]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/uipc_ktls.c
Merge llvm-project main llvmorg-18-init-18359-g93248729cfae
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / uipc_ktls.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 2014-2019 Netflix Inc.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
25  * SUCH DAMAGE.
26  */
27
28 #include <sys/cdefs.h>
29 #include "opt_inet.h"
30 #include "opt_inet6.h"
31 #include "opt_kern_tls.h"
32 #include "opt_ratelimit.h"
33 #include "opt_rss.h"
34
35 #include <sys/param.h>
36 #include <sys/kernel.h>
37 #include <sys/domainset.h>
38 #include <sys/endian.h>
39 #include <sys/ktls.h>
40 #include <sys/lock.h>
41 #include <sys/mbuf.h>
42 #include <sys/mutex.h>
43 #include <sys/rmlock.h>
44 #include <sys/proc.h>
45 #include <sys/protosw.h>
46 #include <sys/refcount.h>
47 #include <sys/smp.h>
48 #include <sys/socket.h>
49 #include <sys/socketvar.h>
50 #include <sys/sysctl.h>
51 #include <sys/taskqueue.h>
52 #include <sys/kthread.h>
53 #include <sys/uio.h>
54 #include <sys/vmmeter.h>
55 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
56 #include <machine/pcb.h>
57 #endif
58 #include <machine/vmparam.h>
59 #include <net/if.h>
60 #include <net/if_var.h>
61 #ifdef RSS
62 #include <net/netisr.h>
63 #include <net/rss_config.h>
64 #endif
65 #include <net/route.h>
66 #include <net/route/nhop.h>
67 #include <netinet/in.h>
68 #include <netinet/in_pcb.h>
69 #include <netinet/tcp_var.h>
70 #ifdef TCP_OFFLOAD
71 #include <netinet/tcp_offload.h>
72 #endif
73 #include <opencrypto/cryptodev.h>
74 #include <opencrypto/ktls.h>
75 #include <vm/vm.h>
76 #include <vm/vm_pageout.h>
77 #include <vm/vm_page.h>
78 #include <vm/vm_pagequeue.h>
79
80 struct ktls_wq {
81         struct mtx      mtx;
82         STAILQ_HEAD(, mbuf) m_head;
83         STAILQ_HEAD(, socket) so_head;
84         bool            running;
85         int             lastallocfail;
86 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
87
88 struct ktls_reclaim_thread {
89         uint64_t wakeups;
90         uint64_t reclaims;
91         struct thread *td;
92         int running;
93 };
94
95 struct ktls_domain_info {
96         int count;
97         int cpu[MAXCPU];
98         struct ktls_reclaim_thread reclaim_td;
99 };
100
101 struct ktls_domain_info ktls_domains[MAXMEMDOM];
102 static struct ktls_wq *ktls_wq;
103 static struct proc *ktls_proc;
104 static uma_zone_t ktls_session_zone;
105 static uma_zone_t ktls_buffer_zone;
106 static uint16_t ktls_cpuid_lookup[MAXCPU];
107 static int ktls_init_state;
108 static struct sx ktls_init_lock;
109 SX_SYSINIT(ktls_init_lock, &ktls_init_lock, "ktls init");
110
111 SYSCTL_NODE(_kern_ipc, OID_AUTO, tls, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
112     "Kernel TLS offload");
113 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, stats, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
114     "Kernel TLS offload stats");
115
116 #ifdef RSS
117 static int ktls_bind_threads = 1;
118 #else
119 static int ktls_bind_threads;
120 #endif
121 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, bind_threads, CTLFLAG_RDTUN,
122     &ktls_bind_threads, 0,
123     "Bind crypto threads to cores (1) or cores and domains (2) at boot");
124
125 static u_int ktls_maxlen = 16384;
126 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, maxlen, CTLFLAG_RDTUN,
127     &ktls_maxlen, 0, "Maximum TLS record size");
128
129 static int ktls_number_threads;
130 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, threads, CTLFLAG_RD,
131     &ktls_number_threads, 0,
132     "Number of TLS threads in thread-pool");
133
134 unsigned int ktls_ifnet_max_rexmit_pct = 2;
135 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, ifnet_max_rexmit_pct, CTLFLAG_RWTUN,
136     &ktls_ifnet_max_rexmit_pct, 2,
137     "Max percent bytes retransmitted before ifnet TLS is disabled");
138
139 static bool ktls_offload_enable;
140 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, enable, CTLFLAG_RWTUN,
141     &ktls_offload_enable, 0,
142     "Enable support for kernel TLS offload");
143
144 static bool ktls_cbc_enable = true;
145 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, cbc_enable, CTLFLAG_RWTUN,
146     &ktls_cbc_enable, 1,
147     "Enable support of AES-CBC crypto for kernel TLS");
148
149 static bool ktls_sw_buffer_cache = true;
150 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, sw_buffer_cache, CTLFLAG_RDTUN,
151     &ktls_sw_buffer_cache, 1,
152     "Enable caching of output buffers for SW encryption");
153
154 static int ktls_max_reclaim = 1024;
155 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, max_reclaim, CTLFLAG_RWTUN,
156     &ktls_max_reclaim, 128,
157     "Max number of 16k buffers to reclaim in thread context");
158
159 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_tasks_active);
160 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, tasks_active, CTLFLAG_RD,
161     &ktls_tasks_active, "Number of active tasks");
162
163 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_tx_pending);
164 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_tx_pending, CTLFLAG_RD,
165     &ktls_cnt_tx_pending,
166     "Number of TLS 1.0 records waiting for earlier TLS records");
167
168 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_tx_queued);
169 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_tx_inqueue, CTLFLAG_RD,
170     &ktls_cnt_tx_queued,
171     "Number of TLS records in queue to tasks for SW encryption");
172
173 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_rx_queued);
174 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_rx_inqueue, CTLFLAG_RD,
175     &ktls_cnt_rx_queued,
176     "Number of TLS sockets in queue to tasks for SW decryption");
177
178 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_total);
179 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, offload_total,
180     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_total,
181     "Total successful TLS setups (parameters set)");
182
183 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_enable_calls);
184 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, enable_calls,
185     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_enable_calls,
186     "Total number of TLS enable calls made");
187
188 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_active);
189 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD,
190     &ktls_offload_active, "Total Active TLS sessions");
191
192 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_corrupted_records);
193 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, corrupted_records, CTLFLAG_RD,
194     &ktls_offload_corrupted_records, "Total corrupted TLS records received");
195
196 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_failed_crypto);
197 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, failed_crypto, CTLFLAG_RD,
198     &ktls_offload_failed_crypto, "Total TLS crypto failures");
199
200 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_ifnet);
201 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_ifnet, CTLFLAG_RD,
202     &ktls_switch_to_ifnet, "TLS sessions switched from SW to ifnet");
203
204 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_sw);
205 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_sw, CTLFLAG_RD,
206     &ktls_switch_to_sw, "TLS sessions switched from ifnet to SW");
207
208 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_failed);
209 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_failed, CTLFLAG_RD,
210     &ktls_switch_failed, "TLS sessions unable to switch between SW and ifnet");
211
212 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_disable_fail);
213 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, ifnet_disable_failed, CTLFLAG_RD,
214     &ktls_ifnet_disable_fail, "TLS sessions unable to switch to SW from ifnet");
215
216 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_disable_ok);
217 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, ifnet_disable_ok, CTLFLAG_RD,
218     &ktls_ifnet_disable_ok, "TLS sessions able to switch to SW from ifnet");
219
220 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_destroy_task);
221 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, destroy_task, CTLFLAG_RD,
222     &ktls_destroy_task,
223     "Number of times ktls session was destroyed via taskqueue");
224
225 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, sw, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
226     "Software TLS session stats");
227 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, ifnet, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
228     "Hardware (ifnet) TLS session stats");
229 #ifdef TCP_OFFLOAD
230 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, toe, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
231     "TOE TLS session stats");
232 #endif
233
234 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_cbc);
235 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD, &ktls_sw_cbc,
236     "Active number of software TLS sessions using AES-CBC");
237
238 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_gcm);
239 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD, &ktls_sw_gcm,
240     "Active number of software TLS sessions using AES-GCM");
241
242 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_chacha20);
243 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
244     &ktls_sw_chacha20,
245     "Active number of software TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
246
247 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_cbc);
248 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD,
249     &ktls_ifnet_cbc,
250     "Active number of ifnet TLS sessions using AES-CBC");
251
252 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_gcm);
253 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD,
254     &ktls_ifnet_gcm,
255     "Active number of ifnet TLS sessions using AES-GCM");
256
257 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_chacha20);
258 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
259     &ktls_ifnet_chacha20,
260     "Active number of ifnet TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
261
262 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset);
263 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset, CTLFLAG_RD,
264     &ktls_ifnet_reset, "TLS sessions updated to a new ifnet send tag");
265
266 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset_dropped);
267 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset_dropped, CTLFLAG_RD,
268     &ktls_ifnet_reset_dropped,
269     "TLS sessions dropped after failing to update ifnet send tag");
270
271 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset_failed);
272 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset_failed, CTLFLAG_RD,
273     &ktls_ifnet_reset_failed,
274     "TLS sessions that failed to allocate a new ifnet send tag");
275
276 static int ktls_ifnet_permitted;
277 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, permitted, CTLFLAG_RWTUN,
278     &ktls_ifnet_permitted, 1,
279     "Whether to permit hardware (ifnet) TLS sessions");
280
281 #ifdef TCP_OFFLOAD
282 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_cbc);
283 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD,
284     &ktls_toe_cbc,
285     "Active number of TOE TLS sessions using AES-CBC");
286
287 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_gcm);
288 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD,
289     &ktls_toe_gcm,
290     "Active number of TOE TLS sessions using AES-GCM");
291
292 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_chacha20);
293 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
294     &ktls_toe_chacha20,
295     "Active number of TOE TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
296 #endif
297
298 static MALLOC_DEFINE(M_KTLS, "ktls", "Kernel TLS");
299
300 static void ktls_reclaim_thread(void *ctx);
301 static void ktls_reset_receive_tag(void *context, int pending);
302 static void ktls_reset_send_tag(void *context, int pending);
303 static void ktls_work_thread(void *ctx);
304
305 int
306 ktls_copyin_tls_enable(struct sockopt *sopt, struct tls_enable *tls)
307 {
308         struct tls_enable_v0 tls_v0;
309         int error;
310         uint8_t *cipher_key = NULL, *iv = NULL, *auth_key = NULL;
311
312         if (sopt->sopt_valsize == sizeof(tls_v0)) {
313                 error = sooptcopyin(sopt, &tls_v0, sizeof(tls_v0), sizeof(tls_v0));
314                 if (error != 0)
315                         goto done;
316                 memset(tls, 0, sizeof(*tls));
317                 tls->cipher_key = tls_v0.cipher_key;
318                 tls->iv = tls_v0.iv;
319                 tls->auth_key = tls_v0.auth_key;
320                 tls->cipher_algorithm = tls_v0.cipher_algorithm;
321                 tls->cipher_key_len = tls_v0.cipher_key_len;
322                 tls->iv_len = tls_v0.iv_len;
323                 tls->auth_algorithm = tls_v0.auth_algorithm;
324                 tls->auth_key_len = tls_v0.auth_key_len;
325                 tls->flags = tls_v0.flags;
326                 tls->tls_vmajor = tls_v0.tls_vmajor;
327                 tls->tls_vminor = tls_v0.tls_vminor;
328         } else
329                 error = sooptcopyin(sopt, tls, sizeof(*tls), sizeof(*tls));
330
331         if (error != 0)
332                 return (error);
333
334         if (tls->cipher_key_len < 0 || tls->cipher_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
335                 return (EINVAL);
336         if (tls->iv_len < 0 || tls->iv_len > sizeof(((struct ktls_session *)NULL)->params.iv))
337                 return (EINVAL);
338         if (tls->auth_key_len < 0 || tls->auth_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
339                 return (EINVAL);
340
341         /* All supported algorithms require a cipher key. */
342         if (tls->cipher_key_len == 0)
343                 return (EINVAL);
344
345         /*
346          * Now do a deep copy of the variable-length arrays in the struct, so that
347          * subsequent consumers of it can reliably assume kernel memory. This
348          * requires doing our own allocations, which we will free in the
349          * error paths so that our caller need only worry about outstanding
350          * allocations existing on successful return.
351          */
352         if (tls->cipher_key_len != 0) {
353                 cipher_key = malloc(tls->cipher_key_len, M_KTLS, M_WAITOK);
354                 if (sopt->sopt_td != NULL) {
355                         error = copyin(tls->cipher_key, cipher_key, tls->cipher_key_len);
356                         if (error != 0)
357                                 goto done;
358                 } else {
359                         bcopy(tls->cipher_key, cipher_key, tls->cipher_key_len);
360                 }
361         }
362         if (tls->iv_len != 0) {
363                 iv = malloc(tls->iv_len, M_KTLS, M_WAITOK);
364                 if (sopt->sopt_td != NULL) {
365                         error = copyin(tls->iv, iv, tls->iv_len);
366                         if (error != 0)
367                                 goto done;
368                 } else {
369                         bcopy(tls->iv, iv, tls->iv_len);
370                 }
371         }
372         if (tls->auth_key_len != 0) {
373                 auth_key = malloc(tls->auth_key_len, M_KTLS, M_WAITOK);
374                 if (sopt->sopt_td != NULL) {
375                         error = copyin(tls->auth_key, auth_key, tls->auth_key_len);
376                         if (error != 0)
377                                 goto done;
378                 } else {
379                         bcopy(tls->auth_key, auth_key, tls->auth_key_len);
380                 }
381         }
382         tls->cipher_key = cipher_key;
383         tls->iv = iv;
384         tls->auth_key = auth_key;
385
386 done:
387         if (error != 0) {
388                 zfree(cipher_key, M_KTLS);
389                 zfree(iv, M_KTLS);
390                 zfree(auth_key, M_KTLS);
391         }
392
393         return (error);
394 }
395
396 void
397 ktls_cleanup_tls_enable(struct tls_enable *tls)
398 {
399         zfree(__DECONST(void *, tls->cipher_key), M_KTLS);
400         zfree(__DECONST(void *, tls->iv), M_KTLS);
401         zfree(__DECONST(void *, tls->auth_key), M_KTLS);
402 }
403
404 static u_int
405 ktls_get_cpu(struct socket *so)
406 {
407         struct inpcb *inp;
408 #ifdef NUMA
409         struct ktls_domain_info *di;
410 #endif
411         u_int cpuid;
412
413         inp = sotoinpcb(so);
414 #ifdef RSS
415         cpuid = rss_hash2cpuid(inp->inp_flowid, inp->inp_flowtype);
416         if (cpuid != NETISR_CPUID_NONE)
417                 return (cpuid);
418 #endif
419         /*
420          * Just use the flowid to shard connections in a repeatable
421          * fashion.  Note that TLS 1.0 sessions rely on the
422          * serialization provided by having the same connection use
423          * the same queue.
