64 #include <net/netisr.h>
65 #include <net/rss_config.h>
66 #endif
67 #include <net/route.h>
68 #include <net/route/nhop.h>
69 #if defined(INET) || defined(INET6)
70 #include <netinet/in.h>
71 #include <netinet/in_pcb.h>
72 #endif
73 #include <netinet/tcp_var.h>
74 #ifdef TCP_OFFLOAD
75 #include <netinet/tcp_offload.h>
76 #endif
77 #include <opencrypto/cryptodev.h>
78 #include <opencrypto/ktls.h>
79 #include <vm/uma_dbg.h>
80 #include <vm/vm.h>
81 #include <vm/vm_pageout.h>
82 #include <vm/vm_page.h>
83 #include <vm/vm_pagequeue.h>
84
85 struct ktls_wq {
86         struct mtx      mtx;
87         STAILQ_HEAD(, mbuf) m_head;
88         STAILQ_HEAD(, socket) so_head;
89         bool            running;
90         int             lastallocfail;
91 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
92
93 struct ktls_alloc_thread {
94         uint64_t wakeups;
95         uint64_t allocs;
96         struct thread *td;
97         int running;
98 };
99
100 struct ktls_domain_info {
101         int count;
102         int cpu[MAXCPU];
103         struct ktls_alloc_thread alloc_td;
104 };
105
106 struct ktls_domain_info ktls_domains[MAXMEMDOM];
107 static struct ktls_wq *ktls_wq;
108 static struct proc *ktls_proc;
109 static uma_zone_t ktls_session_zone;
110 static uma_zone_t ktls_buffer_zone;
111 static uint16_t ktls_cpuid_lookup[MAXCPU];
112 static int ktls_init_state;
113 static struct sx ktls_init_lock;
114 SX_SYSINIT(ktls_init_lock, &ktls_init_lock, "ktls init");
115
116 SYSCTL_NODE(_kern_ipc, OID_AUTO, tls, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
117     "Kernel TLS offload");
118 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, stats, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
119     "Kernel TLS offload stats");
120
121 #ifdef RSS
122 static int ktls_bind_threads = 1;
123 #else
124 static int ktls_bind_threads;
125 #endif
126 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, bind_threads, CTLFLAG_RDTUN,
127     &ktls_bind_threads, 0,
128     "Bind crypto threads to cores (1) or cores and domains (2) at boot");
129
130 static u_int ktls_maxlen = 16384;
131 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, maxlen, CTLFLAG_RDTUN,
132     &ktls_maxlen, 0, "Maximum TLS record size");
133
134 static int ktls_number_threads;
135 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, threads, CTLFLAG_RD,
136     &ktls_number_threads, 0,
137     "Number of TLS threads in thread-pool");
138
139 unsigned int ktls_ifnet_max_rexmit_pct = 2;
140 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, ifnet_max_rexmit_pct, CTLFLAG_RWTUN,
141     &ktls_ifnet_max_rexmit_pct, 2,
142     "Max percent bytes retransmitted before ifnet TLS is disabled");
143
144 static bool ktls_offload_enable;
145 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, enable, CTLFLAG_RWTUN,
146     &ktls_offload_enable, 0,
147     "Enable support for kernel TLS offload");
148
149 static bool ktls_cbc_enable = true;
150 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, cbc_enable, CTLFLAG_RWTUN,
151     &ktls_cbc_enable, 1,
152     "Enable Support of AES-CBC crypto for kernel TLS");
153
154 static bool ktls_sw_buffer_cache = true;
155 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, sw_buffer_cache, CTLFLAG_RDTUN,
156     &ktls_sw_buffer_cache, 1,
157     "Enable caching of output buffers for SW encryption");
158
159 static int ktls_max_alloc = 128;
160 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, max_alloc, CTLFLAG_RWTUN,
161     &ktls_max_alloc, 128,
162     "Max number of 16k buffers to allocate in thread context");
163
164 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_tasks_active);
165 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, tasks_active, CTLFLAG_RD,
166     &ktls_tasks_active, "Number of active tasks");
167
168 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_tx_pending);
169 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_tx_pending, CTLFLAG_RD,
170     &ktls_cnt_tx_pending,
171     "Number of TLS 1.0 records waiting for earlier TLS records");
172
173 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_tx_queued);
174 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_tx_inqueue, CTLFLAG_RD,
175     &ktls_cnt_tx_queued,
176     "Number of TLS records in queue to tasks for SW encryption");
177
178 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_rx_queued);
179 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_rx_inqueue, CTLFLAG_RD,
180     &ktls_cnt_rx_queued,
181     "Number of TLS sockets in queue to tasks for SW decryption");
182
183 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_total);
184 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, offload_total,
185     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_total,
186     "Total successful TLS setups (parameters set)");
187
188 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_enable_calls);
189 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, enable_calls,
190     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_enable_calls,
191     "Total number of TLS enable calls made");
192
193 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_active);
194 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD,
195     &ktls_offload_active, "Total Active TLS sessions");
196
197 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_corrupted_records);
198 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, corrupted_records, CTLFLAG_RD,
199     &ktls_offload_corrupted_records, "Total corrupted TLS records received");
200
201 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_failed_crypto);
202 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, failed_crypto, CTLFLAG_RD,
203     &ktls_offload_failed_crypto, "Total TLS crypto failures");
204
205 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_ifnet);
206 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_ifnet, CTLFLAG_RD,
207     &ktls_switch_to_ifnet, "TLS sessions switched from SW to ifnet");
208
209 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_sw);
210 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_sw, CTLFLAG_RD,
211     &ktls_switch_to_sw, "TLS sessions switched from ifnet to SW");
212
213 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_failed);
214 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_failed, CTLFLAG_RD,
215     &ktls_switch_failed, "TLS sessions unable to switch between SW and ifnet");
216
217 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_disable_fail);
218 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, ifnet_disable_failed, CTLFLAG_RD,
219     &ktls_ifnet_disable_fail, "TLS sessions unable to switch to SW from ifnet");
220
221 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_disable_ok);
222 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, ifnet_disable_ok, CTLFLAG_RD,
223     &ktls_ifnet_disable_ok, "TLS sessions able to switch to SW from ifnet");
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_cleanup(struct ktls_session *tls);
301 #if defined(INET) || defined(INET6)
302 static void ktls_reset_receive_tag(void *context, int pending);
303 static void ktls_reset_send_tag(void *context, int pending);
304 #endif
305 static void ktls_work_thread(void *ctx);
306 static void ktls_alloc_thread(void *ctx);
307
308 #if defined(INET) || defined(INET6)
309 static u_int
310 ktls_get_cpu(struct socket *so)
311 {
312         struct inpcb *inp;
313 #ifdef NUMA
314         struct ktls_domain_info *di;
315 #endif
316         u_int cpuid;
317
318         inp = sotoinpcb(so);
319 #ifdef RSS
320         cpuid = rss_hash2cpuid(inp->inp_flowid, inp->inp_flowtype);
321         if (cpuid != NETISR_CPUID_NONE)
322                 return (cpuid);
323 #endif
324         /*
325          * Just use the flowid to shard connections in a repeatable
326          * fashion.  Note that TLS 1.0 sessions rely on the
327          * serialization provided by having the same connection use
328          * the same queue.
329          */
330 #ifdef NUMA
331         if (ktls_bind_threads > 1 && inp->inp_numa_domain != M_NODOM) {
332                 di = &ktls_domains[inp->inp_numa_domain];
333                 cpuid = di->cpu[inp->inp_flowid % di->count];
334         } else
335 #endif
336                 cpuid = ktls_cpuid_lookup[inp->inp_flowid % ktls_number_threads];
337         return (cpuid);
338 }
339 #endif
340
341 static int
342 ktls_buffer_import(void *arg, void **store, int count, int domain, int flags)
343 {
344         vm_page_t m;
345         int i, req;
346
347         KASSERT((ktls_maxlen & PAGE_MASK) == 0,
348             ("%s: ktls max length %d is not page size-aligned",
349             __func__, ktls_maxlen));
350
351         req = VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NODUMP | malloc2vm_flags(flags);
352         for (i = 0; i < count; i++) {
353                 m = vm_page_alloc_noobj_contig_domain(domain, req,
354                     atop(ktls_maxlen), 0, ~0ul, PAGE_SIZE, 0,
355                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
356                 if (m == NULL)
357                         break;
358                 store[i] = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
359         }
360         return (i);
361 }
362
363 static void
364 ktls_buffer_release(void *arg __unused, void **store, int count)
365 {
366         vm_page_t m;
367         int i, j;
368
369         for (i = 0; i < count; i++) {
370                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)store[i]));
371                 for (j = 0; j < atop(ktls_maxlen); j++) {
372                         (void)vm_page_unwire_noq(m + j);
373                         vm_page_free(m + j);
374                 }
375         }
376 }
377
378 static void
379 ktls_free_mext_contig(struct mbuf *m)
380 {
381         M_ASSERTEXTPG(m);
382         uma_zfree(ktls_buffer_zone, (void *)PHYS_TO_DMAP(m->m_epg_pa[0]));
383 }
384
385 static int
386 ktls_init(void)
387 {
388         struct thread *td;
389         struct pcpu *pc;
390         int count, domain, error, i;
391
392         ktls_wq = malloc(sizeof(*ktls_wq) * (mp_maxid + 1), M_KTLS,
393             M_WAITOK | M_ZERO);
394
395         ktls_session_zone = uma_zcreate("ktls_session",
396             sizeof(struct ktls_session),
397             NULL, NULL, NULL, NULL,
398             UMA_ALIGN_CACHE, 0);
399
400         if (ktls_sw_buffer_cache) {
401                 ktls_buffer_zone = uma_zcache_create("ktls_buffers",
402                     roundup2(ktls_maxlen, PAGE_SIZE), NULL, NULL, NULL, NULL,
403                     ktls_buffer_import, ktls_buffer_release, NULL,
404                     UMA_ZONE_FIRSTTOUCH);
405         }
406
407         /*
408          * Initialize the workqueues to run the TLS work.  We create a
409          * work queue for each CPU.
410          */
411         CPU_FOREACH(i) {
412                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].m_head);
413                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].so_head);
414                 mtx_init(&ktls_wq[i].mtx, "ktls work queue", NULL, MTX_DEF);
415                 if (ktls_bind_threads > 1) {
416                         pc = pcpu_find(i);
417                         domain = pc->pc_domain;
418                         count = ktls_domains[domain].count;
419                         ktls_domains[domain].cpu[count] = i;
420                         ktls_domains[domain].count++;
421                 }
422                 ktls_cpuid_lookup[ktls_number_threads] = i;
423                 ktls_number_threads++;
424         }
425
426         /*
427          * If we somehow have an empty domain, fall back to choosing
428          * among all KTLS threads.
429          */
430         if (ktls_bind_threads > 1) {
431                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
432                         if (ktls_domains[i].count == 0) {
433                                 ktls_bind_threads = 1;
434                                 break;
435                         }
436                 }
437         }
438
439         /* Start kthreads for each workqueue. */
440         CPU_FOREACH(i) {
441                 error = kproc_kthread_add(ktls_work_thread, &ktls_wq[i],
442                     &ktls_proc, &td, 0, 0, "KTLS", "thr_%d", i);
443                 if (error) {
444                         printf("Can't add KTLS thread %d error %d\n", i, error);
445                         return (error);
446                 }
447         }
448
449         /*
450          * Start an allocation thread per-domain to perform blocking allocations
451          * of 16k physically contiguous TLS crypto destination buffers.
452          */
453         if (ktls_sw_buffer_cache) {
454                 for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
455                         if (VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
456                                 continue;
457                         if (CPU_EMPTY(&cpuset_domain[domain]))
458                                 continue;
459                         error = kproc_kthread_add(ktls_alloc_thread,
460                             &ktls_domains[domain], &ktls_proc,
461                             &ktls_domains[domain].alloc_td.td,
462                             0, 0, "KTLS", "alloc_%d", domain);
463                         if (error) {
464                                 printf("Can't add KTLS alloc thread %d error %d\n",
465                                     domain, error);
466                                 return (error);
467                         }
468                 }
469         }
470
471         if (bootverbose)
472                 printf("KTLS: Initialized %d threads\n", ktls_number_threads);
473         return (0);
474 }
475
476 static int
477 ktls_start_kthreads(void)
478 {
479         int error, state;
480
481 start:
482         state = atomic_load_acq_int(&ktls_init_state);
483         if (__predict_true(state > 0))
484                 return (0);
485         if (state < 0)
486                 return (ENXIO);
487
488         sx_xlock(&ktls_init_lock);
489         if (ktls_init_state != 0) {
490                 sx_xunlock(&ktls_init_lock);
491                 goto start;
492         }
493
494         error = ktls_init();
495         if (error == 0)
496                 state = 1;
497         else
498                 state = -1;
499         atomic_store_rel_int(&ktls_init_state, state);
500         sx_xunlock(&ktls_init_lock);
501         return (error);
502 }
503
504 #if defined(INET) || defined(INET6)
505 static int
506 ktls_create_session(struct socket *so, struct tls_enable *en,
507     struct ktls_session **tlsp, int direction)
508 {
509         struct ktls_session *tls;
510         int error;
511
512         /* Only TLS 1.0 - 1.3 are supported. */
513         if (en->tls_vmajor != TLS_MAJOR_VER_ONE)
514                 return (EINVAL);
515         if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_ZERO ||
516             en->tls_vminor > TLS_MINOR_VER_THREE)
517                 return (EINVAL);
518
519         if (en->auth_key_len < 0 || en->auth_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
520                 return (EINVAL);
521         if (en->cipher_key_len < 0 || en->cipher_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
522                 return (EINVAL);
523         if (en->iv_len < 0 || en->iv_len > sizeof(tls->params.iv))
524                 return (EINVAL);
525
526         /* All supported algorithms require a cipher key. */
527         if (en->cipher_key_len == 0)
528                 return (EINVAL);
529
530         /* No flags are currently supported. */
531         if (en->flags != 0)
532                 return (EINVAL);
533
534         /* Common checks for supported algorithms. */
535         switch (en->cipher_algorithm) {
536         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
537                 /*
538                  * auth_algorithm isn't used, but permit GMAC values
539                  * for compatibility.