424          */
425 #ifdef NUMA
426         if (ktls_bind_threads > 1 && inp->inp_numa_domain != M_NODOM) {
427                 di = &ktls_domains[inp->inp_numa_domain];
428                 cpuid = di->cpu[inp->inp_flowid % di->count];
429         } else
430 #endif
431                 cpuid = ktls_cpuid_lookup[inp->inp_flowid % ktls_number_threads];
432         return (cpuid);
433 }
434
435 static int
436 ktls_buffer_import(void *arg, void **store, int count, int domain, int flags)
437 {
438         vm_page_t m;
439         int i, req;
440
441         KASSERT((ktls_maxlen & PAGE_MASK) == 0,
442             ("%s: ktls max length %d is not page size-aligned",
443             __func__, ktls_maxlen));
444
445         req = VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NODUMP | malloc2vm_flags(flags);
446         for (i = 0; i < count; i++) {
447                 m = vm_page_alloc_noobj_contig_domain(domain, req,
448                     atop(ktls_maxlen), 0, ~0ul, PAGE_SIZE, 0,
449                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
450                 if (m == NULL)
451                         break;
452                 store[i] = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
453         }
454         return (i);
455 }
456
457 static void
458 ktls_buffer_release(void *arg __unused, void **store, int count)
459 {
460         vm_page_t m;
461         int i, j;
462
463         for (i = 0; i < count; i++) {
464                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)store[i]));
465                 for (j = 0; j < atop(ktls_maxlen); j++) {
466                         (void)vm_page_unwire_noq(m + j);
467                         vm_page_free(m + j);
468                 }
469         }
470 }
471
472 static void
473 ktls_free_mext_contig(struct mbuf *m)
474 {
475         M_ASSERTEXTPG(m);
476         uma_zfree(ktls_buffer_zone, (void *)PHYS_TO_DMAP(m->m_epg_pa[0]));
477 }
478
479 static int
480 ktls_init(void)
481 {
482         struct thread *td;
483         struct pcpu *pc;
484         int count, domain, error, i;
485
486         ktls_wq = malloc(sizeof(*ktls_wq) * (mp_maxid + 1), M_KTLS,
487             M_WAITOK | M_ZERO);
488
489         ktls_session_zone = uma_zcreate("ktls_session",
490             sizeof(struct ktls_session),
491             NULL, NULL, NULL, NULL,
492             UMA_ALIGN_CACHE, 0);
493
494         if (ktls_sw_buffer_cache) {
495                 ktls_buffer_zone = uma_zcache_create("ktls_buffers",
496                     roundup2(ktls_maxlen, PAGE_SIZE), NULL, NULL, NULL, NULL,
497                     ktls_buffer_import, ktls_buffer_release, NULL,
498                     UMA_ZONE_FIRSTTOUCH);
499         }
500
501         /*
502          * Initialize the workqueues to run the TLS work.  We create a
503          * work queue for each CPU.
504          */
505         CPU_FOREACH(i) {
506                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].m_head);
507                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].so_head);
508                 mtx_init(&ktls_wq[i].mtx, "ktls work queue", NULL, MTX_DEF);
509                 if (ktls_bind_threads > 1) {
510                         pc = pcpu_find(i);
511                         domain = pc->pc_domain;
512                         count = ktls_domains[domain].count;
513                         ktls_domains[domain].cpu[count] = i;
514                         ktls_domains[domain].count++;
515                 }
516                 ktls_cpuid_lookup[ktls_number_threads] = i;
517                 ktls_number_threads++;
518         }
519
520         /*
521          * If we somehow have an empty domain, fall back to choosing
522          * among all KTLS threads.
523          */
524         if (ktls_bind_threads > 1) {
525                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
526                         if (ktls_domains[i].count == 0) {
527                                 ktls_bind_threads = 1;
528                                 break;
529                         }
530                 }
531         }
532
533         /* Start kthreads for each workqueue. */
534         CPU_FOREACH(i) {
535                 error = kproc_kthread_add(ktls_work_thread, &ktls_wq[i],
536                     &ktls_proc, &td, 0, 0, "KTLS", "thr_%d", i);
537                 if (error) {
538                         printf("Can't add KTLS thread %d error %d\n", i, error);
539                         return (error);
540                 }
541         }
542
543         /*
544          * Start an allocation thread per-domain to perform blocking allocations
545          * of 16k physically contiguous TLS crypto destination buffers.
546          */
547         if (ktls_sw_buffer_cache) {
548                 for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
549                         if (VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
550                                 continue;
551                         if (CPU_EMPTY(&cpuset_domain[domain]))
552                                 continue;
553                         error = kproc_kthread_add(ktls_reclaim_thread,
554                             &ktls_domains[domain], &ktls_proc,
555                             &ktls_domains[domain].reclaim_td.td,
556                             0, 0, "KTLS", "reclaim_%d", domain);
557                         if (error) {
558                                 printf("Can't add KTLS reclaim thread %d error %d\n",
559                                     domain, error);
560                                 return (error);
561                         }
562                 }
563         }
564
565         if (bootverbose)
566                 printf("KTLS: Initialized %d threads\n", ktls_number_threads);
567         return (0);
568 }
569
570 static int
571 ktls_start_kthreads(void)
572 {
573         int error, state;
574
575 start:
576         state = atomic_load_acq_int(&ktls_init_state);
577         if (__predict_true(state > 0))
578                 return (0);
579         if (state < 0)
580                 return (ENXIO);
581
582         sx_xlock(&ktls_init_lock);
583         if (ktls_init_state != 0) {
584                 sx_xunlock(&ktls_init_lock);
585                 goto start;
586         }
587
588         error = ktls_init();
589         if (error == 0)
590                 state = 1;
591         else
592                 state = -1;
593         atomic_store_rel_int(&ktls_init_state, state);
594         sx_xunlock(&ktls_init_lock);
595         return (error);
596 }
597
598 static int
599 ktls_create_session(struct socket *so, struct tls_enable *en,
600     struct ktls_session **tlsp, int direction)
601 {
602         struct ktls_session *tls;
603         int error;
604
605         /* Only TLS 1.0 - 1.3 are supported. */
606         if (en->tls_vmajor != TLS_MAJOR_VER_ONE)
607                 return (EINVAL);
608         if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_ZERO ||
609             en->tls_vminor > TLS_MINOR_VER_THREE)
610                 return (EINVAL);
611
612
613         /* No flags are currently supported. */
614         if (en->flags != 0)
615                 return (EINVAL);
616
617         /* Common checks for supported algorithms. */
618         switch (en->cipher_algorithm) {
619         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
620                 /*
621                  * auth_algorithm isn't used, but permit GMAC values
622                  * for compatibility.
623                  */
624                 switch (en->auth_algorithm) {
625                 case 0:
626 #ifdef COMPAT_FREEBSD12
627                 /* XXX: Really 13.0-current COMPAT. */
628                 case CRYPTO_AES_128_NIST_GMAC:
629                 case CRYPTO_AES_192_NIST_GMAC:
630                 case CRYPTO_AES_256_NIST_GMAC:
631 #endif
632                         break;
633                 default:
634                         return (EINVAL);
635                 }
636                 if (en->auth_key_len != 0)
637                         return (EINVAL);
638                 switch (en->tls_vminor) {
639                 case TLS_MINOR_VER_TWO:
640                         if (en->iv_len != TLS_AEAD_GCM_LEN)
641                                 return (EINVAL);
642                         break;
643                 case TLS_MINOR_VER_THREE:
644                         if (en->iv_len != TLS_1_3_GCM_IV_LEN)
645                                 return (EINVAL);
646                         break;
647                 default:
648                         return (EINVAL);
649                 }
650                 break;
651         case CRYPTO_AES_CBC:
652                 switch (en->auth_algorithm) {
653                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
654                         break;
655                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
656                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
657                         if (en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_TWO)
658                                 return (EINVAL);
659                         break;
660                 default:
661                         return (EINVAL);
662                 }
663                 if (en->auth_key_len == 0)
664                         return (EINVAL);
665
666                 /*
667                  * TLS 1.0 requires an implicit IV.  TLS 1.1 and 1.2
668                  * use explicit IVs.
669                  */
670                 switch (en->tls_vminor) {
671                 case TLS_MINOR_VER_ZERO:
672                         if (en->iv_len != TLS_CBC_IMPLICIT_IV_LEN)
673                                 return (EINVAL);
674                         break;
675                 case TLS_MINOR_VER_ONE:
676                 case TLS_MINOR_VER_TWO:
677                         /* Ignore any supplied IV. */
678                         en->iv_len = 0;
679                         break;
680                 default:
681                         return (EINVAL);
682                 }
683                 break;
684         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
685                 if (en->auth_algorithm != 0 || en->auth_key_len != 0)
686                         return (EINVAL);
687                 if (en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_TWO &&
688                     en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_THREE)
689                         return (EINVAL);
690                 if (en->iv_len != TLS_CHACHA20_IV_LEN)
691                         return (EINVAL);
692                 break;
693         default:
694                 return (EINVAL);
695         }
696
697         error = ktls_start_kthreads();
698         if (error != 0)
699                 return (error);
700
701         tls = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
702
703         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
704
705         refcount_init(&tls->refcount, 1);
706         if (direction == KTLS_RX) {
707                 TASK_INIT(&tls->reset_tag_task, 0, ktls_reset_receive_tag, tls);
708         } else {
709                 TASK_INIT(&tls->reset_tag_task, 0, ktls_reset_send_tag, tls);
710                 tls->inp = so->so_pcb;
711                 in_pcbref(tls->inp);
712                 tls->tx = true;
713         }
714
715         tls->wq_index = ktls_get_cpu(so);
716
717         tls->params.cipher_algorithm = en->cipher_algorithm;
718         tls->params.auth_algorithm = en->auth_algorithm;
719         tls->params.tls_vmajor = en->tls_vmajor;
720         tls->params.tls_vminor = en->tls_vminor;
721         tls->params.flags = en->flags;
722         tls->params.max_frame_len = min(TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2, ktls_maxlen);
723
724         /* Set the header and trailer lengths. */
725         tls->params.tls_hlen = sizeof(struct tls_record_layer);
726         switch (en->cipher_algorithm) {
727         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
728                 /*
729                  * TLS 1.2 uses a 4 byte implicit IV with an explicit 8 byte
730                  * nonce.  TLS 1.3 uses a 12 byte implicit IV.
731                  */
732                 if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_THREE)
733                         tls->params.tls_hlen += sizeof(uint64_t);
734                 tls->params.tls_tlen = AES_GMAC_HASH_LEN;
735                 tls->params.tls_bs = 1;
736                 break;
737         case CRYPTO_AES_CBC:
738                 switch (en->auth_algorithm) {
739                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
740                         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO) {
741                                 /* Implicit IV, no nonce. */
742                                 tls->sequential_records = true;
743                                 tls->next_seqno = be64dec(en->rec_seq);
744                                 STAILQ_INIT(&tls->pending_records);
745                         } else {
746                                 tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
747                         }
748                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
749                             SHA1_HASH_LEN;
750                         break;
751                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
752                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
753                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
754                             SHA2_256_HASH_LEN;
755                         break;
756                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
757                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
758                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
759                             SHA2_384_HASH_LEN;
760                         break;
761                 default:
762                         panic("invalid hmac");
763                 }
764                 tls->params.tls_bs = AES_BLOCK_LEN;
765                 break;
766         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
767                 /*
768                  * Chacha20 uses a 12 byte implicit IV.
769                  */
770                 tls->params.tls_tlen = POLY1305_HASH_LEN;
771                 tls->params.tls_bs = 1;
772                 break;
773         default:
774                 panic("invalid cipher");
775         }
776
777         /*
778          * TLS 1.3 includes optional padding which we do not support,
779          * and also puts the "real" record type at the end of the
780          * encrypted data.
781          */
782         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE)
783                 tls->params.tls_tlen += sizeof(uint8_t);
784
785         KASSERT(tls->params.tls_hlen <= MBUF_PEXT_HDR_LEN,
786             ("TLS header length too long: %d", tls->params.tls_hlen));
787         KASSERT(tls->params.tls_tlen <= MBUF_PEXT_TRAIL_LEN,
788             ("TLS trailer length too long: %d", tls->params.tls_tlen));
789
790         if (en->auth_key_len != 0) {
791                 tls->params.auth_key_len = en->auth_key_len;
792                 tls->params.auth_key = malloc(en->auth_key_len, M_KTLS,
793                     M_WAITOK);
794                 bcopy(en->auth_key, tls->params.auth_key, en->auth_key_len);
795         }
796
797         tls->params.cipher_key_len = en->cipher_key_len;
798         tls->params.cipher_key = malloc(en->cipher_key_len, M_KTLS, M_WAITOK);
799         bcopy(en->cipher_key, tls->params.cipher_key, en->cipher_key_len);
800
801         /*
802          * This holds the implicit portion of the nonce for AEAD
803          * ciphers and the initial implicit IV for TLS 1.0.  The
804          * explicit portions of the IV are generated in ktls_frame().
805          */
806         if (en->iv_len != 0) {
807                 tls->params.iv_len = en->iv_len;
808                 bcopy(en->iv, tls->params.iv, en->iv_len);
809
810                 /*
811                  * For TLS 1.2 with GCM, generate an 8-byte nonce as a
812                  * counter to generate unique explicit IVs.
813                  *
814                  * Store this counter in the last 8 bytes of the IV
815                  * array so that it is 8-byte aligned.
816                  */
817                 if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
818                     en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO)
819                         arc4rand(tls->params.iv + 8, sizeof(uint64_t), 0);
820         }
821
822         *tlsp = tls;
823         return (0);
824 }
825
826 static struct ktls_session *
827 ktls_clone_session(struct ktls_session *tls, int direction)
828 {
829         struct ktls_session *tls_new;
830
831         tls_new = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
832
833         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
834
835         refcount_init(&tls_new->refcount, 1);
836         if (direction == KTLS_RX) {
837                 TASK_INIT(&tls_new->reset_tag_task, 0, ktls_reset_receive_tag,
838                     tls_new);
839         } else {
840                 TASK_INIT(&tls_new->reset_tag_task, 0, ktls_reset_send_tag,
841                     tls_new);
842                 tls_new->inp = tls->inp;
843                 tls_new->tx = true;
844                 in_pcbref(tls_new->inp);
845         }
846
847         /* Copy fields from existing session. */
848         tls_new->params = tls->params;
849         tls_new->wq_index = tls->wq_index;
850
851         /* Deep copy keys. */
852         if (tls_new->params.auth_key != NULL) {
853                 tls_new->params.auth_key = malloc(tls->params.auth_key_len,
854                     M_KTLS, M_WAITOK);
855                 memcpy(tls_new->params.auth_key, tls->params.auth_key,
856                     tls->params.auth_key_len);
857         }
858
859         tls_new->params.cipher_key = malloc(tls->params.cipher_key_len, M_KTLS,
860             M_WAITOK);
861         memcpy(tls_new->params.cipher_key, tls->params.cipher_key,
862             tls->params.cipher_key_len);
863
864         return (tls_new);
865 }
866
867 #ifdef TCP_OFFLOAD
868 static int
869 ktls_try_toe(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
870 {
871         struct inpcb *inp;
872         struct tcpcb *tp;
873         int error;
874
875         inp = so->so_pcb;
876         INP_WLOCK(inp);
877         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
878                 INP_WUNLOCK(inp);
879                 return (ECONNRESET);
880         }
881         if (inp->inp_socket == NULL) {
882                 INP_WUNLOCK(inp);
883                 return (ECONNRESET);
884         }
885         tp = intotcpcb(inp);
886         if (!(tp->t_flags & TF_TOE)) {
887                 INP_WUNLOCK(inp);
888                 return (EOPNOTSUPP);
889         }
890
891         error = tcp_offload_alloc_tls_session(tp, tls, direction);
892         INP_WUNLOCK(inp);
893         if (error == 0) {
894                 tls->mode = TCP_TLS_MODE_TOE;
895                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
896                 case CRYPTO_AES_CBC:
897                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, 1);
898                         break;
899                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
900                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, 1);
901                         break;
902                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
903                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, 1);
904                         break;
905                 }
906         }
907         return (error);
908 }
909 #endif
910
911 /*
912  * Common code used when first enabling ifnet TLS on a connection or
913  * when allocating a new ifnet TLS session due to a routing change.
914  * This function allocates a new TLS send tag on whatever interface
915  * the connection is currently routed over.
916  */
917 static int
918 ktls_alloc_snd_tag(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls, bool force,
919     struct m_snd_tag **mstp)
920 {
921         union if_snd_tag_alloc_params params;
922         struct ifnet *ifp;
923         struct nhop_object *nh;
924         struct tcpcb *tp;
925         int error;
926
927         INP_RLOCK(inp);
928         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
929                 INP_RUNLOCK(inp);
930                 return (ECONNRESET);
931         }
932         if (inp->inp_socket == NULL) {
933                 INP_RUNLOCK(inp);
934                 return (ECONNRESET);
935         }
936         tp = intotcpcb(inp);
937
938         /*
939          * Check administrative controls on ifnet TLS to determine if
940          * ifnet TLS should be denied.
941          *
942          * - Always permit 'force' requests.
943          * - ktls_ifnet_permitted == 0: always deny.
944          */
945         if (!force && ktls_ifnet_permitted == 0) {
946                 INP_RUNLOCK(inp);
947                 return (ENXIO);
948         }
949
950         /*
951          * XXX: Use the cached route in the inpcb to find the
952          * interface.  This should perhaps instead use
953          * rtalloc1_fib(dst, 0, 0, fibnum).  Since KTLS is only
954          * enabled after a connection has completed key negotiation in
955          * userland, the cached route will be present in practice.
956          */
957         nh = inp->inp_route.ro_nh;
958         if (nh == NULL) {
959                 INP_RUNLOCK(inp);
960                 return (ENXIO);
961         }
962         ifp = nh->nh_ifp;
963         if_ref(ifp);
964
965         /*
966          * Allocate a TLS + ratelimit tag if the connection has an
967          * existing pacing rate.
968          */
969         if (tp->t_pacing_rate != -1 &&
970             (if_getcapenable(ifp) & IFCAP_TXTLS_RTLMT) != 0) {
971                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT;
972                 params.tls_rate_limit.inp = inp;
973                 params.tls_rate_limit.tls = tls;
974                 params.tls_rate_limit.max_rate = tp->t_pacing_rate;
975         } else {
976                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS;
977                 params.tls.inp = inp;
978                 params.tls.tls = tls;
979         }
980         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
981         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
982         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
983         INP_RUNLOCK(inp);
984
985         if ((if_getcapenable(ifp) & IFCAP_MEXTPG) == 0) {
986                 error = EOPNOTSUPP;
987                 goto out;
988         }
989         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
990                 if ((if_getcapenable(ifp) & IFCAP_TXTLS6) == 0) {
991                         error = EOPNOTSUPP;
992                         goto out;
993                 }
994         } else {
995                 if ((if_getcapenable(ifp) & IFCAP_TXTLS4) == 0) {
996                         error = EOPNOTSUPP;
997                         goto out;
998                 }
999         }
1000         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, mstp);
1001 out:
1002         if_rele(ifp);
1003         return (error);
1004 }
1005
1006 /*
1007  * Allocate an initial TLS receive tag for doing HW decryption of TLS
1008  * data.
1009  *
1010  * This function allocates a new TLS receive tag on whatever interface
1011  * the connection is currently routed over.  If the connection ends up
1012  * using a different interface for receive this will get fixed up via
1013  * ktls_input_ifp_mismatch as future packets arrive.
1014  */
1015 static int
1016 ktls_alloc_rcv_tag(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls,
1017     struct m_snd_tag **mstp)
1018 {
1019         union if_snd_tag_alloc_params params;
1020         struct ifnet *ifp;
1021         struct nhop_object *nh;
1022         int error;
1023
1024         if (!ktls_ocf_recrypt_supported(tls))
1025                 return (ENXIO);
1026
1027         INP_RLOCK(inp);
1028         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
1029                 INP_RUNLOCK(inp);
1030                 return (ECONNRESET);
1031         }
1032         if (inp->inp_socket == NULL) {
1033                 INP_RUNLOCK(inp);
1034                 return (ECONNRESET);
1035         }
1036
1037         /*
1038          * Check administrative controls on ifnet TLS to determine if
1039          * ifnet TLS should be denied.
1040          */
1041         if (ktls_ifnet_permitted == 0) {
1042                 INP_RUNLOCK(inp);
1043                 return (ENXIO);
1044         }
1045
1046         /*
1047          * XXX: As with ktls_alloc_snd_tag, use the cached route in
1048          * the inpcb to find the interface.
1049          */
1050         nh = inp->inp_route.ro_nh;
1051         if (nh == NULL) {
1052                 INP_RUNLOCK(inp);
1053                 return (ENXIO);
1054         }
1055         ifp = nh->nh_ifp;
1056         if_ref(ifp);
1057         tls->rx_ifp = ifp;
1058
1059         params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX;
1060         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
1061         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
1062         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
1063         params.tls_rx.inp = inp;
1064         params.tls_rx.tls = tls;
1065         params.tls_rx.vlan_id = 0;
1066
1067         INP_RUNLOCK(inp);
1068
1069         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
1070                 if ((if_getcapenable2(ifp) & IFCAP2_BIT(IFCAP2_RXTLS6)) == 0) {
1071                         error = EOPNOTSUPP;
1072                         goto out;
1073                 }
1074         } else {
1075                 if ((if_getcapenable2(ifp) & IFCAP2_BIT(IFCAP2_RXTLS4)) == 0) {
1076                         error = EOPNOTSUPP;
1077                         goto out;
1078                 }
1079         }
1080         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, mstp);
1081
1082         /*
1083          * If this connection is over a vlan, vlan_snd_tag_alloc
1084          * rewrites vlan_id with the saved interface.  Save the VLAN
1085          * ID for use in ktls_reset_receive_tag which allocates new
1086          * receive tags directly from the leaf interface bypassing
1087          * if_vlan.
1088          */
1089         if (error == 0)
1090                 tls->rx_vlan_id = params.tls_rx.vlan_id;
1091 out:
1092         return (error);
1093 }
1094
1095 static int
1096 ktls_try_ifnet(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction,
1097     bool force)
1098 {
1099         struct m_snd_tag *mst;
1100         int error;
1101
1102         switch (direction) {
1103         case KTLS_TX:
1104                 error = ktls_alloc_snd_tag(so->so_pcb, tls, force, &mst);
1105                 if (__predict_false(error != 0))
1106                         goto done;
1107                 break;
1108         case KTLS_RX:
1109                 KASSERT(!force, ("%s: forced receive tag", __func__));
1110                 error = ktls_alloc_rcv_tag(so->so_pcb, tls, &mst);
1111                 if (__predict_false(error != 0))
1112                         goto done;
1113                 break;
1114         default:
1115                 __assert_unreachable();
1116         }
1117
1118         tls->mode = TCP_TLS_MODE_IFNET;
1119         tls->snd_tag = mst;
1120
1121         switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1122         case CRYPTO_AES_CBC:
1123                 counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, 1);
1124                 break;
1125         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1126                 counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, 1);
1127                 break;
1128         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1129                 counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, 1);
1130                 break;
1131         default:
1132                 break;
1133         }
1134 done:
1135         return (error);
1136 }
1137
1138 static void
1139 ktls_use_sw(struct ktls_session *tls)
1140 {
1141         tls->mode = TCP_TLS_MODE_SW;
1142         switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1143         case CRYPTO_AES_CBC:
1144                 counter_u64_add(ktls_sw_cbc, 1);
1145                 break;
1146         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1147                 counter_u64_add(ktls_sw_gcm, 1);
1148                 break;
1149         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1150                 counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, 1);
1151                 break;
1152         }
1153 }
1154
1155 static int
1156 ktls_try_sw(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
1157 {
1158         int error;
1159
1160         error = ktls_ocf_try(so, tls, direction);
1161         if (error)
1162                 return (error);
1163         ktls_use_sw(tls);
1164         return (0);
1165 }
1166
1167 /*
1168  * KTLS RX stores data in the socket buffer as a list of TLS records,
1169  * where each record is stored as a control message containg the TLS
1170  * header followed by data mbufs containing the decrypted data.  This
1171  * is different from KTLS TX which always uses an mb_ext_pgs mbuf for
1172  * both encrypted and decrypted data.  TLS records decrypted by a NIC
1173  * should be queued to the socket buffer as records, but encrypted
1174  * data which needs to be decrypted by software arrives as a stream of
1175  * regular mbufs which need to be converted.  In addition, there may
1176  * already be pending encrypted data in the socket buffer when KTLS RX
1177  * is enabled.
1178  *
1179  * To manage not-yet-decrypted data for KTLS RX, the following scheme
1180  * is used:
1181  *
1182  * - A single chain of NOTREADY mbufs is hung off of sb_mtls.
1183  *
1184  * - ktls_check_rx checks this chain of mbufs reading the TLS header
1185  *   from the first mbuf.  Once all of the data for that TLS record is
1186  *   queued, the socket is queued to a worker thread.
1187  *
1188  * - The worker thread calls ktls_decrypt to decrypt TLS records in
1189  *   the TLS chain.  Each TLS record is detached from the TLS chain,
1190  *   decrypted, and inserted into the regular socket buffer chain as
1191  *   record starting with a control message holding the TLS header and
1192  *   a chain of mbufs holding the encrypted data.
1193  */
1194
1195 static void
1196 sb_mark_notready(struct sockbuf *sb)
1197 {
1198         struct mbuf *m;
1199
1200         m = sb->sb_mb;
1201         sb->sb_mtls = m;
1202         sb->sb_mb = NULL;
1203         sb->sb_mbtail = NULL;
1204         sb->sb_lastrecord = NULL;
1205         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
1206                 KASSERT(m->m_nextpkt == NULL, ("%s: m_nextpkt != NULL",
1207                     __func__));
1208                 KASSERT((m->m_flags & M_NOTAVAIL) == 0, ("%s: mbuf not avail",
1209                     __func__));
1210                 KASSERT(sb->sb_acc >= m->m_len, ("%s: sb_acc < m->m_len",
1211                     __func__));
1212                 m->m_flags |= M_NOTREADY;
1213                 sb->sb_acc -= m->m_len;
1214                 sb->sb_tlscc += m->m_len;
1215                 sb->sb_mtlstail = m;
1216         }
1217         KASSERT(sb->sb_acc == 0 && sb->sb_tlscc == sb->sb_ccc,
1218             ("%s: acc %u tlscc %u ccc %u", __func__, sb->sb_acc, sb->sb_tlscc,
1219             sb->sb_ccc));
1220 }
1221
1222 /*
1223  * Return information about the pending TLS data in a socket
1224  * buffer.  On return, 'seqno' is set to the sequence number
1225  * of the next TLS record to be received, 'resid' is set to
1226  * the amount of bytes still needed for the last pending
1227  * record.  The function returns 'false' if the last pending
1228  * record contains a partial TLS header.  In that case, 'resid'
1229  * is the number of bytes needed to complete the TLS header.
1230  */
1231 bool
1232 ktls_pending_rx_info(struct sockbuf *sb, uint64_t *seqnop, size_t *residp)
1233 {
1234         struct tls_record_layer hdr;
1235         struct mbuf *m;
1236         uint64_t seqno;
1237         size_t resid;
1238         u_int offset, record_len;
1239
1240         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1241         MPASS(sb->sb_flags & SB_TLS_RX);
1242         seqno = sb->sb_tls_seqno;
1243         resid = sb->sb_tlscc;
1244         m = sb->sb_mtls;
1245         offset = 0;
1246
1247         if (resid == 0) {
1248                 *seqnop = seqno;
1249                 *residp = 0;
1250                 return (true);
1251         }
1252
1253         for (;;) {
1254                 seqno++;
1255
1256                 if (resid < sizeof(hdr)) {
1257                         *seqnop = seqno;
1258                         *residp = sizeof(hdr) - resid;
1259                         return (false);
1260                 }
1261
1262                 m_copydata(m, offset, sizeof(hdr), (void *)&hdr);
1263
1264                 record_len = sizeof(hdr) + ntohs(hdr.tls_length);
1265                 if (resid <= record_len) {
1266                         *seqnop = seqno;
1267                         *residp = record_len - resid;
1268                         return (true);
1269                 }
1270                 resid -= record_len;
1271
1272                 while (record_len != 0) {
1273                         if (m->m_len - offset > record_len) {
1274                                 offset += record_len;
1275                                 break;
1276                         }
1277
1278                         record_len -= (m->m_len - offset);
1279                         offset = 0;
1280                         m = m->m_next;
1281                 }
1282         }
1283 }
1284
1285 int
1286 ktls_enable_rx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1287 {
1288         struct ktls_session *tls;
1289         int error;
1290
1291         if (!ktls_offload_enable)
1292                 return (ENOTSUP);
1293
1294         counter_u64_add(ktls_offload_enable_calls, 1);
1295
1296         /*
1297          * This should always be true since only the TCP socket option
1298          * invokes this function.