540                  */
541                 switch (en->auth_algorithm) {
542                 case 0:
543 #ifdef COMPAT_FREEBSD12
544                 /* XXX: Really 13.0-current COMPAT. */
545                 case CRYPTO_AES_128_NIST_GMAC:
546                 case CRYPTO_AES_192_NIST_GMAC:
547                 case CRYPTO_AES_256_NIST_GMAC:
548 #endif
549                         break;
550                 default:
551                         return (EINVAL);
552                 }
553                 if (en->auth_key_len != 0)
554                         return (EINVAL);
555                 switch (en->tls_vminor) {
556                 case TLS_MINOR_VER_TWO:
557                         if (en->iv_len != TLS_AEAD_GCM_LEN)
558                                 return (EINVAL);
559                         break;
560                 case TLS_MINOR_VER_THREE:
561                         if (en->iv_len != TLS_1_3_GCM_IV_LEN)
562                                 return (EINVAL);
563                         break;
564                 default:
565                         return (EINVAL);
566                 }
567                 break;
568         case CRYPTO_AES_CBC:
569                 switch (en->auth_algorithm) {
570                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
571                         break;
572                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
573                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
574                         if (en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_TWO)
575                                 return (EINVAL);
576                         break;
577                 default:
578                         return (EINVAL);
579                 }
580                 if (en->auth_key_len == 0)
581                         return (EINVAL);
582
583                 /*
584                  * TLS 1.0 requires an implicit IV.  TLS 1.1 and 1.2
585                  * use explicit IVs.
586                  */
587                 switch (en->tls_vminor) {
588                 case TLS_MINOR_VER_ZERO:
589                         if (en->iv_len != TLS_CBC_IMPLICIT_IV_LEN)
590                                 return (EINVAL);
591                         break;
592                 case TLS_MINOR_VER_ONE:
593                 case TLS_MINOR_VER_TWO:
594                         /* Ignore any supplied IV. */
595                         en->iv_len = 0;
596                         break;
597                 default:
598                         return (EINVAL);
599                 }
600                 break;
601         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
602                 if (en->auth_algorithm != 0 || en->auth_key_len != 0)
603                         return (EINVAL);
604                 if (en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_TWO &&
605                     en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_THREE)
606                         return (EINVAL);
607                 if (en->iv_len != TLS_CHACHA20_IV_LEN)
608                         return (EINVAL);
609                 break;
610         default:
611                 return (EINVAL);
612         }
613
614         error = ktls_start_kthreads();
615         if (error != 0)
616                 return (error);
617
618         tls = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
619
620         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
621
622         refcount_init(&tls->refcount, 1);
623         if (direction == KTLS_RX)
624                 TASK_INIT(&tls->reset_tag_task, 0, ktls_reset_receive_tag, tls);
625         else
626                 TASK_INIT(&tls->reset_tag_task, 0, ktls_reset_send_tag, tls);
627
628         tls->wq_index = ktls_get_cpu(so);
629
630         tls->params.cipher_algorithm = en->cipher_algorithm;
631         tls->params.auth_algorithm = en->auth_algorithm;
632         tls->params.tls_vmajor = en->tls_vmajor;
633         tls->params.tls_vminor = en->tls_vminor;
634         tls->params.flags = en->flags;
635         tls->params.max_frame_len = min(TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2, ktls_maxlen);
636
637         /* Set the header and trailer lengths. */
638         tls->params.tls_hlen = sizeof(struct tls_record_layer);
639         switch (en->cipher_algorithm) {
640         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
641                 /*
642                  * TLS 1.2 uses a 4 byte implicit IV with an explicit 8 byte
643                  * nonce.  TLS 1.3 uses a 12 byte implicit IV.
644                  */
645                 if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_THREE)
646                         tls->params.tls_hlen += sizeof(uint64_t);
647                 tls->params.tls_tlen = AES_GMAC_HASH_LEN;
648                 tls->params.tls_bs = 1;
649                 break;
650         case CRYPTO_AES_CBC:
651                 switch (en->auth_algorithm) {
652                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
653                         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO) {
654                                 /* Implicit IV, no nonce. */
655                                 tls->sequential_records = true;
656                                 tls->next_seqno = be64dec(en->rec_seq);
657                                 STAILQ_INIT(&tls->pending_records);
658                         } else {
659                                 tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
660                         }
661                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
662                             SHA1_HASH_LEN;
663                         break;
664                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
665                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
666                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
667                             SHA2_256_HASH_LEN;
668                         break;
669                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
670                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
671                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
672                             SHA2_384_HASH_LEN;
673                         break;
674                 default:
675                         panic("invalid hmac");
676                 }
677                 tls->params.tls_bs = AES_BLOCK_LEN;
678                 break;
679         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
680                 /*
681                  * Chacha20 uses a 12 byte implicit IV.
682                  */
683                 tls->params.tls_tlen = POLY1305_HASH_LEN;
684                 tls->params.tls_bs = 1;
685                 break;
686         default:
687                 panic("invalid cipher");
688         }
689
690         /*
691          * TLS 1.3 includes optional padding which we do not support,
692          * and also puts the "real" record type at the end of the
693          * encrypted data.
694          */
695         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE)
696                 tls->params.tls_tlen += sizeof(uint8_t);
697
698         KASSERT(tls->params.tls_hlen <= MBUF_PEXT_HDR_LEN,
699             ("TLS header length too long: %d", tls->params.tls_hlen));
700         KASSERT(tls->params.tls_tlen <= MBUF_PEXT_TRAIL_LEN,
701             ("TLS trailer length too long: %d", tls->params.tls_tlen));
702
703         if (en->auth_key_len != 0) {
704                 tls->params.auth_key_len = en->auth_key_len;
705                 tls->params.auth_key = malloc(en->auth_key_len, M_KTLS,
706                     M_WAITOK);
707                 error = copyin(en->auth_key, tls->params.auth_key,
708                     en->auth_key_len);
709                 if (error)
710                         goto out;
711         }
712
713         tls->params.cipher_key_len = en->cipher_key_len;
714         tls->params.cipher_key = malloc(en->cipher_key_len, M_KTLS, M_WAITOK);
715         error = copyin(en->cipher_key, tls->params.cipher_key,
716             en->cipher_key_len);
717         if (error)
718                 goto out;
719
720         /*
721          * This holds the implicit portion of the nonce for AEAD
722          * ciphers and the initial implicit IV for TLS 1.0.  The
723          * explicit portions of the IV are generated in ktls_frame().
724          */
725         if (en->iv_len != 0) {
726                 tls->params.iv_len = en->iv_len;
727                 error = copyin(en->iv, tls->params.iv, en->iv_len);
728                 if (error)
729                         goto out;
730
731                 /*
732                  * For TLS 1.2 with GCM, generate an 8-byte nonce as a
733                  * counter to generate unique explicit IVs.
734                  *
735                  * Store this counter in the last 8 bytes of the IV
736                  * array so that it is 8-byte aligned.
737                  */
738                 if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
739                     en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO)
740                         arc4rand(tls->params.iv + 8, sizeof(uint64_t), 0);
741         }
742
743         *tlsp = tls;
744         return (0);
745
746 out:
747         ktls_cleanup(tls);
748         return (error);
749 }
750
751 static struct ktls_session *
752 ktls_clone_session(struct ktls_session *tls, int direction)
753 {
754         struct ktls_session *tls_new;
755
756         tls_new = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
757
758         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
759
760         refcount_init(&tls_new->refcount, 1);
761         if (direction == KTLS_RX)
762                 TASK_INIT(&tls_new->reset_tag_task, 0, ktls_reset_receive_tag,
763                     tls_new);
764         else
765                 TASK_INIT(&tls_new->reset_tag_task, 0, ktls_reset_send_tag,
766                     tls_new);
767
768         /* Copy fields from existing session. */
769         tls_new->params = tls->params;
770         tls_new->wq_index = tls->wq_index;
771
772         /* Deep copy keys. */
773         if (tls_new->params.auth_key != NULL) {
774                 tls_new->params.auth_key = malloc(tls->params.auth_key_len,
775                     M_KTLS, M_WAITOK);
776                 memcpy(tls_new->params.auth_key, tls->params.auth_key,
777                     tls->params.auth_key_len);
778         }
779
780         tls_new->params.cipher_key = malloc(tls->params.cipher_key_len, M_KTLS,
781             M_WAITOK);
782         memcpy(tls_new->params.cipher_key, tls->params.cipher_key,
783             tls->params.cipher_key_len);
784
785         return (tls_new);
786 }
787 #endif
788
789 static void
790 ktls_cleanup(struct ktls_session *tls)
791 {
792
793         counter_u64_add(ktls_offload_active, -1);
794         switch (tls->mode) {
795         case TCP_TLS_MODE_SW:
796                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
797                 case CRYPTO_AES_CBC:
798                         counter_u64_add(ktls_sw_cbc, -1);
799                         break;
800                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
801                         counter_u64_add(ktls_sw_gcm, -1);
802                         break;
803                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
804                         counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, -1);
805                         break;
806                 }
807                 break;
808         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
809                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
810                 case CRYPTO_AES_CBC:
811                         counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, -1);
812                         break;
813                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
814                         counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, -1);
815                         break;
816                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
817                         counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, -1);
818                         break;
819                 }
820                 if (tls->snd_tag != NULL)
821                         m_snd_tag_rele(tls->snd_tag);
822                 if (tls->rx_ifp != NULL)
823                         if_rele(tls->rx_ifp);
824                 break;
825 #ifdef TCP_OFFLOAD
826         case TCP_TLS_MODE_TOE:
827                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
828                 case CRYPTO_AES_CBC:
829                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, -1);
830                         break;
831                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
832                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, -1);
833                         break;
834                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
835                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, -1);
836                         break;
837                 }
838                 break;
839 #endif
840         }
841         if (tls->ocf_session != NULL)
842                 ktls_ocf_free(tls);
843         if (tls->params.auth_key != NULL) {
844                 zfree(tls->params.auth_key, M_KTLS);
845                 tls->params.auth_key = NULL;
846                 tls->params.auth_key_len = 0;
847         }
848         if (tls->params.cipher_key != NULL) {
849                 zfree(tls->params.cipher_key, M_KTLS);
850                 tls->params.cipher_key = NULL;
851                 tls->params.cipher_key_len = 0;
852         }
853         explicit_bzero(tls->params.iv, sizeof(tls->params.iv));
854 }
855
856 #if defined(INET) || defined(INET6)
857
858 #ifdef TCP_OFFLOAD
859 static int
860 ktls_try_toe(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
861 {
862         struct inpcb *inp;
863         struct tcpcb *tp;
864         int error;
865
866         inp = so->so_pcb;
867         INP_WLOCK(inp);
868         if (inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) {
869                 INP_WUNLOCK(inp);
870                 return (ECONNRESET);
871         }
872         if (inp->inp_socket == NULL) {
873                 INP_WUNLOCK(inp);
874                 return (ECONNRESET);
875         }
876         tp = intotcpcb(inp);
877         if (!(tp->t_flags & TF_TOE)) {
878                 INP_WUNLOCK(inp);
879                 return (EOPNOTSUPP);
880         }
881
882         error = tcp_offload_alloc_tls_session(tp, tls, direction);
883         INP_WUNLOCK(inp);
884         if (error == 0) {
885                 tls->mode = TCP_TLS_MODE_TOE;
886                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
887                 case CRYPTO_AES_CBC:
888                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, 1);
889                         break;
890                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
891                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, 1);
892                         break;
893                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
894                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, 1);
895                         break;
896                 }
897         }
898         return (error);
899 }
900 #endif
901
902 /*
903  * Common code used when first enabling ifnet TLS on a connection or
904  * when allocating a new ifnet TLS session due to a routing change.
905  * This function allocates a new TLS send tag on whatever interface
906  * the connection is currently routed over.
907  */
908 static int
909 ktls_alloc_snd_tag(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls, bool force,
910     struct m_snd_tag **mstp)
911 {
912         union if_snd_tag_alloc_params params;
913         struct ifnet *ifp;
914         struct nhop_object *nh;
915         struct tcpcb *tp;
916         int error;
917
918         INP_RLOCK(inp);
919         if (inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) {
920                 INP_RUNLOCK(inp);
921                 return (ECONNRESET);
922         }
923         if (inp->inp_socket == NULL) {
924                 INP_RUNLOCK(inp);
925                 return (ECONNRESET);
926         }
927         tp = intotcpcb(inp);
928
929         /*
930          * Check administrative controls on ifnet TLS to determine if
931          * ifnet TLS should be denied.