1299          */
1300         if (so->so_proto->pr_protocol != IPPROTO_TCP)
1301                 return (EINVAL);
1302
1303         /*
1304          * XXX: Don't overwrite existing sessions.  We should permit
1305          * this to support rekeying in the future.
1306          */
1307         if (so->so_rcv.sb_tls_info != NULL)
1308                 return (EALREADY);
1309
1310         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1311                 return (ENOTSUP);
1312
1313         error = ktls_create_session(so, en, &tls, KTLS_RX);
1314         if (error)
1315                 return (error);
1316
1317         error = ktls_ocf_try(so, tls, KTLS_RX);
1318         if (error) {
1319                 ktls_free(tls);
1320                 return (error);
1321         }
1322
1323         /* Mark the socket as using TLS offload. */
1324         SOCK_RECVBUF_LOCK(so);
1325         if (SOLISTENING(so)) {
1326                 SOCK_RECVBUF_UNLOCK(so);
1327                 ktls_free(tls);
1328                 return (EINVAL);
1329         }
1330         so->so_rcv.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1331         so->so_rcv.sb_tls_info = tls;
1332         so->so_rcv.sb_flags |= SB_TLS_RX;
1333
1334         /* Mark existing data as not ready until it can be decrypted. */
1335         sb_mark_notready(&so->so_rcv);
1336         ktls_check_rx(&so->so_rcv);
1337         SOCK_RECVBUF_UNLOCK(so);
1338
1339         /* Prefer TOE -> ifnet TLS -> software TLS. */
1340 #ifdef TCP_OFFLOAD
1341         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_RX);
1342         if (error)
1343 #endif
1344                 error = ktls_try_ifnet(so, tls, KTLS_RX, false);
1345         if (error)
1346                 ktls_use_sw(tls);
1347
1348         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1349
1350         return (0);
1351 }
1352
1353 int
1354 ktls_enable_tx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1355 {
1356         struct ktls_session *tls;
1357         struct inpcb *inp;
1358         struct tcpcb *tp;
1359         int error;
1360
1361         if (!ktls_offload_enable)
1362                 return (ENOTSUP);
1363
1364         counter_u64_add(ktls_offload_enable_calls, 1);
1365
1366         /*
1367          * This should always be true since only the TCP socket option
1368          * invokes this function.
1369          */
1370         if (so->so_proto->pr_protocol != IPPROTO_TCP)
1371                 return (EINVAL);
1372
1373         /*
1374          * XXX: Don't overwrite existing sessions.  We should permit
1375          * this to support rekeying in the future.
1376          */
1377         if (so->so_snd.sb_tls_info != NULL)
1378                 return (EALREADY);
1379
1380         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1381                 return (ENOTSUP);
1382
1383         /* TLS requires ext pgs */
1384         if (mb_use_ext_pgs == 0)
1385                 return (ENXIO);
1386
1387         error = ktls_create_session(so, en, &tls, KTLS_TX);
1388         if (error)
1389                 return (error);
1390
1391         /* Prefer TOE -> ifnet TLS -> software TLS. */
1392 #ifdef TCP_OFFLOAD
1393         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_TX);
1394         if (error)
1395 #endif
1396                 error = ktls_try_ifnet(so, tls, KTLS_TX, false);
1397         if (error)
1398                 error = ktls_try_sw(so, tls, KTLS_TX);
1399
1400         if (error) {
1401                 ktls_free(tls);
1402                 return (error);
1403         }
1404
1405         /*
1406          * Serialize with sosend_generic() and make sure that we're not
1407          * operating on a listening socket.
1408          */
1409         error = SOCK_IO_SEND_LOCK(so, SBL_WAIT);
1410         if (error) {
1411                 ktls_free(tls);
1412                 return (error);
1413         }
1414
1415         /*
1416          * Write lock the INP when setting sb_tls_info so that
1417          * routines in tcp_ratelimit.c can read sb_tls_info while
1418          * holding the INP lock.
1419          */
1420         inp = so->so_pcb;
1421         INP_WLOCK(inp);
1422         SOCK_SENDBUF_LOCK(so);
1423         so->so_snd.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1424         so->so_snd.sb_tls_info = tls;
1425         if (tls->mode != TCP_TLS_MODE_SW) {
1426                 tp = intotcpcb(inp);
1427                 MPASS(tp->t_nic_ktls_xmit == 0);
1428                 tp->t_nic_ktls_xmit = 1;
1429                 if (tp->t_fb->tfb_hwtls_change != NULL)
1430                         (*tp->t_fb->tfb_hwtls_change)(tp, 1);
1431         }
1432         SOCK_SENDBUF_UNLOCK(so);
1433         INP_WUNLOCK(inp);
1434         SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1435
1436         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1437
1438         return (0);
1439 }
1440
1441 int
1442 ktls_get_rx_mode(struct socket *so, int *modep)
1443 {
1444         struct ktls_session *tls;
1445         struct inpcb *inp __diagused;
1446
1447         if (SOLISTENING(so))
1448                 return (EINVAL);
1449         inp = so->so_pcb;
1450         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1451         SOCK_RECVBUF_LOCK(so);
1452         tls = so->so_rcv.sb_tls_info;
1453         if (tls == NULL)
1454                 *modep = TCP_TLS_MODE_NONE;
1455         else
1456                 *modep = tls->mode;
1457         SOCK_RECVBUF_UNLOCK(so);
1458         return (0);
1459 }
1460
1461 /*
1462  * ktls_get_rx_sequence - get the next TCP- and TLS- sequence number.
1463  *
1464  * This function gets information about the next TCP- and TLS-
1465  * sequence number to be processed by the TLS receive worker
1466  * thread. The information is extracted from the given "inpcb"
1467  * structure. The values are stored in host endian format at the two
1468  * given output pointer locations. The TCP sequence number points to
1469  * the beginning of the TLS header.
1470  *
1471  * This function returns zero on success, else a non-zero error code
1472  * is returned.
1473  */
1474 int
1475 ktls_get_rx_sequence(struct inpcb *inp, uint32_t *tcpseq, uint64_t *tlsseq)
1476 {
1477         struct socket *so;
1478         struct tcpcb *tp;
1479
1480         INP_RLOCK(inp);
1481         so = inp->inp_socket;
1482         if (__predict_false(so == NULL)) {
1483                 INP_RUNLOCK(inp);
1484                 return (EINVAL);
1485         }
1486         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
1487                 INP_RUNLOCK(inp);
1488                 return (ECONNRESET);
1489         }
1490
1491         tp = intotcpcb(inp);
1492         MPASS(tp != NULL);
1493
1494         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1495         *tcpseq = tp->rcv_nxt - so->so_rcv.sb_tlscc;
1496         *tlsseq = so->so_rcv.sb_tls_seqno;
1497         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1498
1499         INP_RUNLOCK(inp);
1500
1501         return (0);
1502 }
1503
1504 int
1505 ktls_get_tx_mode(struct socket *so, int *modep)
1506 {
1507         struct ktls_session *tls;
1508         struct inpcb *inp __diagused;
1509
1510         if (SOLISTENING(so))
1511                 return (EINVAL);
1512         inp = so->so_pcb;
1513         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1514         SOCK_SENDBUF_LOCK(so);
1515         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1516         if (tls == NULL)
1517                 *modep = TCP_TLS_MODE_NONE;
1518         else
1519                 *modep = tls->mode;
1520         SOCK_SENDBUF_UNLOCK(so);
1521         return (0);
1522 }
1523
1524 /*
1525  * Switch between SW and ifnet TLS sessions as requested.
1526  */
1527 int
1528 ktls_set_tx_mode(struct socket *so, int mode)
1529 {
1530         struct ktls_session *tls, *tls_new;
1531         struct inpcb *inp;
1532         struct tcpcb *tp;
1533         int error;
1534
1535         if (SOLISTENING(so))
1536                 return (EINVAL);
1537         switch (mode) {
1538         case TCP_TLS_MODE_SW:
1539         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
1540                 break;
1541         default:
1542                 return (EINVAL);
1543         }
1544
1545         inp = so->so_pcb;
1546         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1547         tp = intotcpcb(inp);
1548
1549         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET) {
1550                 /* Don't allow enabling ifnet ktls multiple times */
1551                 if (tp->t_nic_ktls_xmit)
1552                         return (EALREADY);
1553
1554                 /*
1555                  * Don't enable ifnet ktls if we disabled it due to an
1556                  * excessive retransmission rate
1557                  */
1558                 if (tp->t_nic_ktls_xmit_dis)
1559                         return (ENXIO);
1560         }
1561
1562         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1563         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1564         if (tls == NULL) {
1565                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1566                 return (0);
1567         }
1568
1569         if (tls->mode == mode) {
1570                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1571                 return (0);
1572         }
1573
1574         tls = ktls_hold(tls);
1575         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1576         INP_WUNLOCK(inp);
1577
1578         tls_new = ktls_clone_session(tls, KTLS_TX);
1579
1580         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1581                 error = ktls_try_ifnet(so, tls_new, KTLS_TX, true);
1582         else
1583                 error = ktls_try_sw(so, tls_new, KTLS_TX);
1584         if (error) {
1585                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1586                 ktls_free(tls_new);
1587                 ktls_free(tls);
1588                 INP_WLOCK(inp);
1589                 return (error);
1590         }
1591
1592         error = SOCK_IO_SEND_LOCK(so, SBL_WAIT);
1593         if (error) {
1594                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1595                 ktls_free(tls_new);
1596                 ktls_free(tls);
1597                 INP_WLOCK(inp);
1598                 return (error);
1599         }
1600
1601         /*
1602          * If we raced with another session change, keep the existing
1603          * session.
1604          */
1605         if (tls != so->so_snd.sb_tls_info) {
1606                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1607                 SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1608                 ktls_free(tls_new);
1609                 ktls_free(tls);
1610                 INP_WLOCK(inp);
1611                 return (EBUSY);
1612         }
1613
1614         INP_WLOCK(inp);
1615         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1616         so->so_snd.sb_tls_info = tls_new;
1617         if (tls_new->mode != TCP_TLS_MODE_SW) {
1618                 MPASS(tp->t_nic_ktls_xmit == 0);
1619                 tp->t_nic_ktls_xmit = 1;
1620                 if (tp->t_fb->tfb_hwtls_change != NULL)
1621                         (*tp->t_fb->tfb_hwtls_change)(tp, 1);
1622         }
1623         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1624         SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1625
1626         /*
1627          * Drop two references on 'tls'.  The first is for the
1628          * ktls_hold() above.  The second drops the reference from the
1629          * socket buffer.
1630          */
1631         KASSERT(tls->refcount >= 2, ("too few references on old session"));
1632         ktls_free(tls);
1633         ktls_free(tls);
1634
1635         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1636                 counter_u64_add(ktls_switch_to_ifnet, 1);
1637         else
1638                 counter_u64_add(ktls_switch_to_sw, 1);
1639
1640         return (0);
1641 }
1642
1643 /*
1644  * Try to allocate a new TLS receive tag.  This task is scheduled when
1645  * sbappend_ktls_rx detects an input path change.  If a new tag is
1646  * allocated, replace the tag in the TLS session.  If a new tag cannot
1647  * be allocated, let the session fall back to software decryption.
1648  */
1649 static void
1650 ktls_reset_receive_tag(void *context, int pending)
1651 {
1652         union if_snd_tag_alloc_params params;
1653         struct ktls_session *tls;
1654         struct m_snd_tag *mst;
1655         struct inpcb *inp;
1656         struct ifnet *ifp;
1657         struct socket *so;
1658         int error;
1659
1660         MPASS(pending == 1);
1661
1662         tls = context;
1663         so = tls->so;
1664         inp = so->so_pcb;
1665         ifp = NULL;
1666
1667         INP_RLOCK(inp);
1668         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
1669                 INP_RUNLOCK(inp);
1670                 goto out;
1671         }
1672
1673         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1674         mst = tls->snd_tag;
1675         tls->snd_tag = NULL;
1676         if (mst != NULL)
1677                 m_snd_tag_rele(mst);
1678
1679         ifp = tls->rx_ifp;
1680         if_ref(ifp);
1681         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1682
1683         params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX;
1684         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
1685         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
1686         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
1687         params.tls_rx.inp = inp;
1688         params.tls_rx.tls = tls;
1689         params.tls_rx.vlan_id = tls->rx_vlan_id;
1690         INP_RUNLOCK(inp);
1691
1692         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
1693                 if ((if_getcapenable2(ifp) & IFCAP2_RXTLS6) == 0)
1694                         goto out;
1695         } else {
1696                 if ((if_getcapenable2(ifp) & IFCAP2_RXTLS4) == 0)
1697                         goto out;
1698         }
1699
1700         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, &mst);
1701         if (error == 0) {
1702                 SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1703                 tls->snd_tag = mst;
1704                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1705
1706                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset, 1);
1707         } else {
1708                 /*
1709                  * Just fall back to software decryption if a tag
1710                  * cannot be allocated leaving the connection intact.
1711                  * If a future input path change switches to another
1712                  * interface this connection will resume ifnet TLS.
1713                  */
1714                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_failed, 1);
1715         }
1716
1717 out:
1718         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1719         tls->reset_pending = false;
1720         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1721
1722         if (ifp != NULL)
1723                 if_rele(ifp);
1724         CURVNET_SET(so->so_vnet);
1725         sorele(so);
1726         CURVNET_RESTORE();
1727         ktls_free(tls);
1728 }
1729
1730 /*
1731  * Try to allocate a new TLS send tag.  This task is scheduled when
1732  * ip_output detects a route change while trying to transmit a packet
1733  * holding a TLS record.  If a new tag is allocated, replace the tag
1734  * in the TLS session.  Subsequent packets on the connection will use
1735  * the new tag.  If a new tag cannot be allocated, drop the
1736  * connection.
1737  */
1738 static void
1739 ktls_reset_send_tag(void *context, int pending)
1740 {
1741         struct epoch_tracker et;
1742         struct ktls_session *tls;
1743         struct m_snd_tag *old, *new;
1744         struct inpcb *inp;
1745         struct tcpcb *tp;
1746         int error;
1747
1748         MPASS(pending == 1);
1749
1750         tls = context;
1751         inp = tls->inp;
1752
1753         /*
1754          * Free the old tag first before allocating a new one.
1755          * ip[6]_output_send() will treat a NULL send tag the same as
1756          * an ifp mismatch and drop packets until a new tag is
1757          * allocated.
1758          *
1759          * Write-lock the INP when changing tls->snd_tag since
1760          * ip[6]_output_send() holds a read-lock when reading the
1761          * pointer.
1762          */
1763         INP_WLOCK(inp);
1764         old = tls->snd_tag;
1765         tls->snd_tag = NULL;
1766         INP_WUNLOCK(inp);
1767         if (old != NULL)
1768                 m_snd_tag_rele(old);
1769
1770         error = ktls_alloc_snd_tag(inp, tls, true, &new);
1771
1772         if (error == 0) {
1773                 INP_WLOCK(inp);
1774                 tls->snd_tag = new;
1775                 mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1776                 tls->reset_pending = false;
1777                 mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1778                 INP_WUNLOCK(inp);
1779
1780                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset, 1);
1781
1782                 /*
1783                  * XXX: Should we kick tcp_output explicitly now that
1784                  * the send tag is fixed or just rely on timers?
1785                  */
1786         } else {
1787                 NET_EPOCH_ENTER(et);
1788                 INP_WLOCK(inp);
1789                 if (!(inp->inp_flags & INP_DROPPED)) {
1790                         tp = intotcpcb(inp);
1791                         CURVNET_SET(inp->inp_vnet);
1792                         tp = tcp_drop(tp, ECONNABORTED);
1793                         CURVNET_RESTORE();
1794                         if (tp != NULL) {
1795                                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_dropped, 1);
1796                                 INP_WUNLOCK(inp);
1797                         }
1798                 } else
1799                         INP_WUNLOCK(inp);
1800                 NET_EPOCH_EXIT(et);
1801
1802                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_failed, 1);
1803
1804                 /*
1805                  * Leave reset_pending true to avoid future tasks while
1806                  * the socket goes away.
1807                  */
1808         }
1809
1810         ktls_free(tls);
1811 }
1812
1813 void
1814 ktls_input_ifp_mismatch(struct sockbuf *sb, struct ifnet *ifp)
1815 {
1816         struct ktls_session *tls;
1817         struct socket *so;
1818
1819         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1820         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX, ("%s: sockbuf %p isn't TLS RX",
1821             __func__, sb));
1822         so = __containerof(sb, struct socket, so_rcv);
1823
1824         tls = sb->sb_tls_info;
1825         if_rele(tls->rx_ifp);
1826         if_ref(ifp);
1827         tls->rx_ifp = ifp;
1828
1829         /*
1830          * See if we should schedule a task to update the receive tag for
1831          * this session.
1832          */
1833         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1834         if (!tls->reset_pending) {
1835                 (void) ktls_hold(tls);
1836                 soref(so);
1837                 tls->so = so;
1838                 tls->reset_pending = true;
1839                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->reset_tag_task);
1840         }
1841         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1842 }
1843
1844 int
1845 ktls_output_eagain(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls)
1846 {
1847
1848         if (inp == NULL)
1849                 return (ENOBUFS);
1850
1851         INP_LOCK_ASSERT(inp);
1852
1853         /*
1854          * See if we should schedule a task to update the send tag for
1855          * this session.
1856          */
1857         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1858         if (!tls->reset_pending) {
1859                 (void) ktls_hold(tls);
1860                 tls->reset_pending = true;
1861                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->reset_tag_task);
1862         }
1863         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1864         return (ENOBUFS);
1865 }
1866
1867 #ifdef RATELIMIT
1868 int
1869 ktls_modify_txrtlmt(struct ktls_session *tls, uint64_t max_pacing_rate)
1870 {
1871         union if_snd_tag_modify_params params = {
1872                 .rate_limit.max_rate = max_pacing_rate,
1873                 .rate_limit.flags = M_NOWAIT,
1874         };
1875         struct m_snd_tag *mst;
1876
1877         /* Can't get to the inp, but it should be locked. */
1878         /* INP_LOCK_ASSERT(inp); */
1879
1880         MPASS(tls->mode == TCP_TLS_MODE_IFNET);
1881
1882         if (tls->snd_tag == NULL) {
1883                 /*
1884                  * Resetting send tag, ignore this change.  The
1885                  * pending reset may or may not see this updated rate
1886                  * in the tcpcb.  If it doesn't, we will just lose
1887                  * this rate change.
1888                  */
1889                 return (0);
1890         }
1891
1892         mst = tls->snd_tag;
1893
1894         MPASS(mst != NULL);
1895         MPASS(mst->sw->type == IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT);
1896
1897         return (mst->sw->snd_tag_modify(mst, &params));
1898 }
1899 #endif
1900
1901 static void
1902 ktls_destroy_help(void *context, int pending __unused)
1903 {
1904         ktls_destroy(context);
1905 }
1906
1907 void
1908 ktls_destroy(struct ktls_session *tls)
1909 {
1910         struct inpcb *inp;
1911         struct tcpcb *tp;
1912         bool wlocked;
1913
1914         MPASS(tls->refcount == 0);
1915
1916         inp = tls->inp;
1917         if (tls->tx) {
1918                 wlocked = INP_WLOCKED(inp);
1919                 if (!wlocked && !INP_TRY_WLOCK(inp)) {
1920                         /*
1921                          * rwlocks read locks are anonymous, and there
1922                          * is no way to know if our current thread
1923                          * holds an rlock on the inp.  As a rough
1924                          * estimate, check to see if the thread holds
1925                          * *any* rlocks at all.  If it does not, then we
1926                          * know that we don't hold the inp rlock, and
1927                          * can safely take the wlock
1928                          */
1929                         if (curthread->td_rw_rlocks == 0) {
1930                                 INP_WLOCK(inp);
1931                         } else {
1932                                 /*
1933                                  * We might hold the rlock, so let's
1934                                  * do the destroy in a taskqueue
1935                                  * context to avoid a potential
1936                                  * deadlock.  This should be very
1937                                  * rare.
1938                                  */
1939                                 counter_u64_add(ktls_destroy_task, 1);
1940                                 TASK_INIT(&tls->destroy_task, 0,
1941                                     ktls_destroy_help, tls);
1942                                 (void)taskqueue_enqueue(taskqueue_thread,
1943                                     &tls->destroy_task);
1944                                 return;
1945                         }
1946                 }
1947         }
1948
1949         if (tls->sequential_records) {
1950                 struct mbuf *m, *n;
1951                 int page_count;
1952
1953                 STAILQ_FOREACH_SAFE(m, &tls->pending_records, m_epg_stailq, n) {
1954                         page_count = m->m_epg_enc_cnt;
1955                         while (page_count > 0) {
1956                                 KASSERT(page_count >= m->m_epg_nrdy,
1957                                     ("%s: too few pages", __func__));
1958                                 page_count -= m->m_epg_nrdy;
1959                                 m = m_free(m);
1960                         }
1961                 }
1962         }
1963
1964         counter_u64_add(ktls_offload_active, -1);
1965         switch (tls->mode) {
1966         case TCP_TLS_MODE_SW:
1967                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1968                 case CRYPTO_AES_CBC:
1969                         counter_u64_add(ktls_sw_cbc, -1);
1970                         break;
1971                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1972                         counter_u64_add(ktls_sw_gcm, -1);
1973                         break;
1974                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1975                         counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, -1);
1976                         break;
1977                 }
1978                 break;
1979         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
1980                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1981                 case CRYPTO_AES_CBC:
1982                         counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, -1);
1983                         break;
1984                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1985                         counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, -1);
1986                         break;
1987                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1988                         counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, -1);
1989                         break;
1990                 }
1991                 if (tls->snd_tag != NULL)
1992                         m_snd_tag_rele(tls->snd_tag);
1993                 if (tls->rx_ifp != NULL)
1994                         if_rele(tls->rx_ifp);
1995                 if (tls->tx) {
1996                         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1997                         tp = intotcpcb(inp);
1998                         MPASS(tp->t_nic_ktls_xmit == 1);
1999                         tp->t_nic_ktls_xmit = 0;
2000                 }
2001                 break;
2002 #ifdef TCP_OFFLOAD
2003         case TCP_TLS_MODE_TOE:
2004                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
2005                 case CRYPTO_AES_CBC:
2006                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, -1);
2007                         break;
2008                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
2009                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, -1);
2010                         break;
2011                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
2012                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, -1);
2013                         break;
2014                 }
2015                 break;
2016 #endif
2017         }
2018         if (tls->ocf_session != NULL)
2019                 ktls_ocf_free(tls);
2020         if (tls->params.auth_key != NULL) {
2021                 zfree(tls->params.auth_key, M_KTLS);
2022                 tls->params.auth_key = NULL;
2023                 tls->params.auth_key_len = 0;
2024         }
2025         if (tls->params.cipher_key != NULL) {
2026                 zfree(tls->params.cipher_key, M_KTLS);
2027                 tls->params.cipher_key = NULL;
2028                 tls->params.cipher_key_len = 0;
2029         }
2030         if (tls->tx) {
2031                 INP_WLOCK_ASSERT(inp);
2032                 if (!in_pcbrele_wlocked(inp) && !wlocked)
2033                         INP_WUNLOCK(inp);
2034         }
2035         explicit_bzero(tls->params.iv, sizeof(tls->params.iv));
2036
2037         uma_zfree(ktls_session_zone, tls);
2038 }
2039
2040 void
2041 ktls_seq(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m)
2042 {
2043
2044         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
2045                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
2046                     ("ktls_seq: mapped mbuf %p", m));
2047
2048                 m->m_epg_seqno = sb->sb_tls_seqno;
2049                 sb->sb_tls_seqno++;
2050         }
2051 }
2052
2053 /*
2054  * Add TLS framing (headers and trailers) to a chain of mbufs.  Each
2055  * mbuf in the chain must be an unmapped mbuf.  The payload of the
2056  * mbuf must be populated with the payload of each TLS record.
2057  *
2058  * The record_type argument specifies the TLS record type used when
2059  * populating the TLS header.
2060  *
2061  * The enq_count argument on return is set to the number of pages of
2062  * payload data for this entire chain that need to be encrypted via SW
2063  * encryption.  The returned value should be passed to ktls_enqueue
2064  * when scheduling encryption of this chain of mbufs.  To handle the
2065  * special case of empty fragments for TLS 1.0 sessions, an empty
2066  * fragment counts as one page.
2067  */
2068 void
2069 ktls_frame(struct mbuf *top, struct ktls_session *tls, int *enq_cnt,
2070     uint8_t record_type)
2071 {
2072         struct tls_record_layer *tlshdr;
2073         struct mbuf *m;
2074         uint64_t *noncep;
2075         uint16_t tls_len;
2076         int maxlen __diagused;
2077
2078         maxlen = tls->params.max_frame_len;
2079         *enq_cnt = 0;
2080         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next) {
2081                 /*
2082                  * All mbufs in the chain should be TLS records whose
2083                  * payload does not exceed the maximum frame length.
2084                  *
2085                  * Empty TLS 1.0 records are permitted when using CBC.
2086                  */
2087                 KASSERT(m->m_len <= maxlen && m->m_len >= 0 &&
2088                     (m->m_len > 0 || ktls_permit_empty_frames(tls)),
2089                     ("ktls_frame: m %p len %d", m, m->m_len));
2090
2091                 /*
2092                  * TLS frames require unmapped mbufs to store session
2093                  * info.
2094                  */
2095                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
2096                     ("ktls_frame: mapped mbuf %p (top = %p)", m, top));
2097
2098                 tls_len = m->m_len;
2099
2100                 /* Save a reference to the session. */
2101                 m->m_epg_tls = ktls_hold(tls);
2102
2103                 m->m_epg_hdrlen = tls->params.tls_hlen;
2104                 m->m_epg_trllen = tls->params.tls_tlen;
2105                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC) {
2106                         int bs, delta;
2107
2108                         /*
2109                          * AES-CBC pads messages to a multiple of the
2110                          * block size.  Note that the padding is
2111                          * applied after the digest and the encryption
2112                          * is done on the "plaintext || mac || padding".
2113                          * At least one byte of padding is always
2114                          * present.
2115                          *
2116                          * Compute the final trailer length assuming
2117                          * at most one block of padding.
2118                          * tls->params.tls_tlen is the maximum
2119                          * possible trailer length (padding + digest).
2120                          * delta holds the number of excess padding
2121                          * bytes if the maximum were used.  Those
2122                          * extra bytes are removed.
2123                          */
2124                         bs = tls->params.tls_bs;
2125                         delta = (tls_len + tls->params.tls_tlen) & (bs - 1);
2126                         m->m_epg_trllen -= delta;
2127                 }
2128                 m->m_len += m->m_epg_hdrlen + m->m_epg_trllen;
2129
2130                 /* Populate the TLS header. */
2131                 tlshdr = (void *)m->m_epg_hdr;
2132                 tlshdr->tls_vmajor = tls->params.tls_vmajor;
2133
2134                 /*
2135                  * TLS 1.3 masquarades as TLS 1.2 with a record type
2136                  * of TLS_RLTYPE_APP.
2137                  */
2138                 if (tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE &&
2139                     tls->params.tls_vmajor == TLS_MAJOR_VER_ONE) {
2140                         tlshdr->tls_vminor = TLS_MINOR_VER_TWO;
2141                         tlshdr->tls_type = TLS_RLTYPE_APP;
2142                         /* save the real record type for later */
2143                         m->m_epg_record_type = record_type;
2144                         m->m_epg_trail[0] = record_type;
2145                 } else {
2146                         tlshdr->tls_vminor = tls->params.tls_vminor;
2147                         tlshdr->tls_type = record_type;
2148                 }
2149                 tlshdr->tls_length = htons(m->m_len - sizeof(*tlshdr));
2150
2151                 /*
2152                  * Store nonces / explicit IVs after the end of the
2153                  * TLS header.
2154                  *
2155                  * For GCM with TLS 1.2, an 8 byte nonce is copied
2156                  * from the end of the IV.  The nonce is then
2157                  * incremented for use by the next record.
2158                  *
2159                  * For CBC, a random nonce is inserted for TLS 1.1+.
2160                  */
2161                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
2162                     tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO) {
2163                         noncep = (uint64_t *)(tls->params.iv + 8);
2164                         be64enc(tlshdr + 1, *noncep);
2165                         (*noncep)++;
2166                 } else if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC &&
2167                     tls->params.tls_vminor >= TLS_MINOR_VER_ONE)
2168                         arc4rand(tlshdr + 1, AES_BLOCK_LEN, 0);
2169
2170                 /*
2171                  * When using SW encryption, mark the mbuf not ready.
2172                  * It will be marked ready via sbready() after the
2173                  * record has been encrypted.
2174                  *
2175                  * When using ifnet TLS, unencrypted TLS records are
2176                  * sent down the stack to the NIC.