932          *
933          * - Always permit 'force' requests.
934          * - ktls_ifnet_permitted == 0: always deny.
935          */
936         if (!force && ktls_ifnet_permitted == 0) {
937                 INP_RUNLOCK(inp);
938                 return (ENXIO);
939         }
940
941         /*
942          * XXX: Use the cached route in the inpcb to find the
943          * interface.  This should perhaps instead use
944          * rtalloc1_fib(dst, 0, 0, fibnum).  Since KTLS is only
945          * enabled after a connection has completed key negotiation in
946          * userland, the cached route will be present in practice.
947          */
948         nh = inp->inp_route.ro_nh;
949         if (nh == NULL) {
950                 INP_RUNLOCK(inp);
951                 return (ENXIO);
952         }
953         ifp = nh->nh_ifp;
954         if_ref(ifp);
955
956         /*
957          * Allocate a TLS + ratelimit tag if the connection has an
958          * existing pacing rate.
959          */
960         if (tp->t_pacing_rate != -1 &&
961             (ifp->if_capenable & IFCAP_TXTLS_RTLMT) != 0) {
962                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT;
963                 params.tls_rate_limit.inp = inp;
964                 params.tls_rate_limit.tls = tls;
965                 params.tls_rate_limit.max_rate = tp->t_pacing_rate;
966         } else {
967                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS;
968                 params.tls.inp = inp;
969                 params.tls.tls = tls;
970         }
971         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
972         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
973         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
974         INP_RUNLOCK(inp);
975
976         if ((ifp->if_capenable & IFCAP_MEXTPG) == 0) {
977                 error = EOPNOTSUPP;
978                 goto out;
979         }
980         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
981                 if ((ifp->if_capenable & IFCAP_TXTLS6) == 0) {
982                         error = EOPNOTSUPP;
983                         goto out;
984                 }
985         } else {
986                 if ((ifp->if_capenable & IFCAP_TXTLS4) == 0) {
987                         error = EOPNOTSUPP;
988                         goto out;
989                 }
990         }
991         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, mstp);
992 out:
993         if_rele(ifp);
994         return (error);
995 }
996
997 /*
998  * Allocate an initial TLS receive tag for doing HW decryption of TLS
999  * data.
1000  *
1001  * This function allocates a new TLS receive tag on whatever interface
1002  * the connection is currently routed over.  If the connection ends up
1003  * using a different interface for receive this will get fixed up via
1004  * ktls_input_ifp_mismatch as future packets arrive.
1005  */
1006 static int
1007 ktls_alloc_rcv_tag(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls,
1008     struct m_snd_tag **mstp)
1009 {
1010         union if_snd_tag_alloc_params params;
1011         struct ifnet *ifp;
1012         struct nhop_object *nh;
1013         int error;
1014
1015         if (!ktls_ocf_recrypt_supported(tls))
1016                 return (ENXIO);
1017
1018         INP_RLOCK(inp);
1019         if (inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) {
1020                 INP_RUNLOCK(inp);
1021                 return (ECONNRESET);
1022         }
1023         if (inp->inp_socket == NULL) {
1024                 INP_RUNLOCK(inp);
1025                 return (ECONNRESET);
1026         }
1027
1028         /*
1029          * Check administrative controls on ifnet TLS to determine if
1030          * ifnet TLS should be denied.
1031          */
1032         if (ktls_ifnet_permitted == 0) {
1033                 INP_RUNLOCK(inp);
1034                 return (ENXIO);
1035         }
1036
1037         /*
1038          * XXX: As with ktls_alloc_snd_tag, use the cached route in
1039          * the inpcb to find the interface.
1040          */
1041         nh = inp->inp_route.ro_nh;
1042         if (nh == NULL) {
1043                 INP_RUNLOCK(inp);
1044                 return (ENXIO);
1045         }
1046         ifp = nh->nh_ifp;
1047         if_ref(ifp);
1048         tls->rx_ifp = ifp;
1049
1050         params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX;
1051         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
1052         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
1053         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
1054         params.tls_rx.inp = inp;
1055         params.tls_rx.tls = tls;
1056         params.tls_rx.vlan_id = 0;
1057
1058         INP_RUNLOCK(inp);
1059
1060         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
1061                 if ((ifp->if_capenable2 & IFCAP2_RXTLS6) == 0) {
1062                         error = EOPNOTSUPP;
1063                         goto out;
1064                 }
1065         } else {
1066                 if ((ifp->if_capenable2 & IFCAP2_RXTLS4) == 0) {
1067                         error = EOPNOTSUPP;
1068                         goto out;
1069                 }
1070         }
1071         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, mstp);
1072
1073         /*
1074          * If this connection is over a vlan, vlan_snd_tag_alloc
1075          * rewrites vlan_id with the saved interface.  Save the VLAN
1076          * ID for use in ktls_reset_receive_tag which allocates new
1077          * receive tags directly from the leaf interface bypassing
1078          * if_vlan.
1079          */
1080         if (error == 0)
1081                 tls->rx_vlan_id = params.tls_rx.vlan_id;
1082 out:
1083         return (error);
1084 }
1085
1086 static int
1087 ktls_try_ifnet(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction,
1088     bool force)
1089 {
1090         struct m_snd_tag *mst;
1091         int error;
1092
1093         switch (direction) {
1094         case KTLS_TX:
1095                 error = ktls_alloc_snd_tag(so->so_pcb, tls, force, &mst);
1096                 if (__predict_false(error != 0))
1097                         goto done;
1098                 break;
1099         case KTLS_RX:
1100                 KASSERT(!force, ("%s: forced receive tag", __func__));
1101                 error = ktls_alloc_rcv_tag(so->so_pcb, tls, &mst);
1102                 if (__predict_false(error != 0))
1103                         goto done;
1104                 break;
1105         default:
1106                 __assert_unreachable();
1107         }
1108
1109         tls->mode = TCP_TLS_MODE_IFNET;
1110         tls->snd_tag = mst;
1111
1112         switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1113         case CRYPTO_AES_CBC:
1114                 counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, 1);
1115                 break;
1116         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1117                 counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, 1);
1118                 break;
1119         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1120                 counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, 1);
1121                 break;
1122         default:
1123                 break;
1124         }
1125 done:
1126         return (error);
1127 }
1128
1129 static void
1130 ktls_use_sw(struct ktls_session *tls)
1131 {
1132         tls->mode = TCP_TLS_MODE_SW;
1133         switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1134         case CRYPTO_AES_CBC:
1135                 counter_u64_add(ktls_sw_cbc, 1);
1136                 break;
1137         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1138                 counter_u64_add(ktls_sw_gcm, 1);
1139                 break;
1140         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1141                 counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, 1);
1142                 break;
1143         }
1144 }
1145
1146 static int
1147 ktls_try_sw(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
1148 {
1149         int error;
1150
1151         error = ktls_ocf_try(so, tls, direction);
1152         if (error)
1153                 return (error);
1154         ktls_use_sw(tls);
1155         return (0);
1156 }
1157
1158 /*
1159  * KTLS RX stores data in the socket buffer as a list of TLS records,
1160  * where each record is stored as a control message containg the TLS
1161  * header followed by data mbufs containing the decrypted data.  This
1162  * is different from KTLS TX which always uses an mb_ext_pgs mbuf for
1163  * both encrypted and decrypted data.  TLS records decrypted by a NIC
1164  * should be queued to the socket buffer as records, but encrypted
1165  * data which needs to be decrypted by software arrives as a stream of
1166  * regular mbufs which need to be converted.  In addition, there may
1167  * already be pending encrypted data in the socket buffer when KTLS RX
1168  * is enabled.
1169  *
1170  * To manage not-yet-decrypted data for KTLS RX, the following scheme
1171  * is used:
1172  *
1173  * - A single chain of NOTREADY mbufs is hung off of sb_mtls.
1174  *
1175  * - ktls_check_rx checks this chain of mbufs reading the TLS header
1176  *   from the first mbuf.  Once all of the data for that TLS record is
1177  *   queued, the socket is queued to a worker thread.
1178  *
1179  * - The worker thread calls ktls_decrypt to decrypt TLS records in
1180  *   the TLS chain.  Each TLS record is detached from the TLS chain,
1181  *   decrypted, and inserted into the regular socket buffer chain as
1182  *   record starting with a control message holding the TLS header and
1183  *   a chain of mbufs holding the encrypted data.
1184  */
1185
1186 static void
1187 sb_mark_notready(struct sockbuf *sb)
1188 {
1189         struct mbuf *m;
1190
1191         m = sb->sb_mb;
1192         sb->sb_mtls = m;
1193         sb->sb_mb = NULL;
1194         sb->sb_mbtail = NULL;
1195         sb->sb_lastrecord = NULL;
1196         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
1197                 KASSERT(m->m_nextpkt == NULL, ("%s: m_nextpkt != NULL",
1198                     __func__));
1199                 KASSERT((m->m_flags & M_NOTAVAIL) == 0, ("%s: mbuf not avail",
1200                     __func__));
1201                 KASSERT(sb->sb_acc >= m->m_len, ("%s: sb_acc < m->m_len",
1202                     __func__));
1203                 m->m_flags |= M_NOTREADY;
1204                 sb->sb_acc -= m->m_len;
1205                 sb->sb_tlscc += m->m_len;
1206                 sb->sb_mtlstail = m;
1207         }
1208         KASSERT(sb->sb_acc == 0 && sb->sb_tlscc == sb->sb_ccc,
1209             ("%s: acc %u tlscc %u ccc %u", __func__, sb->sb_acc, sb->sb_tlscc,
1210             sb->sb_ccc));
1211 }
1212
1213 /*
1214  * Return information about the pending TLS data in a socket
1215  * buffer.  On return, 'seqno' is set to the sequence number
1216  * of the next TLS record to be received, 'resid' is set to
1217  * the amount of bytes still needed for the last pending
1218  * record.  The function returns 'false' if the last pending
1219  * record contains a partial TLS header.  In that case, 'resid'
1220  * is the number of bytes needed to complete the TLS header.
1221  */
1222 bool
1223 ktls_pending_rx_info(struct sockbuf *sb, uint64_t *seqnop, size_t *residp)
1224 {
1225         struct tls_record_layer hdr;
1226         struct mbuf *m;
1227         uint64_t seqno;
1228         size_t resid;
1229         u_int offset, record_len;
1230
1231         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1232         MPASS(sb->sb_flags & SB_TLS_RX);
1233         seqno = sb->sb_tls_seqno;
1234         resid = sb->sb_tlscc;
1235         m = sb->sb_mtls;
1236         offset = 0;
1237
1238         if (resid == 0) {
1239                 *seqnop = seqno;
1240                 *residp = 0;
1241                 return (true);
1242         }
1243
1244         for (;;) {
1245                 seqno++;
1246
1247                 if (resid < sizeof(hdr)) {
1248                         *seqnop = seqno;
1249                         *residp = sizeof(hdr) - resid;
1250                         return (false);
1251                 }
1252
1253                 m_copydata(m, offset, sizeof(hdr), (void *)&hdr);
1254
1255                 record_len = sizeof(hdr) + ntohs(hdr.tls_length);
1256                 if (resid <= record_len) {
1257                         *seqnop = seqno;
1258                         *residp = record_len - resid;
1259                         return (true);
1260                 }
1261                 resid -= record_len;
1262
1263                 while (record_len != 0) {
1264                         if (m->m_len - offset > record_len) {
1265                                 offset += record_len;
1266                                 break;
1267                         }
1268
1269                         record_len -= (m->m_len - offset);
1270                         offset = 0;
1271                         m = m->m_next;
1272                 }
1273         }
1274 }
1275
1276 int
1277 ktls_enable_rx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1278 {
1279         struct ktls_session *tls;
1280         int error;
1281
1282         if (!ktls_offload_enable)
1283                 return (ENOTSUP);
1284         if (SOLISTENING(so))
1285                 return (EINVAL);
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_rcv.sb_tls_info != NULL)
1301                 return (EALREADY);
1302
1303         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1304                 return (ENOTSUP);
1305
1306         error = ktls_create_session(so, en, &tls, KTLS_RX);
1307         if (error)
1308                 return (error);
1309
1310         error = ktls_ocf_try(so, tls, KTLS_RX);
1311         if (error) {
1312                 ktls_cleanup(tls);
1313                 return (error);
1314         }
1315
1316         /* Mark the socket as using TLS offload. */
1317         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1318         so->so_rcv.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1319         so->so_rcv.sb_tls_info = tls;
1320         so->so_rcv.sb_flags |= SB_TLS_RX;
1321
1322         /* Mark existing data as not ready until it can be decrypted. */
1323         sb_mark_notready(&so->so_rcv);
1324         ktls_check_rx(&so->so_rcv);
1325         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1326
1327         /* Prefer TOE -> ifnet TLS -> software TLS. */
1328 #ifdef TCP_OFFLOAD
1329         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_RX);
1330         if (error)
1331 #endif
1332                 error = ktls_try_ifnet(so, tls, KTLS_RX, false);
1333         if (error)
1334                 ktls_use_sw(tls);
1335
1336         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1337
1338         return (0);
1339 }
1340
1341 int
1342 ktls_enable_tx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1343 {
1344         struct ktls_session *tls;
1345         struct inpcb *inp;
1346         int error;
1347
1348         if (!ktls_offload_enable)
1349                 return (ENOTSUP);
1350         if (SOLISTENING(so))
1351                 return (EINVAL);
1352
1353         counter_u64_add(ktls_offload_enable_calls, 1);
1354
1355         /*
1356          * This should always be true since only the TCP socket option
1357          * invokes this function.