2177                  */
2178                 if (tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW) {
2179                         m->m_flags |= M_NOTREADY;
2180                         if (__predict_false(tls_len == 0)) {
2181                                 /* TLS 1.0 empty fragment. */
2182                                 m->m_epg_nrdy = 1;
2183                         } else
2184                                 m->m_epg_nrdy = m->m_epg_npgs;
2185                         *enq_cnt += m->m_epg_nrdy;
2186                 }
2187         }
2188 }
2189
2190 bool
2191 ktls_permit_empty_frames(struct ktls_session *tls)
2192 {
2193         return (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC &&
2194             tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO);
2195 }
2196
2197 void
2198 ktls_check_rx(struct sockbuf *sb)
2199 {
2200         struct tls_record_layer hdr;
2201         struct ktls_wq *wq;
2202         struct socket *so;
2203         bool running;
2204
2205         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
2206         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX, ("%s: sockbuf %p isn't TLS RX",
2207             __func__, sb));
2208         so = __containerof(sb, struct socket, so_rcv);
2209
2210         if (sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING)
2211                 return;
2212
2213         /* Is there enough queued for a TLS header? */
2214         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr)) {
2215                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc != 0)
2216                         so->so_error = EMSGSIZE;
2217                 return;
2218         }
2219
2220         m_copydata(sb->sb_mtls, 0, sizeof(hdr), (void *)&hdr);
2221
2222         /* Is the entire record queued? */
2223         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr) + ntohs(hdr.tls_length)) {
2224                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0)
2225                         so->so_error = EMSGSIZE;
2226                 return;
2227         }
2228
2229         sb->sb_flags |= SB_TLS_RX_RUNNING;
2230
2231         soref(so);
2232         wq = &ktls_wq[so->so_rcv.sb_tls_info->wq_index];
2233         mtx_lock(&wq->mtx);
2234         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->so_head, so, so_ktls_rx_list);
2235         running = wq->running;
2236         mtx_unlock(&wq->mtx);
2237         if (!running)
2238                 wakeup(wq);
2239         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, 1);
2240 }
2241
2242 static struct mbuf *
2243 ktls_detach_record(struct sockbuf *sb, int len)
2244 {
2245         struct mbuf *m, *n, *top;
2246         int remain;
2247
2248         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
2249         MPASS(len <= sb->sb_tlscc);
2250
2251         /*
2252          * If TLS chain is the exact size of the record,
2253          * just grab the whole record.
2254          */
2255         top = sb->sb_mtls;
2256         if (sb->sb_tlscc == len) {
2257                 sb->sb_mtls = NULL;
2258                 sb->sb_mtlstail = NULL;
2259                 goto out;
2260         }
2261
2262         /*
2263          * While it would be nice to use m_split() here, we need
2264          * to know exactly what m_split() allocates to update the
2265          * accounting, so do it inline instead.
2266          */
2267         remain = len;
2268         for (m = top; remain > m->m_len; m = m->m_next)
2269                 remain -= m->m_len;
2270
2271         /* Easy case: don't have to split 'm'. */
2272         if (remain == m->m_len) {
2273                 sb->sb_mtls = m->m_next;
2274                 if (sb->sb_mtls == NULL)
2275                         sb->sb_mtlstail = NULL;
2276                 m->m_next = NULL;
2277                 goto out;
2278         }
2279
2280         /*
2281          * Need to allocate an mbuf to hold the remainder of 'm'.  Try
2282          * with M_NOWAIT first.
2283          */
2284         n = m_get(M_NOWAIT, MT_DATA);
2285         if (n == NULL) {
2286                 /*
2287                  * Use M_WAITOK with socket buffer unlocked.  If
2288                  * 'sb_mtls' changes while the lock is dropped, return
2289                  * NULL to force the caller to retry.
2290                  */
2291                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2292
2293                 n = m_get(M_WAITOK, MT_DATA);
2294
2295                 SOCKBUF_LOCK(sb);
2296                 if (sb->sb_mtls != top) {
2297                         m_free(n);
2298                         return (NULL);
2299                 }
2300         }
2301         n->m_flags |= (m->m_flags & (M_NOTREADY | M_DECRYPTED));
2302
2303         /* Store remainder in 'n'. */
2304         n->m_len = m->m_len - remain;
2305         if (m->m_flags & M_EXT) {
2306                 n->m_data = m->m_data + remain;
2307                 mb_dupcl(n, m);
2308         } else {
2309                 bcopy(mtod(m, caddr_t) + remain, mtod(n, caddr_t), n->m_len);
2310         }
2311
2312         /* Trim 'm' and update accounting. */
2313         m->m_len -= n->m_len;
2314         sb->sb_tlscc -= n->m_len;
2315         sb->sb_ccc -= n->m_len;
2316
2317         /* Account for 'n'. */
2318         sballoc_ktls_rx(sb, n);
2319
2320         /* Insert 'n' into the TLS chain. */
2321         sb->sb_mtls = n;
2322         n->m_next = m->m_next;
2323         if (sb->sb_mtlstail == m)
2324                 sb->sb_mtlstail = n;
2325
2326         /* Detach the record from the TLS chain. */
2327         m->m_next = NULL;
2328
2329 out:
2330         MPASS(m_length(top, NULL) == len);
2331         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next)
2332                 sbfree_ktls_rx(sb, m);
2333         sb->sb_tlsdcc = len;
2334         sb->sb_ccc += len;
2335         SBCHECK(sb);
2336         return (top);
2337 }
2338
2339 /*
2340  * Determine the length of the trailing zero padding and find the real
2341  * record type in the byte before the padding.
2342  *
2343  * Walking the mbuf chain backwards is clumsy, so another option would
2344  * be to scan forwards remembering the last non-zero byte before the
2345  * trailer.  However, it would be expensive to scan the entire record.
2346  * Instead, find the last non-zero byte of each mbuf in the chain
2347  * keeping track of the relative offset of that nonzero byte.
2348  *
2349  * trail_len is the size of the MAC/tag on input and is set to the
2350  * size of the full trailer including padding and the record type on
2351  * return.
2352  */
2353 static int
2354 tls13_find_record_type(struct ktls_session *tls, struct mbuf *m, int tls_len,
2355     int *trailer_len, uint8_t *record_typep)
2356 {
2357         char *cp;
2358         u_int digest_start, last_offset, m_len, offset;
2359         uint8_t record_type;
2360
2361         digest_start = tls_len - *trailer_len;
2362         last_offset = 0;
2363         offset = 0;
2364         for (; m != NULL && offset < digest_start;
2365              offset += m->m_len, m = m->m_next) {
2366                 /* Don't look for padding in the tag. */
2367                 m_len = min(digest_start - offset, m->m_len);
2368                 cp = mtod(m, char *);
2369
2370                 /* Find last non-zero byte in this mbuf. */
2371                 while (m_len > 0 && cp[m_len - 1] == 0)
2372                         m_len--;
2373                 if (m_len > 0) {
2374                         record_type = cp[m_len - 1];
2375                         last_offset = offset + m_len;
2376                 }
2377         }
2378         if (last_offset < tls->params.tls_hlen)
2379                 return (EBADMSG);
2380
2381         *record_typep = record_type;
2382         *trailer_len = tls_len - last_offset + 1;
2383         return (0);
2384 }
2385
2386 /*
2387  * Check if a mbuf chain is fully decrypted at the given offset and
2388  * length. Returns KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED if all data is
2389  * decrypted. KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED if there is a mix of encrypted
2390  * and decrypted data. Else KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED if all data
2391  * is encrypted.
2392  */
2393 ktls_mbuf_crypto_st_t
2394 ktls_mbuf_crypto_state(struct mbuf *mb, int offset, int len)
2395 {
2396         int m_flags_ored = 0;
2397         int m_flags_anded = -1;
2398
2399         for (; mb != NULL; mb = mb->m_next) {
2400                 if (offset < mb->m_len)
2401                         break;
2402                 offset -= mb->m_len;
2403         }
2404         offset += len;
2405
2406         for (; mb != NULL; mb = mb->m_next) {
2407                 m_flags_ored |= mb->m_flags;
2408                 m_flags_anded &= mb->m_flags;
2409
2410                 if (offset <= mb->m_len)
2411                         break;
2412                 offset -= mb->m_len;
2413         }
2414         MPASS(mb != NULL || offset == 0);
2415
2416         if ((m_flags_ored ^ m_flags_anded) & M_DECRYPTED)
2417                 return (KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED);
2418         else
2419                 return ((m_flags_ored & M_DECRYPTED) ?
2420                     KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED :
2421                     KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED);
2422 }
2423
2424 /*
2425  * ktls_resync_ifnet - get HW TLS RX back on track after packet loss
2426  */
2427 static int
2428 ktls_resync_ifnet(struct socket *so, uint32_t tls_len, uint64_t tls_rcd_num)
2429 {
2430         union if_snd_tag_modify_params params;
2431         struct m_snd_tag *mst;
2432         struct inpcb *inp;
2433         struct tcpcb *tp;
2434
2435         mst = so->so_rcv.sb_tls_info->snd_tag;
2436         if (__predict_false(mst == NULL))
2437                 return (EINVAL);
2438
2439         inp = sotoinpcb(so);
2440         if (__predict_false(inp == NULL))
2441                 return (EINVAL);
2442
2443         INP_RLOCK(inp);
2444         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
2445                 INP_RUNLOCK(inp);
2446                 return (ECONNRESET);
2447         }
2448
2449         tp = intotcpcb(inp);
2450         MPASS(tp != NULL);
2451
2452         /* Get the TCP sequence number of the next valid TLS header. */
2453         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
2454         params.tls_rx.tls_hdr_tcp_sn =
2455             tp->rcv_nxt - so->so_rcv.sb_tlscc - tls_len;
2456         params.tls_rx.tls_rec_length = tls_len;
2457         params.tls_rx.tls_seq_number = tls_rcd_num;
2458         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
2459
2460         INP_RUNLOCK(inp);
2461
2462         MPASS(mst->sw->type == IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX);
2463         return (mst->sw->snd_tag_modify(mst, &params));
2464 }
2465
2466 static void
2467 ktls_drop(struct socket *so, int error)
2468 {
2469         struct epoch_tracker et;
2470         struct inpcb *inp = sotoinpcb(so);
2471         struct tcpcb *tp;
2472
2473         NET_EPOCH_ENTER(et);
2474         INP_WLOCK(inp);
2475         if (!(inp->inp_flags & INP_DROPPED)) {
2476                 tp = intotcpcb(inp);
2477                 CURVNET_SET(inp->inp_vnet);
2478                 tp = tcp_drop(tp, error);
2479                 CURVNET_RESTORE();
2480                 if (tp != NULL)
2481                         INP_WUNLOCK(inp);
2482         } else {
2483                 so->so_error = error;
2484                 SOCK_RECVBUF_LOCK(so);
2485                 sorwakeup_locked(so);
2486                 INP_WUNLOCK(inp);
2487         }
2488         NET_EPOCH_EXIT(et);
2489 }
2490
2491 static void
2492 ktls_decrypt(struct socket *so)
2493 {
2494         char tls_header[MBUF_PEXT_HDR_LEN];
2495         struct ktls_session *tls;
2496         struct sockbuf *sb;
2497         struct tls_record_layer *hdr;
2498         struct tls_get_record tgr;
2499         struct mbuf *control, *data, *m;
2500         ktls_mbuf_crypto_st_t state;
2501         uint64_t seqno;
2502         int error, remain, tls_len, trail_len;
2503         bool tls13;
2504         uint8_t vminor, record_type;
2505
2506         hdr = (struct tls_record_layer *)tls_header;
2507         sb = &so->so_rcv;
2508         SOCKBUF_LOCK(sb);
2509         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING,
2510             ("%s: socket %p not running", __func__, so));
2511
2512         tls = sb->sb_tls_info;
2513         MPASS(tls != NULL);
2514
2515         tls13 = (tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE);
2516         if (tls13)
2517                 vminor = TLS_MINOR_VER_TWO;
2518         else
2519                 vminor = tls->params.tls_vminor;
2520         for (;;) {
2521                 /* Is there enough queued for a TLS header? */
2522                 if (sb->sb_tlscc < tls->params.tls_hlen)
2523                         break;
2524
2525                 m_copydata(sb->sb_mtls, 0, tls->params.tls_hlen, tls_header);
2526                 tls_len = sizeof(*hdr) + ntohs(hdr->tls_length);
2527
2528                 if (hdr->tls_vmajor != tls->params.tls_vmajor ||
2529                     hdr->tls_vminor != vminor)
2530                         error = EINVAL;
2531                 else if (tls13 && hdr->tls_type != TLS_RLTYPE_APP)
2532                         error = EINVAL;
2533                 else if (tls_len < tls->params.tls_hlen || tls_len >
2534                     tls->params.tls_hlen + TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2 +
2535                     tls->params.tls_tlen)
2536                         error = EMSGSIZE;
2537                 else
2538                         error = 0;
2539                 if (__predict_false(error != 0)) {
2540                         /*
2541                          * We have a corrupted record and are likely
2542                          * out of sync.  The connection isn't
2543                          * recoverable at this point, so abort it.
2544                          */
2545                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2546                         counter_u64_add(ktls_offload_corrupted_records, 1);
2547
2548                         ktls_drop(so, error);
2549                         goto deref;
2550                 }
2551
2552                 /* Is the entire record queued? */
2553                 if (sb->sb_tlscc < tls_len)
2554                         break;
2555
2556                 /*
2557                  * Split out the portion of the mbuf chain containing
2558                  * this TLS record.
2559                  */
2560                 data = ktls_detach_record(sb, tls_len);
2561                 if (data == NULL)
2562                         continue;
2563                 MPASS(sb->sb_tlsdcc == tls_len);
2564
2565                 seqno = sb->sb_tls_seqno;
2566                 sb->sb_tls_seqno++;
2567                 SBCHECK(sb);
2568                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2569
2570                 /* get crypto state for this TLS record */
2571                 state = ktls_mbuf_crypto_state(data, 0, tls_len);
2572
2573                 switch (state) {
2574                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED:
2575                         error = ktls_ocf_recrypt(tls, hdr, data, seqno);
2576                         if (error)
2577                                 break;
2578                         /* FALLTHROUGH */
2579                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED:
2580                         error = ktls_ocf_decrypt(tls, hdr, data, seqno,
2581                             &trail_len);
2582                         if (__predict_true(error == 0)) {
2583                                 if (tls13) {
2584                                         error = tls13_find_record_type(tls, data,
2585                                             tls_len, &trail_len, &record_type);
2586                                 } else {
2587                                         record_type = hdr->tls_type;
2588                                 }
2589                         }
2590                         break;
2591                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED:
2592                         /*
2593                          * NIC TLS is only supported for AEAD
2594                          * ciphersuites which used a fixed sized
2595                          * trailer.
2596                          */
2597                         if (tls13) {
2598                                 trail_len = tls->params.tls_tlen - 1;
2599                                 error = tls13_find_record_type(tls, data,
2600                                     tls_len, &trail_len, &record_type);
2601                         } else {
2602                                 trail_len = tls->params.tls_tlen;
2603                                 error = 0;
2604                                 record_type = hdr->tls_type;
2605                         }
2606                         break;
2607                 default:
2608                         error = EINVAL;
2609                         break;
2610                 }
2611                 if (error) {
2612                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2613
2614                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2615                         if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
2616                                 /*
2617                                  * sbcut/drop/flush discarded these
2618                                  * mbufs.
2619                                  */
2620                                 m_freem(data);
2621                                 break;
2622                         }
2623
2624                         /*
2625                          * Drop this TLS record's data, but keep
2626                          * decrypting subsequent records.
2627                          */
2628                         sb->sb_ccc -= tls_len;
2629                         sb->sb_tlsdcc = 0;
2630
2631                         if (error != EMSGSIZE)
2632                                 error = EBADMSG;
2633                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2634                         so->so_error = error;
2635                         sorwakeup_locked(so);
2636                         CURVNET_RESTORE();
2637
2638                         m_freem(data);
2639
2640                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2641                         continue;
2642                 }
2643
2644                 /* Allocate the control mbuf. */
2645                 memset(&tgr, 0, sizeof(tgr));
2646                 tgr.tls_type = record_type;
2647                 tgr.tls_vmajor = hdr->tls_vmajor;
2648                 tgr.tls_vminor = hdr->tls_vminor;
2649                 tgr.tls_length = htobe16(tls_len - tls->params.tls_hlen -
2650                     trail_len);
2651                 control = sbcreatecontrol(&tgr, sizeof(tgr),
2652                     TLS_GET_RECORD, IPPROTO_TCP, M_WAITOK);
2653
2654                 SOCKBUF_LOCK(sb);
2655                 if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
2656                         /* sbcut/drop/flush discarded these mbufs. */
2657                         MPASS(sb->sb_tlscc == 0);
2658                         m_freem(data);
2659                         m_freem(control);
2660                         break;
2661                 }
2662
2663                 /*
2664                  * Clear the 'dcc' accounting in preparation for
2665                  * adding the decrypted record.
2666                  */
2667                 sb->sb_ccc -= tls_len;
2668                 sb->sb_tlsdcc = 0;
2669                 SBCHECK(sb);
2670
2671                 /* If there is no payload, drop all of the data. */
2672                 if (tgr.tls_length == htobe16(0)) {
2673                         m_freem(data);
2674                         data = NULL;
2675                 } else {
2676                         /* Trim header. */
2677                         remain = tls->params.tls_hlen;
2678                         while (remain > 0) {
2679                                 if (data->m_len > remain) {
2680                                         data->m_data += remain;
2681                                         data->m_len -= remain;
2682                                         break;
2683                                 }
2684                                 remain -= data->m_len;
2685                                 data = m_free(data);
2686                         }
2687
2688                         /* Trim trailer and clear M_NOTREADY. */
2689                         remain = be16toh(tgr.tls_length);
2690                         m = data;
2691                         for (m = data; remain > m->m_len; m = m->m_next) {
2692                                 m->m_flags &= ~(M_NOTREADY | M_DECRYPTED);
2693                                 remain -= m->m_len;
2694                         }
2695                         m->m_len = remain;
2696                         m_freem(m->m_next);
2697                         m->m_next = NULL;
2698                         m->m_flags &= ~(M_NOTREADY | M_DECRYPTED);
2699
2700                         /* Set EOR on the final mbuf. */
2701                         m->m_flags |= M_EOR;
2702                 }
2703
2704                 sbappendcontrol_locked(sb, data, control, 0);
2705
2706                 if (__predict_false(state != KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED)) {
2707                         sb->sb_flags |= SB_TLS_RX_RESYNC;
2708                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2709                         ktls_resync_ifnet(so, tls_len, seqno);
2710                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2711                 } else if (__predict_false(sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RESYNC)) {
2712                         sb->sb_flags &= ~SB_TLS_RX_RESYNC;
2713                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2714                         ktls_resync_ifnet(so, 0, seqno);
2715                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2716                 }
2717         }
2718
2719         sb->sb_flags &= ~SB_TLS_RX_RUNNING;
2720
2721         if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc > 0)
2722                 so->so_error = EMSGSIZE;
2723
2724         sorwakeup_locked(so);
2725
2726 deref:
2727         SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(sb);
2728
2729         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2730         sorele(so);
2731         CURVNET_RESTORE();
2732 }
2733
2734 void
2735 ktls_enqueue_to_free(struct mbuf *m)
2736 {
2737         struct ktls_wq *wq;
2738         bool running;
2739
2740         /* Mark it for freeing. */
2741         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_2FREE;
2742         wq = &ktls_wq[m->m_epg_tls->wq_index];
2743         mtx_lock(&wq->mtx);
2744         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2745         running = wq->running;
2746         mtx_unlock(&wq->mtx);
2747         if (!running)
2748                 wakeup(wq);
2749 }
2750
2751 static void *
2752 ktls_buffer_alloc(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *m)
2753 {
2754         void *buf;
2755         int domain, running;
2756
2757         if (m->m_epg_npgs <= 2)
2758                 return (NULL);
2759         if (ktls_buffer_zone == NULL)
2760                 return (NULL);
2761         if ((u_int)(ticks - wq->lastallocfail) < hz) {
2762                 /*
2763                  * Rate-limit allocation attempts after a failure.
2764                  * ktls_buffer_import() will acquire a per-domain mutex to check
2765                  * the free page queues and may fail consistently if memory is
2766                  * fragmented.
2767                  */
2768                 return (NULL);
2769         }
2770         buf = uma_zalloc(ktls_buffer_zone, M_NOWAIT | M_NORECLAIM);
2771         if (buf == NULL) {
2772                 domain = PCPU_GET(domain);
2773                 wq->lastallocfail = ticks;
2774
2775                 /*
2776                  * Note that this check is "racy", but the races are
2777                  * harmless, and are either a spurious wakeup if
2778                  * multiple threads fail allocations before the alloc
2779                  * thread wakes, or waiting an extra second in case we
2780                  * see an old value of running == true.
2781                  */
2782                 if (!VM_DOMAIN_EMPTY(domain)) {
2783                         running = atomic_load_int(&ktls_domains[domain].reclaim_td.running);
2784                         if (!running)
2785                                 wakeup(&ktls_domains[domain].reclaim_td);
2786                 }
2787         }
2788         return (buf);
2789 }
2790
2791 static int
2792 ktls_encrypt_record(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *m,
2793     struct ktls_session *tls, struct ktls_ocf_encrypt_state *state)
2794 {
2795         vm_page_t pg;
2796         int error, i, len, off;
2797
2798         KASSERT((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) == (M_EXTPG | M_NOTREADY),
2799             ("%p not unready & nomap mbuf\n", m));
2800         KASSERT(ptoa(m->m_epg_npgs) <= ktls_maxlen,
2801             ("page count %d larger than maximum frame length %d", m->m_epg_npgs,
2802             ktls_maxlen));
2803
2804         /* Anonymous mbufs are encrypted in place. */
2805         if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) != 0)
2806                 return (ktls_ocf_encrypt(state, tls, m, NULL, 0));
2807
2808         /*
2809          * For file-backed mbufs (from sendfile), anonymous wired
2810          * pages are allocated and used as the encryption destination.
2811          */
2812         if ((state->cbuf = ktls_buffer_alloc(wq, m)) != NULL) {
2813                 len = ptoa(m->m_epg_npgs - 1) + m->m_epg_last_len -
2814                     m->m_epg_1st_off;
2815                 state->dst_iov[0].iov_base = (char *)state->cbuf +
2816                     m->m_epg_1st_off;
2817                 state->dst_iov[0].iov_len = len;
2818                 state->parray[0] = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)state->cbuf);
2819                 i = 1;
2820         } else {
2821                 off = m->m_epg_1st_off;
2822                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++, off = 0) {
2823                         pg = vm_page_alloc_noobj(VM_ALLOC_NODUMP |
2824                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
2825                         len = m_epg_pagelen(m, i, off);
2826                         state->parray[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(pg);
2827                         state->dst_iov[i].iov_base =
2828                             (char *)PHYS_TO_DMAP(state->parray[i]) + off;
2829                         state->dst_iov[i].iov_len = len;
2830                 }
2831         }
2832         KASSERT(i + 1 <= nitems(state->dst_iov), ("dst_iov is too small"));
2833         state->dst_iov[i].iov_base = m->m_epg_trail;
2834         state->dst_iov[i].iov_len = m->m_epg_trllen;
2835
2836         error = ktls_ocf_encrypt(state, tls, m, state->dst_iov, i + 1);
2837
2838         if (__predict_false(error != 0)) {
2839                 /* Free the anonymous pages. */
2840                 if (state->cbuf != NULL)
2841                         uma_zfree(ktls_buffer_zone, state->cbuf);
2842                 else {
2843                         for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++) {
2844                                 pg = PHYS_TO_VM_PAGE(state->parray[i]);
2845                                 (void)vm_page_unwire_noq(pg);
2846                                 vm_page_free(pg);
2847                         }
2848                 }
2849         }
2850         return (error);
2851 }
2852
2853 /* Number of TLS records in a batch passed to ktls_enqueue(). */
2854 static u_int
2855 ktls_batched_records(struct mbuf *m)
2856 {
2857         int page_count, records;
2858
2859         records = 0;
2860         page_count = m->m_epg_enc_cnt;
2861         while (page_count > 0) {
2862                 records++;
2863                 page_count -= m->m_epg_nrdy;
2864                 m = m->m_next;
2865         }
2866         KASSERT(page_count == 0, ("%s: mismatched page count", __func__));
2867         return (records);
2868 }
2869
2870 void
2871 ktls_enqueue(struct mbuf *m, struct socket *so, int page_count)
2872 {
2873         struct ktls_session *tls;
2874         struct ktls_wq *wq;
2875         int queued;
2876         bool running;
2877
2878         KASSERT(((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) ==
2879             (M_EXTPG | M_NOTREADY)),
2880             ("ktls_enqueue: %p not unready & nomap mbuf\n", m));
2881         KASSERT(page_count != 0, ("enqueueing TLS mbuf with zero page count"));
2882
2883         KASSERT(m->m_epg_tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW, ("!SW TLS mbuf"));
2884
2885         m->m_epg_enc_cnt = page_count;
2886
2887         /*
2888          * Save a pointer to the socket.  The caller is responsible
2889          * for taking an additional reference via soref().
2890          */
2891         m->m_epg_so = so;
2892
2893         queued = 1;
2894         tls = m->m_epg_tls;
2895         wq = &ktls_wq[tls->wq_index];
2896         mtx_lock(&wq->mtx);
2897         if (__predict_false(tls->sequential_records)) {
2898                 /*
2899                  * For TLS 1.0, records must be encrypted
2900                  * sequentially.  For a given connection, all records
2901                  * queued to the associated work queue are processed
2902                  * sequentially.  However, sendfile(2) might complete
2903                  * I/O requests spanning multiple TLS records out of
2904                  * order.  Here we ensure TLS records are enqueued to
2905                  * the work queue in FIFO order.
2906                  *
2907                  * tls->next_seqno holds the sequence number of the
2908                  * next TLS record that should be enqueued to the work
2909                  * queue.  If this next record is not tls->next_seqno,
2910                  * it must be a future record, so insert it, sorted by
2911                  * TLS sequence number, into tls->pending_records and
2912                  * return.
2913                  *
2914                  * If this TLS record matches tls->next_seqno, place
2915                  * it in the work queue and then check
2916                  * tls->pending_records to see if any
2917                  * previously-queued records are now ready for
2918                  * encryption.
2919                  */
2920                 if (m->m_epg_seqno != tls->next_seqno) {
2921                         struct mbuf *n, *p;
2922
2923                         p = NULL;
2924                         STAILQ_FOREACH(n, &tls->pending_records, m_epg_stailq) {
2925                                 if (n->m_epg_seqno > m->m_epg_seqno)
2926                                         break;
2927                                 p = n;
2928                         }
2929                         if (n == NULL)
2930                                 STAILQ_INSERT_TAIL(&tls->pending_records, m,
2931                                     m_epg_stailq);
2932                         else if (p == NULL)
2933                                 STAILQ_INSERT_HEAD(&tls->pending_records, m,
2934                                     m_epg_stailq);
2935                         else
2936                                 STAILQ_INSERT_AFTER(&tls->pending_records, p, m,
2937                                     m_epg_stailq);
2938                         mtx_unlock(&wq->mtx);
2939                         counter_u64_add(ktls_cnt_tx_pending, 1);
2940                         return;
2941                 }
2942
2943                 tls->next_seqno += ktls_batched_records(m);
2944                 STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2945
2946                 while (!STAILQ_EMPTY(&tls->pending_records)) {
2947                         struct mbuf *n;
2948
2949                         n = STAILQ_FIRST(&tls->pending_records);
2950                         if (n->m_epg_seqno != tls->next_seqno)
2951                                 break;
2952
2953                         queued++;
2954                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&tls->pending_records, m_epg_stailq);
2955                         tls->next_seqno += ktls_batched_records(n);
2956                         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, n, m_epg_stailq);
2957                 }
2958                 counter_u64_add(ktls_cnt_tx_pending, -(queued - 1));
2959         } else
2960                 STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2961
2962         running = wq->running;
2963         mtx_unlock(&wq->mtx);
2964         if (!running)
2965                 wakeup(wq);
2966         counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, queued);
2967 }
2968
2969 /*
2970  * Once a file-backed mbuf (from sendfile) has been encrypted, free
2971  * the pages from the file and replace them with the anonymous pages
2972  * allocated in ktls_encrypt_record().