1358          */
1359         if (so->so_proto->pr_protocol != IPPROTO_TCP)
1360                 return (EINVAL);
1361
1362         /*
1363          * XXX: Don't overwrite existing sessions.  We should permit
1364          * this to support rekeying in the future.
1365          */
1366         if (so->so_snd.sb_tls_info != NULL)
1367                 return (EALREADY);
1368
1369         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1370                 return (ENOTSUP);
1371
1372         /* TLS requires ext pgs */
1373         if (mb_use_ext_pgs == 0)
1374                 return (ENXIO);
1375
1376         error = ktls_create_session(so, en, &tls, KTLS_TX);
1377         if (error)
1378                 return (error);
1379
1380         /* Prefer TOE -> ifnet TLS -> software TLS. */
1381 #ifdef TCP_OFFLOAD
1382         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_TX);
1383         if (error)
1384 #endif
1385                 error = ktls_try_ifnet(so, tls, KTLS_TX, false);
1386         if (error)
1387                 error = ktls_try_sw(so, tls, KTLS_TX);
1388
1389         if (error) {
1390                 ktls_cleanup(tls);
1391                 return (error);
1392         }
1393
1394         error = SOCK_IO_SEND_LOCK(so, SBL_WAIT);
1395         if (error) {
1396                 ktls_cleanup(tls);
1397                 return (error);
1398         }
1399
1400         /*
1401          * Write lock the INP when setting sb_tls_info so that
1402          * routines in tcp_ratelimit.c can read sb_tls_info while
1403          * holding the INP lock.
1404          */
1405         inp = so->so_pcb;
1406         INP_WLOCK(inp);
1407         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1408         so->so_snd.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1409         so->so_snd.sb_tls_info = tls;
1410         if (tls->mode != TCP_TLS_MODE_SW)
1411                 so->so_snd.sb_flags |= SB_TLS_IFNET;
1412         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1413         INP_WUNLOCK(inp);
1414         SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1415
1416         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1417
1418         return (0);
1419 }
1420
1421 int
1422 ktls_get_rx_mode(struct socket *so, int *modep)
1423 {
1424         struct ktls_session *tls;
1425         struct inpcb *inp __diagused;
1426
1427         if (SOLISTENING(so))
1428                 return (EINVAL);
1429         inp = so->so_pcb;
1430         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1431         SOCK_RECVBUF_LOCK(so);
1432         tls = so->so_rcv.sb_tls_info;
1433         if (tls == NULL)
1434                 *modep = TCP_TLS_MODE_NONE;
1435         else
1436                 *modep = tls->mode;
1437         SOCK_RECVBUF_UNLOCK(so);
1438         return (0);
1439 }
1440
1441 /*
1442  * ktls_get_rx_sequence - get the next TCP- and TLS- sequence number.
1443  *
1444  * This function gets information about the next TCP- and TLS-
1445  * sequence number to be processed by the TLS receive worker
1446  * thread. The information is extracted from the given "inpcb"
1447  * structure. The values are stored in host endian format at the two
1448  * given output pointer locations. The TCP sequence number points to
1449  * the beginning of the TLS header.
1450  *
1451  * This function returns zero on success, else a non-zero error code
1452  * is returned.
1453  */
1454 int
1455 ktls_get_rx_sequence(struct inpcb *inp, uint32_t *tcpseq, uint64_t *tlsseq)
1456 {
1457         struct socket *so;
1458         struct tcpcb *tp;
1459
1460         INP_RLOCK(inp);
1461         so = inp->inp_socket;
1462         if (__predict_false(so == NULL)) {
1463                 INP_RUNLOCK(inp);
1464                 return (EINVAL);
1465         }
1466         if (inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) {
1467                 INP_RUNLOCK(inp);
1468                 return (ECONNRESET);
1469         }
1470
1471         tp = intotcpcb(inp);
1472         MPASS(tp != NULL);
1473
1474         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1475         *tcpseq = tp->rcv_nxt - so->so_rcv.sb_tlscc;
1476         *tlsseq = so->so_rcv.sb_tls_seqno;
1477         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1478
1479         INP_RUNLOCK(inp);
1480
1481         return (0);
1482 }
1483
1484 int
1485 ktls_get_tx_mode(struct socket *so, int *modep)
1486 {
1487         struct ktls_session *tls;
1488         struct inpcb *inp __diagused;
1489
1490         if (SOLISTENING(so))
1491                 return (EINVAL);
1492         inp = so->so_pcb;
1493         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1494         SOCK_SENDBUF_LOCK(so);
1495         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1496         if (tls == NULL)
1497                 *modep = TCP_TLS_MODE_NONE;
1498         else
1499                 *modep = tls->mode;
1500         SOCK_SENDBUF_UNLOCK(so);
1501         return (0);
1502 }
1503
1504 /*
1505  * Switch between SW and ifnet TLS sessions as requested.
1506  */
1507 int
1508 ktls_set_tx_mode(struct socket *so, int mode)
1509 {
1510         struct ktls_session *tls, *tls_new;
1511         struct inpcb *inp;
1512         int error;
1513
1514         if (SOLISTENING(so))
1515                 return (EINVAL);
1516         switch (mode) {
1517         case TCP_TLS_MODE_SW:
1518         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
1519                 break;
1520         default:
1521                 return (EINVAL);
1522         }
1523
1524         inp = so->so_pcb;
1525         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1526         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1527         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1528         if (tls == NULL) {
1529                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1530                 return (0);
1531         }
1532
1533         if (tls->mode == mode) {
1534                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1535                 return (0);
1536         }
1537
1538         tls = ktls_hold(tls);
1539         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1540         INP_WUNLOCK(inp);
1541
1542         tls_new = ktls_clone_session(tls, KTLS_TX);
1543
1544         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1545                 error = ktls_try_ifnet(so, tls_new, KTLS_TX, true);
1546         else
1547                 error = ktls_try_sw(so, tls_new, KTLS_TX);
1548         if (error) {
1549                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1550                 ktls_free(tls_new);
1551                 ktls_free(tls);
1552                 INP_WLOCK(inp);
1553                 return (error);
1554         }
1555
1556         error = SOCK_IO_SEND_LOCK(so, SBL_WAIT);
1557         if (error) {
1558                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1559                 ktls_free(tls_new);
1560                 ktls_free(tls);
1561                 INP_WLOCK(inp);
1562                 return (error);
1563         }
1564
1565         /*
1566          * If we raced with another session change, keep the existing
1567          * session.
1568          */
1569         if (tls != so->so_snd.sb_tls_info) {
1570                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1571                 SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1572                 ktls_free(tls_new);
1573                 ktls_free(tls);
1574                 INP_WLOCK(inp);
1575                 return (EBUSY);
1576         }
1577
1578         INP_WLOCK(inp);
1579         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1580         so->so_snd.sb_tls_info = tls_new;
1581         if (tls_new->mode != TCP_TLS_MODE_SW)
1582                 so->so_snd.sb_flags |= SB_TLS_IFNET;
1583         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1584         SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1585
1586         /*
1587          * Drop two references on 'tls'.  The first is for the
1588          * ktls_hold() above.  The second drops the reference from the
1589          * socket buffer.
1590          */
1591         KASSERT(tls->refcount >= 2, ("too few references on old session"));
1592         ktls_free(tls);
1593         ktls_free(tls);
1594
1595         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1596                 counter_u64_add(ktls_switch_to_ifnet, 1);
1597         else
1598                 counter_u64_add(ktls_switch_to_sw, 1);
1599
1600         return (0);
1601 }
1602
1603 /*
1604  * Try to allocate a new TLS receive tag.  This task is scheduled when
1605  * sbappend_ktls_rx detects an input path change.  If a new tag is
1606  * allocated, replace the tag in the TLS session.  If a new tag cannot
1607  * be allocated, let the session fall back to software decryption.
1608  */
1609 static void
1610 ktls_reset_receive_tag(void *context, int pending)
1611 {
1612         union if_snd_tag_alloc_params params;
1613         struct ktls_session *tls;
1614         struct m_snd_tag *mst;
1615         struct inpcb *inp;
1616         struct ifnet *ifp;
1617         struct socket *so;
1618         int error;
1619
1620         MPASS(pending == 1);
1621
1622         tls = context;
1623         so = tls->so;
1624         inp = so->so_pcb;
1625         ifp = NULL;
1626
1627         INP_RLOCK(inp);
1628         if (inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) {
1629                 INP_RUNLOCK(inp);
1630                 goto out;
1631         }
1632
1633         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1634         mst = tls->snd_tag;
1635         tls->snd_tag = NULL;
1636         if (mst != NULL)
1637                 m_snd_tag_rele(mst);
1638
1639         ifp = tls->rx_ifp;
1640         if_ref(ifp);
1641         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1642
1643         params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX;
1644         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
1645         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
1646         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
1647         params.tls_rx.inp = inp;
1648         params.tls_rx.tls = tls;
1649         params.tls_rx.vlan_id = tls->rx_vlan_id;
1650         INP_RUNLOCK(inp);
1651
1652         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
1653                 if ((ifp->if_capenable2 & IFCAP2_RXTLS6) == 0)
1654                         goto out;
1655         } else {
1656                 if ((ifp->if_capenable2 & IFCAP2_RXTLS4) == 0)
1657                         goto out;
1658         }
1659
1660         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, &mst);
1661         if (error == 0) {
1662                 SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1663                 tls->snd_tag = mst;
1664                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1665
1666                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset, 1);
1667         } else {
1668                 /*
1669                  * Just fall back to software decryption if a tag
1670                  * cannot be allocated leaving the connection intact.
1671                  * If a future input path change switches to another
1672                  * interface this connection will resume ifnet TLS.
1673                  */
1674                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_failed, 1);
1675         }
1676
1677 out:
1678         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1679         tls->reset_pending = false;
1680         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1681
1682         if (ifp != NULL)
1683                 if_rele(ifp);
1684         sorele(so);
1685         ktls_free(tls);
1686 }
1687
1688 /*
1689  * Try to allocate a new TLS send tag.  This task is scheduled when
1690  * ip_output detects a route change while trying to transmit a packet
1691  * holding a TLS record.  If a new tag is allocated, replace the tag
1692  * in the TLS session.  Subsequent packets on the connection will use
1693  * the new tag.  If a new tag cannot be allocated, drop the
1694  * connection.
1695  */
1696 static void
1697 ktls_reset_send_tag(void *context, int pending)
1698 {
1699         struct epoch_tracker et;
1700         struct ktls_session *tls;
1701         struct m_snd_tag *old, *new;
1702         struct inpcb *inp;
1703         struct tcpcb *tp;
1704         int error;
1705
1706         MPASS(pending == 1);
1707
1708         tls = context;
1709         inp = tls->inp;
1710
1711         /*
1712          * Free the old tag first before allocating a new one.
1713          * ip[6]_output_send() will treat a NULL send tag the same as
1714          * an ifp mismatch and drop packets until a new tag is
1715          * allocated.
1716          *
1717          * Write-lock the INP when changing tls->snd_tag since
1718          * ip[6]_output_send() holds a read-lock when reading the
1719          * pointer.
1720          */
1721         INP_WLOCK(inp);
1722         old = tls->snd_tag;
1723         tls->snd_tag = NULL;
1724         INP_WUNLOCK(inp);
1725         if (old != NULL)
1726                 m_snd_tag_rele(old);
1727
1728         error = ktls_alloc_snd_tag(inp, tls, true, &new);
1729
1730         if (error == 0) {
1731                 INP_WLOCK(inp);
1732                 tls->snd_tag = new;
1733                 mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1734                 tls->reset_pending = false;
1735                 mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1736                 if (!in_pcbrele_wlocked(inp))
1737                         INP_WUNLOCK(inp);
1738
1739                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset, 1);
1740
1741                 /*
1742                  * XXX: Should we kick tcp_output explicitly now that
1743                  * the send tag is fixed or just rely on timers?
1744                  */
1745         } else {
1746                 NET_EPOCH_ENTER(et);
1747                 INP_WLOCK(inp);
1748                 if (!in_pcbrele_wlocked(inp)) {
1749                         if (!(inp->inp_flags & INP_TIMEWAIT) &&
1750                             !(inp->inp_flags & INP_DROPPED)) {
1751                                 tp = intotcpcb(inp);
1752                                 CURVNET_SET(tp->t_vnet);
1753                                 tp = tcp_drop(tp, ECONNABORTED);
1754                                 CURVNET_RESTORE();
1755                                 if (tp != NULL)
1756                                         INP_WUNLOCK(inp);
1757                                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_dropped, 1);
1758                         } else
1759                                 INP_WUNLOCK(inp);
1760                 }
1761                 NET_EPOCH_EXIT(et);
1762
1763                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_failed, 1);
1764
1765                 /*
1766                  * Leave reset_pending true to avoid future tasks while
1767                  * the socket goes away.
1768                  */
1769         }
1770
1771         ktls_free(tls);
1772 }
1773
1774 void
1775 ktls_input_ifp_mismatch(struct sockbuf *sb, struct ifnet *ifp)
1776 {
1777         struct ktls_session *tls;
1778         struct socket *so;
1779
1780         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1781         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX, ("%s: sockbuf %p isn't TLS RX",
1782             __func__, sb));
1783         so = __containerof(sb, struct socket, so_rcv);
1784
1785         tls = sb->sb_tls_info;
1786         if_rele(tls->rx_ifp);
1787         if_ref(ifp);
1788         tls->rx_ifp = ifp;
1789
1790         /*
1791          * See if we should schedule a task to update the receive tag for
1792          * this session.
1793          */
1794         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1795         if (!tls->reset_pending) {
1796                 (void) ktls_hold(tls);
1797                 soref(so);
1798                 tls->so = so;
1799                 tls->reset_pending = true;
1800                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->reset_tag_task);
1801         }
1802         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1803 }
1804
1805 int
1806 ktls_output_eagain(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls)
1807 {
1808
1809         if (inp == NULL)
1810                 return (ENOBUFS);
1811
1812         INP_LOCK_ASSERT(inp);
1813
1814         /*
1815          * See if we should schedule a task to update the send tag for
1816          * this session.
1817          */
1818         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1819         if (!tls->reset_pending) {
1820                 (void) ktls_hold(tls);
1821                 in_pcbref(inp);
1822                 tls->inp = inp;
1823                 tls->reset_pending = true;
1824                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->reset_tag_task);
1825         }
1826         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1827         return (ENOBUFS);
1828 }
1829
1830 #ifdef RATELIMIT
1831 int
1832 ktls_modify_txrtlmt(struct ktls_session *tls, uint64_t max_pacing_rate)
1833 {
1834         union if_snd_tag_modify_params params = {
1835                 .rate_limit.max_rate = max_pacing_rate,
1836                 .rate_limit.flags = M_NOWAIT,
1837         };
1838         struct m_snd_tag *mst;
1839
1840         /* Can't get to the inp, but it should be locked. */
1841         /* INP_LOCK_ASSERT(inp); */
1842
1843         MPASS(tls->mode == TCP_TLS_MODE_IFNET);
1844
1845         if (tls->snd_tag == NULL) {
1846                 /*
1847                  * Resetting send tag, ignore this change.  The
1848                  * pending reset may or may not see this updated rate
1849                  * in the tcpcb.  If it doesn't, we will just lose
1850                  * this rate change.
1851                  */
1852                 return (0);
1853         }
1854
1855         mst = tls->snd_tag;
1856
1857         MPASS(mst != NULL);
1858         MPASS(mst->sw->type == IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT);
1859
1860         return (mst->sw->snd_tag_modify(mst, &params));
1861 }
1862 #endif
1863 #endif
1864
1865 void
1866 ktls_destroy(struct ktls_session *tls)
1867 {
1868
1869         if (tls->sequential_records) {
1870                 struct mbuf *m, *n;
1871                 int page_count;
1872
1873                 STAILQ_FOREACH_SAFE(m, &tls->pending_records, m_epg_stailq, n) {
1874                         page_count = m->m_epg_enc_cnt;
1875                         while (page_count > 0) {
1876                                 KASSERT(page_count >= m->m_epg_nrdy,
1877                                     ("%s: too few pages", __func__));
1878                                 page_count -= m->m_epg_nrdy;
1879                                 m = m_free(m);
1880                         }
1881                 }
1882         }
1883         ktls_cleanup(tls);
1884         uma_zfree(ktls_session_zone, tls);
1885 }
1886
1887 void
1888 ktls_seq(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m)
1889 {
1890
1891         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
1892                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
1893                     ("ktls_seq: mapped mbuf %p", m));
1894
1895                 m->m_epg_seqno = sb->sb_tls_seqno;
1896                 sb->sb_tls_seqno++;
1897         }
1898 }
1899
1900 /*
1901  * Add TLS framing (headers and trailers) to a chain of mbufs.  Each
1902  * mbuf in the chain must be an unmapped mbuf.  The payload of the
1903  * mbuf must be populated with the payload of each TLS record.
1904  *
1905  * The record_type argument specifies the TLS record type used when
1906  * populating the TLS header.
1907  *
1908  * The enq_count argument on return is set to the number of pages of
1909  * payload data for this entire chain that need to be encrypted via SW
1910  * encryption.  The returned value should be passed to ktls_enqueue
1911  * when scheduling encryption of this chain of mbufs.  To handle the
1912  * special case of empty fragments for TLS 1.0 sessions, an empty
1913  * fragment counts as one page.
1914  */
1915 void
1916 ktls_frame(struct mbuf *top, struct ktls_session *tls, int *enq_cnt,
1917     uint8_t record_type)
1918 {
1919         struct tls_record_layer *tlshdr;
1920         struct mbuf *m;
1921         uint64_t *noncep;
1922         uint16_t tls_len;
1923         int maxlen __diagused;
1924
1925         maxlen = tls->params.max_frame_len;
1926         *enq_cnt = 0;
1927         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next) {
1928                 /*
1929                  * All mbufs in the chain should be TLS records whose
1930                  * payload does not exceed the maximum frame length.
1931                  *
1932                  * Empty TLS 1.0 records are permitted when using CBC.
1933                  */
1934                 KASSERT(m->m_len <= maxlen && m->m_len >= 0 &&
1935                     (m->m_len > 0 || ktls_permit_empty_frames(tls)),
1936                     ("ktls_frame: m %p len %d", m, m->m_len));
1937
1938                 /*
1939                  * TLS frames require unmapped mbufs to store session
1940                  * info.
1941                  */
1942                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
1943                     ("ktls_frame: mapped mbuf %p (top = %p)", m, top));
1944
1945                 tls_len = m->m_len;
1946
1947                 /* Save a reference to the session. */
1948                 m->m_epg_tls = ktls_hold(tls);
1949
1950                 m->m_epg_hdrlen = tls->params.tls_hlen;
1951                 m->m_epg_trllen = tls->params.tls_tlen;
1952                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC) {
1953                         int bs, delta;
1954
1955                         /*
1956                          * AES-CBC pads messages to a multiple of the
1957                          * block size.  Note that the padding is
1958                          * applied after the digest and the encryption
1959                          * is done on the "plaintext || mac || padding".
1960                          * At least one byte of padding is always
1961                          * present.
1962                          *
1963                          * Compute the final trailer length assuming
1964                          * at most one block of padding.
1965                          * tls->params.tls_tlen is the maximum
1966                          * possible trailer length (padding + digest).
1967                          * delta holds the number of excess padding
1968                          * bytes if the maximum were used.  Those
1969                          * extra bytes are removed.
1970                          */
1971                         bs = tls->params.tls_bs;
1972                         delta = (tls_len + tls->params.tls_tlen) & (bs - 1);
1973                         m->m_epg_trllen -= delta;
1974                 }
1975                 m->m_len += m->m_epg_hdrlen + m->m_epg_trllen;
1976
1977                 /* Populate the TLS header. */
1978                 tlshdr = (void *)m->m_epg_hdr;
1979                 tlshdr->tls_vmajor = tls->params.tls_vmajor;
1980
1981                 /*
1982                  * TLS 1.3 masquarades as TLS 1.2 with a record type
1983                  * of TLS_RLTYPE_APP.
1984                  */
1985                 if (tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE &&
1986                     tls->params.tls_vmajor == TLS_MAJOR_VER_ONE) {
1987                         tlshdr->tls_vminor = TLS_MINOR_VER_TWO;
1988                         tlshdr->tls_type = TLS_RLTYPE_APP;
1989                         /* save the real record type for later */
1990                         m->m_epg_record_type = record_type;
1991                         m->m_epg_trail[0] = record_type;
1992                 } else {
1993                         tlshdr->tls_vminor = tls->params.tls_vminor;
1994                         tlshdr->tls_type = record_type;
1995                 }
1996                 tlshdr->tls_length = htons(m->m_len - sizeof(*tlshdr));
1997
1998                 /*
1999                  * Store nonces / explicit IVs after the end of the
2000                  * TLS header.
2001                  *
2002                  * For GCM with TLS 1.2, an 8 byte nonce is copied
2003                  * from the end of the IV.  The nonce is then
2004                  * incremented for use by the next record.
2005                  *
2006                  * For CBC, a random nonce is inserted for TLS 1.1+.
2007                  */
2008                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
2009                     tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO) {
2010                         noncep = (uint64_t *)(tls->params.iv + 8);
2011                         be64enc(tlshdr + 1, *noncep);
2012                         (*noncep)++;
2013                 } else if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC &&
2014                     tls->params.tls_vminor >= TLS_MINOR_VER_ONE)
2015                         arc4rand(tlshdr + 1, AES_BLOCK_LEN, 0);
2016
2017                 /*
2018                  * When using SW encryption, mark the mbuf not ready.
2019                  * It will be marked ready via sbready() after the
2020                  * record has been encrypted.
2021                  *
2022                  * When using ifnet TLS, unencrypted TLS records are
2023                  * sent down the stack to the NIC.
2024                  */
2025                 if (tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW) {
2026                         m->m_flags |= M_NOTREADY;
2027                         if (__predict_false(tls_len == 0)) {
2028                                 /* TLS 1.0 empty fragment. */
2029                                 m->m_epg_nrdy = 1;
2030                         } else
2031                                 m->m_epg_nrdy = m->m_epg_npgs;
2032                         *enq_cnt += m->m_epg_nrdy;
2033                 }
2034         }
2035 }
2036
2037 bool
2038 ktls_permit_empty_frames(struct ktls_session *tls)
2039 {
2040         return (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC &&
2041             tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO);
2042 }
2043
2044 void
2045 ktls_check_rx(struct sockbuf *sb)
2046 {
2047         struct tls_record_layer hdr;
2048         struct ktls_wq *wq;
2049         struct socket *so;
2050         bool running;
2051
2052         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
2053         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX, ("%s: sockbuf %p isn't TLS RX",
2054             __func__, sb));
2055         so = __containerof(sb, struct socket, so_rcv);
2056
2057         if (sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING)
2058                 return;
2059
2060         /* Is there enough queued for a TLS header? */
2061         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr)) {
2062                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc != 0)
2063                         so->so_error = EMSGSIZE;
2064                 return;
2065         }
2066
2067         m_copydata(sb->sb_mtls, 0, sizeof(hdr), (void *)&hdr);
2068
2069         /* Is the entire record queued? */
2070         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr) + ntohs(hdr.tls_length)) {
2071                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0)
2072                         so->so_error = EMSGSIZE;
2073                 return;
2074         }
2075
2076         sb->sb_flags |= SB_TLS_RX_RUNNING;
2077
2078         soref(so);
2079         wq = &ktls_wq[so->so_rcv.sb_tls_info->wq_index];
2080         mtx_lock(&wq->mtx);
2081         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->so_head, so, so_ktls_rx_list);
2082         running = wq->running;
2083         mtx_unlock(&wq->mtx);
2084         if (!running)
2085                 wakeup(wq);
2086         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, 1);
2087 }
2088
2089 static struct mbuf *
2090 ktls_detach_record(struct sockbuf *sb, int len)
2091 {
2092         struct mbuf *m, *n, *top;
2093         int remain;
2094
2095         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
2096         MPASS(len <= sb->sb_tlscc);
2097
2098         /*
2099          * If TLS chain is the exact size of the record,
2100          * just grab the whole record.
2101          */
2102         top = sb->sb_mtls;
2103         if (sb->sb_tlscc == len) {
2104                 sb->sb_mtls = NULL;
2105                 sb->sb_mtlstail = NULL;
2106                 goto out;
2107         }
2108
2109         /*
2110          * While it would be nice to use m_split() here, we need
2111          * to know exactly what m_split() allocates to update the
2112          * accounting, so do it inline instead.
2113          */
2114         remain = len;
2115         for (m = top; remain > m->m_len; m = m->m_next)
2116                 remain -= m->m_len;
2117
2118         /* Easy case: don't have to split 'm'. */
2119         if (remain == m->m_len) {
2120                 sb->sb_mtls = m->m_next;
2121                 if (sb->sb_mtls == NULL)
2122                         sb->sb_mtlstail = NULL;
2123                 m->m_next = NULL;
2124                 goto out;
2125         }
2126
2127         /*
2128          * Need to allocate an mbuf to hold the remainder of 'm'.  Try
2129          * with M_NOWAIT first.
2130          */
2131         n = m_get(M_NOWAIT, MT_DATA);
2132         if (n == NULL) {
2133                 /*
2134                  * Use M_WAITOK with socket buffer unlocked.  If
2135                  * 'sb_mtls' changes while the lock is dropped, return
2136                  * NULL to force the caller to retry.
2137                  */
2138                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2139
2140                 n = m_get(M_WAITOK, MT_DATA);
2141
2142                 SOCKBUF_LOCK(sb);
2143                 if (sb->sb_mtls != top) {
2144                         m_free(n);
2145                         return (NULL);
2146                 }
2147         }
2148         n->m_flags |= (m->m_flags & (M_NOTREADY | M_DECRYPTED));
2149
2150         /* Store remainder in 'n'. */
2151         n->m_len = m->m_len - remain;
2152         if (m->m_flags & M_EXT) {
2153                 n->m_data = m->m_data + remain;
2154                 mb_dupcl(n, m);
2155         } else {
2156                 bcopy(mtod(m, caddr_t) + remain, mtod(n, caddr_t), n->m_len);
2157         }
2158
2159         /* Trim 'm' and update accounting. */
2160         m->m_len -= n->m_len;
2161         sb->sb_tlscc -= n->m_len;
2162         sb->sb_ccc -= n->m_len;
2163
2164         /* Account for 'n'. */
2165         sballoc_ktls_rx(sb, n);
2166
2167         /* Insert 'n' into the TLS chain. */
2168         sb->sb_mtls = n;
2169         n->m_next = m->m_next;
2170         if (sb->sb_mtlstail == m)
2171                 sb->sb_mtlstail = n;
2172
2173         /* Detach the record from the TLS chain. */
2174         m->m_next = NULL;
2175
2176 out:
2177         MPASS(m_length(top, NULL) == len);
2178         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next)
2179                 sbfree_ktls_rx(sb, m);
2180         sb->sb_tlsdcc = len;
2181         sb->sb_ccc += len;
2182         SBCHECK(sb);
2183         return (top);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Determine the length of the trailing zero padding and find the real
2188  * record type in the byte before the padding.
2189  *
2190  * Walking the mbuf chain backwards is clumsy, so another option would
2191  * be to scan forwards remembering the last non-zero byte before the
2192  * trailer.  However, it would be expensive to scan the entire record.
2193  * Instead, find the last non-zero byte of each mbuf in the chain
2194  * keeping track of the relative offset of that nonzero byte.
2195  *
2196  * trail_len is the size of the MAC/tag on input and is set to the
2197  * size of the full trailer including padding and the record type on
2198  * return.
2199  */
2200 static int
2201 tls13_find_record_type(struct ktls_session *tls, struct mbuf *m, int tls_len,
2202     int *trailer_len, uint8_t *record_typep)
2203 {
2204         char *cp;
2205         u_int digest_start, last_offset, m_len, offset;
2206         uint8_t record_type;
2207
2208         digest_start = tls_len - *trailer_len;
2209         last_offset = 0;
2210         offset = 0;
2211         for (; m != NULL && offset < digest_start;
2212              offset += m->m_len, m = m->m_next) {
2213                 /* Don't look for padding in the tag. */
2214                 m_len = min(digest_start - offset, m->m_len);
2215                 cp = mtod(m, char *);
2216
2217                 /* Find last non-zero byte in this mbuf. */
2218                 while (m_len > 0 && cp[m_len - 1] == 0)
2219                         m_len--;
2220                 if (m_len > 0) {
2221                         record_type = cp[m_len - 1];
2222                         last_offset = offset + m_len;
2223                 }
2224         }
2225         if (last_offset < tls->params.tls_hlen)
2226                 return (EBADMSG);
2227
2228         *record_typep = record_type;
2229         *trailer_len = tls_len - last_offset + 1;
2230         return (0);
2231 }
2232
2233 /*
2234  * Check if a mbuf chain is fully decrypted at the given offset and
2235  * length. Returns KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED if all data is
2236  * decrypted. KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED if there is a mix of encrypted
2237  * and decrypted data. Else KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED if all data
2238  * is encrypted.
2239  */
2240 ktls_mbuf_crypto_st_t
2241 ktls_mbuf_crypto_state(struct mbuf *mb, int offset, int len)
2242 {
2243         int m_flags_ored = 0;
2244         int m_flags_anded = -1;
2245
2246         for (; mb != NULL; mb = mb->m_next) {
2247                 if (offset < mb->m_len)
2248                         break;
2249                 offset -= mb->m_len;
2250         }
2251         offset += len;
2252
2253         for (; mb != NULL; mb = mb->m_next) {
2254                 m_flags_ored |= mb->m_flags;
2255                 m_flags_anded &= mb->m_flags;
2256
2257                 if (offset <= mb->m_len)
2258                         break;
2259                 offset -= mb->m_len;
2260         }
2261         MPASS(mb != NULL || offset == 0);
2262
2263         if ((m_flags_ored ^ m_flags_anded) & M_DECRYPTED)
2264                 return (KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED);
2265         else
2266                 return ((m_flags_ored & M_DECRYPTED) ?
2267                     KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED :
2268                     KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED);
2269 }
2270
2271 /*
2272  * ktls_resync_ifnet - get HW TLS RX back on track after packet loss
2273  */
2274 static int
2275 ktls_resync_ifnet(struct socket *so, uint32_t tls_len, uint64_t tls_rcd_num)
2276 {
2277         union if_snd_tag_modify_params params;
2278         struct m_snd_tag *mst;
2279         struct inpcb *inp;
2280         struct tcpcb *tp;
2281
2282         mst = so->so_rcv.sb_tls_info->snd_tag;
2283         if (__predict_false(mst == NULL))
2284                 return (EINVAL);
2285
2286         inp = sotoinpcb(so);
2287         if (__predict_false(inp == NULL))
2288                 return (EINVAL);
2289
2290         INP_RLOCK(inp);
2291         if (inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) {
2292                 INP_RUNLOCK(inp);
2293                 return (ECONNRESET);
2294         }
2295
2296         tp = intotcpcb(inp);
2297         MPASS(tp != NULL);
2298
2299         /* Get the TCP sequence number of the next valid TLS header. */
2300         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
2301         params.tls_rx.tls_hdr_tcp_sn =
2302             tp->rcv_nxt - so->so_rcv.sb_tlscc - tls_len;
2303         params.tls_rx.tls_rec_length = tls_len;
2304         params.tls_rx.tls_seq_number = tls_rcd_num;
2305         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
2306
2307         INP_RUNLOCK(inp);
2308
2309         MPASS(mst->sw->type == IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX);
2310         return (mst->sw->snd_tag_modify(mst, &params));
2311 }
2312
2313 static void
2314 ktls_decrypt(struct socket *so)
2315 {
2316         char tls_header[MBUF_PEXT_HDR_LEN];
2317         struct ktls_session *tls;
2318         struct sockbuf *sb;
2319         struct tls_record_layer *hdr;
2320         struct tls_get_record tgr;
2321         struct mbuf *control, *data, *m;
2322         ktls_mbuf_crypto_st_t state;
2323         uint64_t seqno;
2324         int error, remain, tls_len, trail_len;
2325         bool tls13;
2326         uint8_t vminor, record_type;
2327
2328         hdr = (struct tls_record_layer *)tls_header;
2329         sb = &so->so_rcv;
2330         SOCKBUF_LOCK(sb);
2331         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING,
2332             ("%s: socket %p not running", __func__, so));
2333
2334         tls = sb->sb_tls_info;
2335         MPASS(tls != NULL);
2336
2337         tls13 = (tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE);
2338         if (tls13)
2339                 vminor = TLS_MINOR_VER_TWO;
2340         else
2341                 vminor = tls->params.tls_vminor;
2342         for (;;) {
2343                 /* Is there enough queued for a TLS header? */
2344                 if (sb->sb_tlscc < tls->params.tls_hlen)
2345                         break;
2346
2347                 m_copydata(sb->sb_mtls, 0, tls->params.tls_hlen, tls_header);
2348                 tls_len = sizeof(*hdr) + ntohs(hdr->tls_length);
2349
2350                 if (hdr->tls_vmajor != tls->params.tls_vmajor ||
2351                     hdr->tls_vminor != vminor)
2352                         error = EINVAL;
2353                 else if (tls13 && hdr->tls_type != TLS_RLTYPE_APP)
2354                         error = EINVAL;
2355                 else if (tls_len < tls->params.tls_hlen || tls_len >
2356                     tls->params.tls_hlen + TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2 +
2357                     tls->params.tls_tlen)
2358                         error = EMSGSIZE;
2359                 else
2360                         error = 0;
2361                 if (__predict_false(error != 0)) {
2362                         /*
2363                          * We have a corrupted record and are likely
2364                          * out of sync.  The connection isn't
2365                          * recoverable at this point, so abort it.
2366                          */
2367                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2368                         counter_u64_add(ktls_offload_corrupted_records, 1);
2369
2370                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2371                         so->so_proto->pr_abort(so);
2372                         so->so_error = error;
2373                         CURVNET_RESTORE();
2374                         goto deref;
2375                 }
2376
2377                 /* Is the entire record queued? */
2378                 if (sb->sb_tlscc < tls_len)
2379                         break;
2380
2381                 /*
2382                  * Split out the portion of the mbuf chain containing
2383                  * this TLS record.
2384                  */
2385                 data = ktls_detach_record(sb, tls_len);
2386                 if (data == NULL)
2387                         continue;
2388                 MPASS(sb->sb_tlsdcc == tls_len);
2389
2390                 seqno = sb->sb_tls_seqno;
2391                 sb->sb_tls_seqno++;
2392                 SBCHECK(sb);
2393                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2394
2395                 /* get crypto state for this TLS record */
2396                 state = ktls_mbuf_crypto_state(data, 0, tls_len);
2397
2398                 switch (state) {
2399                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED:
2400                         error = ktls_ocf_recrypt(tls, hdr, data, seqno);
2401                         if (error)
2402                                 break;
2403                         /* FALLTHROUGH */
2404                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED:
2405                         error = ktls_ocf_decrypt(tls, hdr, data, seqno,
2406                             &trail_len);
2407                         if (__predict_true(error == 0)) {
2408                                 if (tls13) {
2409                                         error = tls13_find_record_type(tls, data,
2410                                             tls_len, &trail_len, &record_type);
2411                                 } else {
2412                                         record_type = hdr->tls_type;
2413                                 }
2414                         }
2415                         break;
2416                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED:
2417                         /*
2418                          * NIC TLS is only supported for AEAD
2419                          * ciphersuites which used a fixed sized
2420                          * trailer.
2421                          */
2422                         if (tls13) {
2423                                 trail_len = tls->params.tls_tlen - 1;
2424                                 error = tls13_find_record_type(tls, data,
2425                                     tls_len, &trail_len, &record_type);
2426                         } else {
2427                                 trail_len = tls->params.tls_tlen;
2428                                 error = 0;
2429                                 record_type = hdr->tls_type;
2430                         }
2431                         break;
2432                 default:
2433                         error = EINVAL;
2434                         break;
2435                 }
2436                 if (error) {
2437                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2438
2439                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2440                         if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
2441                                 /*
2442                                  * sbcut/drop/flush discarded these
2443                                  * mbufs.
2444                                  */
2445                                 m_freem(data);
2446                                 break;
2447                         }
2448
2449                         /*
2450                          * Drop this TLS record's data, but keep
2451                          * decrypting subsequent records.
2452                          */
2453                         sb->sb_ccc -= tls_len;
2454                         sb->sb_tlsdcc = 0;
2455
2456                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2457                         so->so_error = EBADMSG;
2458                         sorwakeup_locked(so);
2459                         CURVNET_RESTORE();
2460
2461                         m_freem(data);
2462
2463                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2464                         continue;
2465                 }
2466
2467                 /* Allocate the control mbuf. */
2468                 memset(&tgr, 0, sizeof(tgr));
2469                 tgr.tls_type = record_type;
2470                 tgr.tls_vmajor = hdr->tls_vmajor;
2471                 tgr.tls_vminor = hdr->tls_vminor;
2472                 tgr.tls_length = htobe16(tls_len - tls->params.tls_hlen -
2473                     trail_len);
2474                 control = sbcreatecontrol(&tgr, sizeof(tgr),
2475                     TLS_GET_RECORD, IPPROTO_TCP, M_WAITOK);
2476
2477                 SOCKBUF_LOCK(sb);
2478                 if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
2479                         /* sbcut/drop/flush discarded these mbufs. */
2480                         MPASS(sb->sb_tlscc == 0);
2481                         m_freem(data);
2482                         m_freem(control);
2483                         break;
2484                 }
2485
2486                 /*
2487                  * Clear the 'dcc' accounting in preparation for
2488                  * adding the decrypted record.
2489                  */
2490                 sb->sb_ccc -= tls_len;
2491                 sb->sb_tlsdcc = 0;
2492                 SBCHECK(sb);
2493
2494                 /* If there is no payload, drop all of the data. */
2495                 if (tgr.tls_length == htobe16(0)) {
2496                         m_freem(data);
2497                         data = NULL;
2498                 } else {
2499                         /* Trim header. */
2500                         remain = tls->params.tls_hlen;
2501                         while (remain > 0) {
2502                                 if (data->m_len > remain) {
2503                                         data->m_data += remain;
2504                                         data->m_len -= remain;
2505                                         break;
2506                                 }
2507                                 remain -= data->m_len;
2508                                 data = m_free(data);
2509                         }
2510
2511                         /* Trim trailer and clear M_NOTREADY. */
2512                         remain = be16toh(tgr.tls_length);
2513                         m = data;
2514                         for (m = data; remain > m->m_len; m = m->m_next) {
2515                                 m->m_flags &= ~(M_NOTREADY | M_DECRYPTED);
2516                                 remain -= m->m_len;
2517                         }
2518                         m->m_len = remain;
2519                         m_freem(m->m_next);
2520                         m->m_next = NULL;
2521                         m->m_flags &= ~(M_NOTREADY | M_DECRYPTED);
2522
2523                         /* Set EOR on the final mbuf. */
2524                         m->m_flags |= M_EOR;
2525                 }
2526
2527                 sbappendcontrol_locked(sb, data, control, 0);
2528
2529                 if (__predict_false(state != KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED)) {
2530                         sb->sb_flags |= SB_TLS_RX_RESYNC;
2531                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2532                         ktls_resync_ifnet(so, tls_len, seqno);
2533                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2534                 } else if (__predict_false(sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RESYNC)) {
2535                         sb->sb_flags &= ~SB_TLS_RX_RESYNC;
2536                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2537                         ktls_resync_ifnet(so, 0, seqno);
2538                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2539                 }
2540         }
2541
2542         sb->sb_flags &= ~SB_TLS_RX_RUNNING;
2543
2544         if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc > 0)
2545                 so->so_error = EMSGSIZE;
2546
2547         sorwakeup_locked(so);
2548
2549 deref:
2550         SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(sb);
2551
2552         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2553         sorele(so);
2554         CURVNET_RESTORE();
2555 }
2556
2557 void
2558 ktls_enqueue_to_free(struct mbuf *m)
2559 {
2560         struct ktls_wq *wq;
2561         bool running;
2562
2563         /* Mark it for freeing. */
2564         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_2FREE;
2565         wq = &ktls_wq[m->m_epg_tls->wq_index];
2566         mtx_lock(&wq->mtx);
2567         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2568         running = wq->running;
2569         mtx_unlock(&wq->mtx);
2570         if (!running)
2571                 wakeup(wq);
2572 }
2573
2574 static void *
2575 ktls_buffer_alloc(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *m)
2576 {
2577         void *buf;
2578         int domain, running;
2579
2580         if (m->m_epg_npgs <= 2)
2581                 return (NULL);
2582         if (ktls_buffer_zone == NULL)
2583                 return (NULL);
2584         if ((u_int)(ticks - wq->lastallocfail) < hz) {
2585                 /*
2586                  * Rate-limit allocation attempts after a failure.
2587                  * ktls_buffer_import() will acquire a per-domain mutex to check
2588                  * the free page queues and may fail consistently if memory is
2589                  * fragmented.
2590                  */
2591                 return (NULL);
2592         }
2593         buf = uma_zalloc(ktls_buffer_zone, M_NOWAIT | M_NORECLAIM);
2594         if (buf == NULL) {
2595                 domain = PCPU_GET(domain);
2596                 wq->lastallocfail = ticks;
2597
2598                 /*
2599                  * Note that this check is "racy", but the races are
2600                  * harmless, and are either a spurious wakeup if
2601                  * multiple threads fail allocations before the alloc
2602                  * thread wakes, or waiting an extra second in case we
2603                  * see an old value of running == true.
2604                  */
2605                 if (!VM_DOMAIN_EMPTY(domain)) {
2606                         running = atomic_load_int(&ktls_domains[domain].alloc_td.running);
2607                         if (!running)
2608                                 wakeup(&ktls_domains[domain].alloc_td);
2609                 }
2610         }
2611         return (buf);
2612 }
2613
2614 static int
2615 ktls_encrypt_record(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *m,
2616     struct ktls_session *tls, struct ktls_ocf_encrypt_state *state)
2617 {
2618         vm_page_t pg;
2619         int error, i, len, off;
2620
2621         KASSERT((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) == (M_EXTPG | M_NOTREADY),
2622             ("%p not unready & nomap mbuf\n", m));
2623         KASSERT(ptoa(m->m_epg_npgs) <= ktls_maxlen,
2624             ("page count %d larger than maximum frame length %d", m->m_epg_npgs,
2625             ktls_maxlen));
2626
2627         /* Anonymous mbufs are encrypted in place. */
2628         if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) != 0)
2629                 return (ktls_ocf_encrypt(state, tls, m, NULL, 0));
2630
2631         /*
2632          * For file-backed mbufs (from sendfile), anonymous wired
2633          * pages are allocated and used as the encryption destination.
2634          */
2635         if ((state->cbuf = ktls_buffer_alloc(wq, m)) != NULL) {
2636                 len = ptoa(m->m_epg_npgs - 1) + m->m_epg_last_len -
2637                     m->m_epg_1st_off;
2638                 state->dst_iov[0].iov_base = (char *)state->cbuf +
2639                     m->m_epg_1st_off;
2640                 state->dst_iov[0].iov_len = len;
2641                 state->parray[0] = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)state->cbuf);
2642                 i = 1;
2643         } else {
2644                 off = m->m_epg_1st_off;
2645                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++, off = 0) {
2646                         pg = vm_page_alloc_noobj(VM_ALLOC_NODUMP |
2647                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
2648                         len = m_epg_pagelen(m, i, off);
2649                         state->parray[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(pg);
2650                         state->dst_iov[i].iov_base =
2651                             (char *)PHYS_TO_DMAP(state->parray[i]) + off;
2652                         state->dst_iov[i].iov_len = len;
2653                 }
2654         }
2655         KASSERT(i + 1 <= nitems(state->dst_iov), ("dst_iov is too small"));
2656         state->dst_iov[i].iov_base = m->m_epg_trail;
2657         state->dst_iov[i].iov_len = m->m_epg_trllen;
2658
2659         error = ktls_ocf_encrypt(state, tls, m, state->dst_iov, i + 1);
2660
2661         if (__predict_false(error != 0)) {
2662                 /* Free the anonymous pages. */
2663                 if (state->cbuf != NULL)
2664                         uma_zfree(ktls_buffer_zone, state->cbuf);
2665                 else {
2666                         for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++) {
2667                                 pg = PHYS_TO_VM_PAGE(state->parray[i]);
2668                                 (void)vm_page_unwire_noq(pg);
2669                                 vm_page_free(pg);
2670                         }
2671                 }
2672         }
2673         return (error);
2674 }
2675
2676 /* Number of TLS records in a batch passed to ktls_enqueue(). */
2677 static u_int
2678 ktls_batched_records(struct mbuf *m)
2679 {
2680         int page_count, records;
2681
2682         records = 0;
2683         page_count = m->m_epg_enc_cnt;
2684         while (page_count > 0) {
2685                 records++;
2686                 page_count -= m->m_epg_nrdy;
2687                 m = m->m_next;
2688         }
2689         KASSERT(page_count == 0, ("%s: mismatched page count", __func__));
2690         return (records);
2691 }
2692
2693 void
2694 ktls_enqueue(struct mbuf *m, struct socket *so, int page_count)
2695 {
2696         struct ktls_session *tls;
2697         struct ktls_wq *wq;
2698         int queued;
2699         bool running;
2700
2701         KASSERT(((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) ==
2702             (M_EXTPG | M_NOTREADY)),
2703             ("ktls_enqueue: %p not unready & nomap mbuf\n", m));
2704         KASSERT(page_count != 0, ("enqueueing TLS mbuf with zero page count"));
2705
2706         KASSERT(m->m_epg_tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW, ("!SW TLS mbuf"));
2707
2708         m->m_epg_enc_cnt = page_count;
2709
2710         /*
2711          * Save a pointer to the socket.  The caller is responsible
2712          * for taking an additional reference via soref().
2713          */
2714         m->m_epg_so = so;
2715
2716         queued = 1;
2717         tls = m->m_epg_tls;
2718         wq = &ktls_wq[tls->wq_index];
2719         mtx_lock(&wq->mtx);
2720         if (__predict_false(tls->sequential_records)) {
2721                 /*
2722                  * For TLS 1.0, records must be encrypted
2723                  * sequentially.  For a given connection, all records
2724                  * queued to the associated work queue are processed
2725                  * sequentially.  However, sendfile(2) might complete
2726                  * I/O requests spanning multiple TLS records out of
2727                  * order.  Here we ensure TLS records are enqueued to
2728                  * the work queue in FIFO order.
2729                  *
2730                  * tls->next_seqno holds the sequence number of the
2731                  * next TLS record that should be enqueued to the work
2732                  * queue.  If this next record is not tls->next_seqno,
2733                  * it must be a future record, so insert it, sorted by
2734                  * TLS sequence number, into tls->pending_records and
2735                  * return.
2736                  *
2737                  * If this TLS record matches tls->next_seqno, place
2738                  * it in the work queue and then check
2739                  * tls->pending_records to see if any
2740                  * previously-queued records are now ready for
2741                  * encryption.
2742                  */
2743                 if (m->m_epg_seqno != tls->next_seqno) {
2744                         struct mbuf *n, *p;
2745
2746                         p = NULL;
2747                         STAILQ_FOREACH(n, &tls->pending_records, m_epg_stailq) {
2748                                 if (n->m_epg_seqno > m->m_epg_seqno)
2749                                         break;
2750                                 p = n;
2751                         }
2752                         if (n == NULL)
2753                                 STAILQ_INSERT_TAIL(&tls->pending_records, m,
2754                                     m_epg_stailq);
2755                         else if (p == NULL)
2756                                 STAILQ_INSERT_HEAD(&tls->pending_records, m,
2757                                     m_epg_stailq);
2758                         else
2759                                 STAILQ_INSERT_AFTER(&tls->pending_records, p, m,
2760                                     m_epg_stailq);
2761                         mtx_unlock(&wq->mtx);
2762                         counter_u64_add(ktls_cnt_tx_pending, 1);
2763                         return;
2764                 }
2765
2766                 tls->next_seqno += ktls_batched_records(m);
2767                 STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2768
2769                 while (!STAILQ_EMPTY(&tls->pending_records)) {
2770                         struct mbuf *n;
2771
2772                         n = STAILQ_FIRST(&tls->pending_records);
2773                         if (n->m_epg_seqno != tls->next_seqno)
2774                                 break;
2775
2776                         queued++;
2777                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&tls->pending_records, m_epg_stailq);
2778                         tls->next_seqno += ktls_batched_records(n);
2779                         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, n, m_epg_stailq);
2780                 }
2781                 counter_u64_add(ktls_cnt_tx_pending, -(queued - 1));
2782         } else
2783                 STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2784
2785         running = wq->running;
2786         mtx_unlock(&wq->mtx);
2787         if (!running)
2788                 wakeup(wq);
2789         counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, queued);
2790 }
2791
2792 /*
2793  * Once a file-backed mbuf (from sendfile) has been encrypted, free
2794  * the pages from the file and replace them with the anonymous pages
2795  * allocated in ktls_encrypt_record().
2796  */
2797 static void
2798 ktls_finish_nonanon(struct mbuf *m, struct ktls_ocf_encrypt_state *state)
2799 {
2800         int i;
2801
2802         MPASS((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0);
2803
2804         /* Free the old pages. */
2805         m->m_ext.ext_free(m);
2806
2807         /* Replace them with the new pages. */
2808         if (state->cbuf != NULL) {
2809                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2810                         m->m_epg_pa[i] = state->parray[0] + ptoa(i);
2811
2812                 /* Contig pages should go back to the cache. */
2813                 m->m_ext.ext_free = ktls_free_mext_contig;
2814         } else {
2815                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2816                         m->m_epg_pa[i] = state->parray[i];
2817
2818                 /* Use the basic free routine. */
2819                 m->m_ext.ext_free = mb_free_mext_pgs;
2820         }
2821
2822         /* Pages are now writable. */
2823         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_ANON;
2824 }
2825
2826 static __noinline void
2827 ktls_encrypt(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *top)
2828 {
2829         struct ktls_ocf_encrypt_state state;
2830         struct ktls_session *tls;
2831         struct socket *so;
2832         struct mbuf *m;
2833         int error, npages, total_pages;
2834
2835         so = top->m_epg_so;
2836         tls = top->m_epg_tls;
2837         KASSERT(tls != NULL, ("tls = NULL, top = %p\n", top));
2838         KASSERT(so != NULL, ("so = NULL, top = %p\n", top));
2839 #ifdef INVARIANTS
2840         top->m_epg_so = NULL;
2841 #endif
2842         total_pages = top->m_epg_enc_cnt;
2843         npages = 0;
2844
2845         /*
2846          * Encrypt the TLS records in the chain of mbufs starting with
2847          * 'top'.  'total_pages' gives us a total count of pages and is
2848          * used to know when we have finished encrypting the TLS
2849          * records originally queued with 'top'.
2850          *
2851          * NB: These mbufs are queued in the socket buffer and
2852          * 'm_next' is traversing the mbufs in the socket buffer.  The
2853          * socket buffer lock is not held while traversing this chain.
2854          * Since the mbufs are all marked M_NOTREADY their 'm_next'
2855          * pointers should be stable.  However, the 'm_next' of the
2856          * last mbuf encrypted is not necessarily NULL.  It can point
2857          * to other mbufs appended while 'top' was on the TLS work
2858          * queue.
2859          *
2860          * Each mbuf holds an entire TLS record.
2861          */
2862         error = 0;
2863         for (m = top; npages != total_pages; m = m->m_next) {
2864                 KASSERT(m->m_epg_tls == tls,
2865                     ("different TLS sessions in a single mbuf chain: %p vs %p",
2866                     tls, m->m_epg_tls));
2867                 KASSERT(npages + m->m_epg_npgs <= total_pages,
2868                     ("page count mismatch: top %p, total_pages %d, m %p", top,
2869                     total_pages, m));
2870
2871                 error = ktls_encrypt_record(wq, m, tls, &state);
2872                 if (error) {
2873                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2874                         break;
2875                 }
2876
2877                 if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0)
2878                         ktls_finish_nonanon(m, &state);
2879
2880                 npages += m->m_epg_nrdy;
2881
2882                 /*
2883                  * Drop a reference to the session now that it is no
2884                  * longer needed.  Existing code depends on encrypted
2885                  * records having no associated session vs
2886                  * yet-to-be-encrypted records having an associated
2887                  * session.
2888                  */
2889                 m->m_epg_tls = NULL;
2890                 ktls_free(tls);
2891         }
2892
2893         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2894         if (error == 0) {
2895                 (void)so->so_proto->pr_ready(so, top, npages);
2896         } else {
2897                 so->so_proto->pr_abort(so);
2898                 so->so_error = EIO;
2899                 mb_free_notready(top, total_pages);
2900         }
2901
2902         sorele(so);
2903         CURVNET_RESTORE();
2904 }
2905
2906 void
2907 ktls_encrypt_cb(struct ktls_ocf_encrypt_state *state, int error)
2908 {
2909         struct ktls_session *tls;
2910         struct socket *so;
2911         struct mbuf *m;
2912         int npages;
2913
2914         m = state->m;
2915
2916         if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0)
2917                 ktls_finish_nonanon(m, state);
2918
2919         so = state->so;
2920         free(state, M_KTLS);
2921
2922         /*
2923          * Drop a reference to the session now that it is no longer
2924          * needed.  Existing code depends on encrypted records having
2925          * no associated session vs yet-to-be-encrypted records having
2926          * an associated session.
2927          */
2928         tls = m->m_epg_tls;
2929         m->m_epg_tls = NULL;
2930         ktls_free(tls);
2931
2932         if (error != 0)
2933                 counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2934
2935         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2936         npages = m->m_epg_nrdy;
2937
2938         if (error == 0) {
2939                 (void)so->so_proto->pr_ready(so, m, npages);
2940         } else {
2941                 so->so_proto->pr_abort(so);
2942                 so->so_error = EIO;
2943                 mb_free_notready(m, npages);
2944         }
2945
2946         sorele(so);
2947         CURVNET_RESTORE();
2948 }
2949
2950 /*
2951  * Similar to ktls_encrypt, but used with asynchronous OCF backends
2952  * (coprocessors) where encryption does not use host CPU resources and
2953  * it can be beneficial to queue more requests than CPUs.
2954  */
2955 static __noinline void
2956 ktls_encrypt_async(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *top)
2957 {
2958         struct ktls_ocf_encrypt_state *state;
2959         struct ktls_session *tls;
2960         struct socket *so;
2961         struct mbuf *m, *n;
2962         int error, mpages, npages, total_pages;
2963
2964         so = top->m_epg_so;
2965         tls = top->m_epg_tls;
2966         KASSERT(tls != NULL, ("tls = NULL, top = %p\n", top));
2967         KASSERT(so != NULL, ("so = NULL, top = %p\n", top));
2968 #ifdef INVARIANTS
2969         top->m_epg_so = NULL;
2970 #endif
2971         total_pages = top->m_epg_enc_cnt;
2972         npages = 0;
2973
2974         error = 0;
2975         for (m = top; npages != total_pages; m = n) {
2976                 KASSERT(m->m_epg_tls == tls,
2977                     ("different TLS sessions in a single mbuf chain: %p vs %p",
2978                     tls, m->m_epg_tls));
2979                 KASSERT(npages + m->m_epg_npgs <= total_pages,
2980                     ("page count mismatch: top %p, total_pages %d, m %p", top,
2981                     total_pages, m));
2982
2983                 state = malloc(sizeof(*state), M_KTLS, M_WAITOK | M_ZERO);
2984                 soref(so);
2985                 state->so = so;
2986                 state->m = m;
2987
2988                 mpages = m->m_epg_nrdy;
2989                 n = m->m_next;
2990
2991                 error = ktls_encrypt_record(wq, m, tls, state);
2992                 if (error) {
2993                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2994                         free(state, M_KTLS);
2995                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2996                         sorele(so);
2997                         CURVNET_RESTORE();
2998                         break;
2999                 }
3000
3001                 npages += mpages;
3002         }
3003
3004         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3005         if (error != 0) {
3006                 so->so_proto->pr_abort(so);
3007                 so->so_error = EIO;
3008                 mb_free_notready(m, total_pages - npages);
3009         }
3010
3011         sorele(so);
3012         CURVNET_RESTORE();
3013 }
3014
3015 static int
3016 ktls_bind_domain(int domain)
3017 {
3018         int error;
3019
3020         error = cpuset_setthread(curthread->td_tid, &cpuset_domain[domain]);
3021         if (error != 0)
3022                 return (error);
3023         curthread->td_domain.dr_policy = DOMAINSET_PREF(domain);
3024         return (0);
3025 }
3026
3027 static void
3028 ktls_alloc_thread(void *ctx)
3029 {
3030         struct ktls_domain_info *ktls_domain = ctx;
3031         struct ktls_alloc_thread *sc = &ktls_domain->alloc_td;
3032         void **buf;
3033         struct sysctl_oid *oid;
3034         char name[80];
3035         int domain, error, i, nbufs;
3036
3037         domain = ktls_domain - ktls_domains;
3038         if (bootverbose)
3039                 printf("Starting KTLS alloc thread for domain %d\n", domain);
3040         error = ktls_bind_domain(domain);
3041         if (error)
3042                 printf("Unable to bind KTLS alloc thread for domain %d: error %d\n",
3043                     domain, error);
3044         snprintf(name, sizeof(name), "domain%d", domain);
3045         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_kern_ipc_tls), OID_AUTO,
3046             name, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
3047         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "allocs",
3048             CTLFLAG_RD,  &sc->allocs, 0, "buffers allocated");
3049         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "wakeups",
3050             CTLFLAG_RD,  &sc->wakeups, 0, "thread wakeups");
3051         SYSCTL_ADD_INT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "running",
3052             CTLFLAG_RD,  &sc->running, 0, "thread running");
3053
3054         buf = NULL;
3055         nbufs = 0;
3056         for (;;) {
3057                 atomic_store_int(&sc->running, 0);
3058                 tsleep(sc, PZERO | PNOLOCK, "-",  0);
3059                 atomic_store_int(&sc->running, 1);
3060                 sc->wakeups++;
3061                 if (nbufs != ktls_max_alloc) {
3062                         free(buf, M_KTLS);
3063                         nbufs = atomic_load_int(&ktls_max_alloc);
3064                         buf = malloc(sizeof(void *) * nbufs, M_KTLS,
3065                             M_WAITOK | M_ZERO);
3066                 }
3067                 /*
3068                  * Below we allocate nbufs with different allocation
3069                  * flags than we use when allocating normally during
3070                  * encryption in the ktls worker thread.  We specify
3071                  * M_NORECLAIM in the worker thread. However, we omit
3072                  * that flag here and add M_WAITOK so that the VM
3073                  * system is permitted to perform expensive work to
3074                  * defragment memory.  We do this here, as it does not
3075                  * matter if this thread blocks.  If we block a ktls
3076                  * worker thread, we risk developing backlogs of
3077                  * buffers to be encrypted, leading to surges of
3078                  * traffic and potential NIC output drops.
3079                  */
3080                 for (i = 0; i < nbufs; i++) {
3081                         buf[i] = uma_zalloc(ktls_buffer_zone, M_WAITOK);
3082                         sc->allocs++;
3083                 }
3084                 for (i = 0; i < nbufs; i++) {
3085                         uma_zfree(ktls_buffer_zone, buf[i]);
3086                         buf[i] = NULL;
3087                 }
3088         }
3089 }
3090
3091 static void
3092 ktls_work_thread(void *ctx)
3093 {
3094         struct ktls_wq *wq = ctx;
3095         struct mbuf *m, *n;
3096         struct socket *so, *son;
3097         STAILQ_HEAD(, mbuf) local_m_head;
3098         STAILQ_HEAD(, socket) local_so_head;
3099         int cpu;
3100
3101         cpu = wq - ktls_wq;
3102         if (bootverbose)
3103                 printf("Starting KTLS worker thread for CPU %d\n", cpu);
3104
3105         /*
3106          * Bind to a core.  If ktls_bind_threads is > 1, then
3107          * we bind to the NUMA domain instead.
3108          */
3109         if (ktls_bind_threads) {
3110                 int error;
3111
3112                 if (ktls_bind_threads > 1) {
3113                         struct pcpu *pc = pcpu_find(cpu);
3114
3115                         error = ktls_bind_domain(pc->pc_domain);
3116                 } else {
3117                         cpuset_t mask;
3118
3119                         CPU_SETOF(cpu, &mask);
3120                         error = cpuset_setthread(curthread->td_tid, &mask);
3121                 }
3122                 if (error)
3123                         printf("Unable to bind KTLS worker thread for CPU %d: error %d\n",
3124                                 cpu, error);
3125         }
3126 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
3127         fpu_kern_thread(0);
3128 #endif
3129         for (;;) {
3130                 mtx_lock(&wq->mtx);
3131                 while (STAILQ_EMPTY(&wq->m_head) &&
3132                     STAILQ_EMPTY(&wq->so_head)) {
3133                         wq->running = false;
3134                         mtx_sleep(wq, &wq->mtx, 0, "-", 0);
3135                         wq->running = true;
3136                 }
3137
3138                 STAILQ_INIT(&local_m_head);
3139                 STAILQ_CONCAT(&local_m_head, &wq->m_head);
3140                 STAILQ_INIT(&local_so_head);
3141                 STAILQ_CONCAT(&local_so_head, &wq->so_head);
3142                 mtx_unlock(&wq->mtx);
3143
3144                 STAILQ_FOREACH_SAFE(m, &local_m_head, m_epg_stailq, n) {
3145                         if (m->m_epg_flags & EPG_FLAG_2FREE) {
3146                                 ktls_free(m->m_epg_tls);
3147                                 m_free_raw(m);
3148                         } else {
3149                                 if (m->m_epg_tls->sync_dispatch)
3150                                         ktls_encrypt(wq, m);
3151                                 else
3152                                         ktls_encrypt_async(wq, m);
3153                                 counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, -1);
3154                         }
3155                 }
3156
3157                 STAILQ_FOREACH_SAFE(so, &local_so_head, so_ktls_rx_list, son) {
3158                         ktls_decrypt(so);
3159                         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, -1);
3160                 }
3161         }
3162 }
3163
3164 #if defined(INET) || defined(INET6)
3165 static void
3166 ktls_disable_ifnet_help(void *context, int pending __unused)
3167 {
3168         struct ktls_session *tls;
3169         struct inpcb *inp;
3170         struct tcpcb *tp;
3171         struct socket *so;
3172         int err;
3173
3174         tls = context;
3175         inp = tls->inp;
3176         if (inp == NULL)
3177                 return;
3178         INP_WLOCK(inp);
3179         so = inp->inp_socket;
3180         MPASS(so != NULL);
3181         if (inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) {
3182                 goto out;
3183         }
3184
3185         if (so->so_snd.sb_tls_info != NULL)
3186                 err = ktls_set_tx_mode(so, TCP_TLS_MODE_SW);
3187         else
3188                 err = ENXIO;
3189         if (err == 0) {
3190                 counter_u64_add(ktls_ifnet_disable_ok, 1);
3191                 /* ktls_set_tx_mode() drops inp wlock, so recheck flags */
3192                 if ((inp->inp_flags & (INP_TIMEWAIT | INP_DROPPED)) == 0 &&
3193                     (tp = intotcpcb(inp)) != NULL &&
3194                     tp->t_fb->tfb_hwtls_change != NULL)
3195                         (*tp->t_fb->tfb_hwtls_change)(tp, 0);
3196         } else {
3197                 counter_u64_add(ktls_ifnet_disable_fail, 1);
3198         }
3199
3200 out:
3201         sorele(so);
3202         if (!in_pcbrele_wlocked(inp))
3203                 INP_WUNLOCK(inp);
3204         ktls_free(tls);
3205 }
3206
3207 /*
3208  * Called when re-transmits are becoming a substantial portion of the
3209  * sends on this connection.  When this happens, we transition the
3210  * connection to software TLS.  This is needed because most inline TLS
3211  * NICs keep crypto state only for in-order transmits.  This means
3212  * that to handle a TCP rexmit (which is out-of-order), the NIC must
3213  * re-DMA the entire TLS record up to and including the current
3214  * segment.  This means that when re-transmitting the last ~1448 byte
3215  * segment of a 16KB TLS record, we could wind up re-DMA'ing an order
3216  * of magnitude more data than we are sending.  This can cause the
3217  * PCIe link to saturate well before the network, which can cause
3218  * output drops, and a general loss of capacity.
3219  */
3220 void
3221 ktls_disable_ifnet(void *arg)
3222 {
3223         struct tcpcb *tp;
3224         struct inpcb *inp;
3225         struct socket *so;
3226         struct ktls_session *tls;
3227
3228         tp = arg;
3229         inp = tp->t_inpcb;
3230         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
3231         so = inp->inp_socket;
3232         SOCK_LOCK(so);
3233         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
3234         if (tls->disable_ifnet_pending) {
3235                 SOCK_UNLOCK(so);
3236                 return;
3237         }
3238
3239         /*
3240          * note that disable_ifnet_pending is never cleared; disabling
3241          * ifnet can only be done once per session, so we never want
3242          * to do it again
3243          */
3244
3245         (void)ktls_hold(tls);
3246         in_pcbref(inp);
3247         soref(so);
3248         tls->disable_ifnet_pending = true;
3249         tls->inp = inp;
3250         SOCK_UNLOCK(so);
3251         TASK_INIT(&tls->disable_ifnet_task, 0, ktls_disable_ifnet_help, tls);
3252         (void)taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->disable_ifnet_task);
3253 }
3254 #endif