2973  */
2974 static void
2975 ktls_finish_nonanon(struct mbuf *m, struct ktls_ocf_encrypt_state *state)
2976 {
2977         int i;
2978
2979         MPASS((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0);
2980
2981         /* Free the old pages. */
2982         m->m_ext.ext_free(m);
2983
2984         /* Replace them with the new pages. */
2985         if (state->cbuf != NULL) {
2986                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2987                         m->m_epg_pa[i] = state->parray[0] + ptoa(i);
2988
2989                 /* Contig pages should go back to the cache. */
2990                 m->m_ext.ext_free = ktls_free_mext_contig;
2991         } else {
2992                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2993                         m->m_epg_pa[i] = state->parray[i];
2994
2995                 /* Use the basic free routine. */
2996                 m->m_ext.ext_free = mb_free_mext_pgs;
2997         }
2998
2999         /* Pages are now writable. */
3000         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_ANON;
3001 }
3002
3003 static __noinline void
3004 ktls_encrypt(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *top)
3005 {
3006         struct ktls_ocf_encrypt_state state;
3007         struct ktls_session *tls;
3008         struct socket *so;
3009         struct mbuf *m;
3010         int error, npages, total_pages;
3011
3012         so = top->m_epg_so;
3013         tls = top->m_epg_tls;
3014         KASSERT(tls != NULL, ("tls = NULL, top = %p\n", top));
3015         KASSERT(so != NULL, ("so = NULL, top = %p\n", top));
3016 #ifdef INVARIANTS
3017         top->m_epg_so = NULL;
3018 #endif
3019         total_pages = top->m_epg_enc_cnt;
3020         npages = 0;
3021
3022         /*
3023          * Encrypt the TLS records in the chain of mbufs starting with
3024          * 'top'.  'total_pages' gives us a total count of pages and is
3025          * used to know when we have finished encrypting the TLS
3026          * records originally queued with 'top'.
3027          *
3028          * NB: These mbufs are queued in the socket buffer and
3029          * 'm_next' is traversing the mbufs in the socket buffer.  The
3030          * socket buffer lock is not held while traversing this chain.
3031          * Since the mbufs are all marked M_NOTREADY their 'm_next'
3032          * pointers should be stable.  However, the 'm_next' of the
3033          * last mbuf encrypted is not necessarily NULL.  It can point
3034          * to other mbufs appended while 'top' was on the TLS work
3035          * queue.
3036          *
3037          * Each mbuf holds an entire TLS record.
3038          */
3039         error = 0;
3040         for (m = top; npages != total_pages; m = m->m_next) {
3041                 KASSERT(m->m_epg_tls == tls,
3042                     ("different TLS sessions in a single mbuf chain: %p vs %p",
3043                     tls, m->m_epg_tls));
3044                 KASSERT(npages + m->m_epg_npgs <= total_pages,
3045                     ("page count mismatch: top %p, total_pages %d, m %p", top,
3046                     total_pages, m));
3047
3048                 error = ktls_encrypt_record(wq, m, tls, &state);
3049                 if (error) {
3050                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
3051                         break;
3052                 }
3053
3054                 if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0)
3055                         ktls_finish_nonanon(m, &state);
3056
3057                 npages += m->m_epg_nrdy;
3058
3059                 /*
3060                  * Drop a reference to the session now that it is no
3061                  * longer needed.  Existing code depends on encrypted
3062                  * records having no associated session vs
3063                  * yet-to-be-encrypted records having an associated
3064                  * session.
3065                  */
3066                 m->m_epg_tls = NULL;
3067                 ktls_free(tls);
3068         }
3069
3070         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3071         if (error == 0) {
3072                 (void)so->so_proto->pr_ready(so, top, npages);
3073         } else {
3074                 ktls_drop(so, EIO);
3075                 mb_free_notready(top, total_pages);
3076         }
3077
3078         sorele(so);
3079         CURVNET_RESTORE();
3080 }
3081
3082 void
3083 ktls_encrypt_cb(struct ktls_ocf_encrypt_state *state, int error)
3084 {
3085         struct ktls_session *tls;
3086         struct socket *so;
3087         struct mbuf *m;
3088         int npages;
3089
3090         m = state->m;
3091
3092         if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0)
3093                 ktls_finish_nonanon(m, state);
3094
3095         so = state->so;
3096         free(state, M_KTLS);
3097
3098         /*
3099          * Drop a reference to the session now that it is no longer
3100          * needed.  Existing code depends on encrypted records having
3101          * no associated session vs yet-to-be-encrypted records having
3102          * an associated session.
3103          */
3104         tls = m->m_epg_tls;
3105         m->m_epg_tls = NULL;
3106         ktls_free(tls);
3107
3108         if (error != 0)
3109                 counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
3110
3111         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3112         npages = m->m_epg_nrdy;
3113
3114         if (error == 0) {
3115                 (void)so->so_proto->pr_ready(so, m, npages);
3116         } else {
3117                 ktls_drop(so, EIO);
3118                 mb_free_notready(m, npages);
3119         }
3120
3121         sorele(so);
3122         CURVNET_RESTORE();
3123 }
3124
3125 /*
3126  * Similar to ktls_encrypt, but used with asynchronous OCF backends
3127  * (coprocessors) where encryption does not use host CPU resources and
3128  * it can be beneficial to queue more requests than CPUs.
3129  */
3130 static __noinline void
3131 ktls_encrypt_async(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *top)
3132 {
3133         struct ktls_ocf_encrypt_state *state;
3134         struct ktls_session *tls;
3135         struct socket *so;
3136         struct mbuf *m, *n;
3137         int error, mpages, npages, total_pages;
3138
3139         so = top->m_epg_so;
3140         tls = top->m_epg_tls;
3141         KASSERT(tls != NULL, ("tls = NULL, top = %p\n", top));
3142         KASSERT(so != NULL, ("so = NULL, top = %p\n", top));
3143 #ifdef INVARIANTS
3144         top->m_epg_so = NULL;
3145 #endif
3146         total_pages = top->m_epg_enc_cnt;
3147         npages = 0;
3148
3149         error = 0;
3150         for (m = top; npages != total_pages; m = n) {
3151                 KASSERT(m->m_epg_tls == tls,
3152                     ("different TLS sessions in a single mbuf chain: %p vs %p",
3153                     tls, m->m_epg_tls));
3154                 KASSERT(npages + m->m_epg_npgs <= total_pages,
3155                     ("page count mismatch: top %p, total_pages %d, m %p", top,
3156                     total_pages, m));
3157
3158                 state = malloc(sizeof(*state), M_KTLS, M_WAITOK | M_ZERO);
3159                 soref(so);
3160                 state->so = so;
3161                 state->m = m;
3162
3163                 mpages = m->m_epg_nrdy;
3164                 n = m->m_next;
3165
3166                 error = ktls_encrypt_record(wq, m, tls, state);
3167                 if (error) {
3168                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
3169                         free(state, M_KTLS);
3170                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3171                         sorele(so);
3172                         CURVNET_RESTORE();
3173                         break;
3174                 }
3175
3176                 npages += mpages;
3177         }
3178
3179         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3180         if (error != 0) {
3181                 ktls_drop(so, EIO);
3182                 mb_free_notready(m, total_pages - npages);
3183         }
3184
3185         sorele(so);
3186         CURVNET_RESTORE();
3187 }
3188
3189 static int
3190 ktls_bind_domain(int domain)
3191 {
3192         int error;
3193
3194         error = cpuset_setthread(curthread->td_tid, &cpuset_domain[domain]);
3195         if (error != 0)
3196                 return (error);
3197         curthread->td_domain.dr_policy = DOMAINSET_PREF(domain);
3198         return (0);
3199 }
3200
3201 static void
3202 ktls_reclaim_thread(void *ctx)
3203 {
3204         struct ktls_domain_info *ktls_domain = ctx;
3205         struct ktls_reclaim_thread *sc = &ktls_domain->reclaim_td;
3206         struct sysctl_oid *oid;
3207         char name[80];
3208         int error, domain;
3209
3210         domain = ktls_domain - ktls_domains;
3211         if (bootverbose)
3212                 printf("Starting KTLS reclaim thread for domain %d\n", domain);
3213         error = ktls_bind_domain(domain);
3214         if (error)
3215                 printf("Unable to bind KTLS reclaim thread for domain %d: error %d\n",
3216                     domain, error);
3217         snprintf(name, sizeof(name), "domain%d", domain);
3218         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_kern_ipc_tls), OID_AUTO,
3219             name, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
3220         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "reclaims",
3221             CTLFLAG_RD,  &sc->reclaims, 0, "buffers reclaimed");
3222         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "wakeups",
3223             CTLFLAG_RD,  &sc->wakeups, 0, "thread wakeups");
3224         SYSCTL_ADD_INT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "running",
3225             CTLFLAG_RD,  &sc->running, 0, "thread running");
3226
3227         for (;;) {
3228                 atomic_store_int(&sc->running, 0);
3229                 tsleep(sc, PZERO | PNOLOCK, "-",  0);
3230                 atomic_store_int(&sc->running, 1);
3231                 sc->wakeups++;
3232                 /*
3233                  * Below we attempt to reclaim ktls_max_reclaim
3234                  * buffers using vm_page_reclaim_contig_domain_ext().
3235                  * We do this here, as this function can take several
3236                  * seconds to scan all of memory and it does not
3237                  * matter if this thread pauses for a while.  If we
3238                  * block a ktls worker thread, we risk developing
3239                  * backlogs of buffers to be encrypted, leading to
3240                  * surges of traffic and potential NIC output drops.
3241                  */
3242                 if (vm_page_reclaim_contig_domain_ext(domain, VM_ALLOC_NORMAL,
3243                     atop(ktls_maxlen), 0, ~0ul, PAGE_SIZE, 0,
3244                     ktls_max_reclaim) != 0) {
3245                         vm_wait_domain(domain);
3246                 } else {
3247                         sc->reclaims += ktls_max_reclaim;
3248                 }
3249         }
3250 }
3251
3252 static void
3253 ktls_work_thread(void *ctx)
3254 {
3255         struct ktls_wq *wq = ctx;
3256         struct mbuf *m, *n;
3257         struct socket *so, *son;
3258         STAILQ_HEAD(, mbuf) local_m_head;
3259         STAILQ_HEAD(, socket) local_so_head;
3260         int cpu;
3261
3262         cpu = wq - ktls_wq;
3263         if (bootverbose)
3264                 printf("Starting KTLS worker thread for CPU %d\n", cpu);
3265
3266         /*
3267          * Bind to a core.  If ktls_bind_threads is > 1, then
3268          * we bind to the NUMA domain instead.
3269          */
3270         if (ktls_bind_threads) {
3271                 int error;
3272
3273                 if (ktls_bind_threads > 1) {
3274                         struct pcpu *pc = pcpu_find(cpu);
3275
3276                         error = ktls_bind_domain(pc->pc_domain);
3277                 } else {
3278                         cpuset_t mask;
3279
3280                         CPU_SETOF(cpu, &mask);
3281                         error = cpuset_setthread(curthread->td_tid, &mask);
3282                 }
3283                 if (error)
3284                         printf("Unable to bind KTLS worker thread for CPU %d: error %d\n",
3285                                 cpu, error);
3286         }
3287 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
3288         fpu_kern_thread(0);
3289 #endif
3290         for (;;) {
3291                 mtx_lock(&wq->mtx);
3292                 while (STAILQ_EMPTY(&wq->m_head) &&
3293                     STAILQ_EMPTY(&wq->so_head)) {
3294                         wq->running = false;
3295                         mtx_sleep(wq, &wq->mtx, 0, "-", 0);
3296                         wq->running = true;
3297                 }
3298
3299                 STAILQ_INIT(&local_m_head);
3300                 STAILQ_CONCAT(&local_m_head, &wq->m_head);
3301                 STAILQ_INIT(&local_so_head);
3302                 STAILQ_CONCAT(&local_so_head, &wq->so_head);
3303                 mtx_unlock(&wq->mtx);
3304
3305                 STAILQ_FOREACH_SAFE(m, &local_m_head, m_epg_stailq, n) {
3306                         if (m->m_epg_flags & EPG_FLAG_2FREE) {
3307                                 ktls_free(m->m_epg_tls);
3308                                 m_free_raw(m);
3309                         } else {
3310                                 if (m->m_epg_tls->sync_dispatch)
3311                                         ktls_encrypt(wq, m);
3312                                 else
3313                                         ktls_encrypt_async(wq, m);
3314                                 counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, -1);
3315                         }
3316                 }
3317
3318                 STAILQ_FOREACH_SAFE(so, &local_so_head, so_ktls_rx_list, son) {
3319                         ktls_decrypt(so);
3320                         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, -1);
3321                 }
3322         }
3323 }
3324
3325 static void
3326 ktls_disable_ifnet_help(void *context, int pending __unused)
3327 {
3328         struct ktls_session *tls;
3329         struct inpcb *inp;
3330         struct tcpcb *tp;
3331         struct socket *so;
3332         int err;
3333
3334         tls = context;
3335         inp = tls->inp;
3336         if (inp == NULL)
3337                 return;
3338         INP_WLOCK(inp);
3339         so = inp->inp_socket;
3340         MPASS(so != NULL);
3341         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
3342                 goto out;
3343         }
3344
3345         if (so->so_snd.sb_tls_info != NULL)
3346                 err = ktls_set_tx_mode(so, TCP_TLS_MODE_SW);
3347         else
3348                 err = ENXIO;
3349         if (err == 0) {
3350                 counter_u64_add(ktls_ifnet_disable_ok, 1);
3351                 /* ktls_set_tx_mode() drops inp wlock, so recheck flags */
3352                 if ((inp->inp_flags & INP_DROPPED) == 0 &&
3353                     (tp = intotcpcb(inp)) != NULL &&
3354                     tp->t_fb->tfb_hwtls_change != NULL)
3355                         (*tp->t_fb->tfb_hwtls_change)(tp, 0);
3356         } else {
3357                 counter_u64_add(ktls_ifnet_disable_fail, 1);
3358         }
3359
3360 out:
3361         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3362         sorele(so);
3363         CURVNET_RESTORE();
3364         INP_WUNLOCK(inp);
3365         ktls_free(tls);
3366 }
3367
3368 /*
3369  * Called when re-transmits are becoming a substantial portion of the
3370  * sends on this connection.  When this happens, we transition the
3371  * connection to software TLS.  This is needed because most inline TLS
3372  * NICs keep crypto state only for in-order transmits.  This means
3373  * that to handle a TCP rexmit (which is out-of-order), the NIC must
3374  * re-DMA the entire TLS record up to and including the current
3375  * segment.  This means that when re-transmitting the last ~1448 byte
3376  * segment of a 16KB TLS record, we could wind up re-DMA'ing an order
3377  * of magnitude more data than we are sending.  This can cause the
3378  * PCIe link to saturate well before the network, which can cause
3379  * output drops, and a general loss of capacity.
3380  */
3381 void
3382 ktls_disable_ifnet(void *arg)
3383 {
3384         struct tcpcb *tp;
3385         struct inpcb *inp;
3386         struct socket *so;
3387         struct ktls_session *tls;
3388
3389         tp = arg;
3390         inp = tptoinpcb(tp);
3391         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
3392         so = inp->inp_socket;
3393         SOCK_LOCK(so);
3394         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
3395         if (tp->t_nic_ktls_xmit_dis == 1) {
3396                 SOCK_UNLOCK(so);
3397                 return;
3398         }
3399
3400         /*
3401          * note that t_nic_ktls_xmit_dis is never cleared; disabling
3402          * ifnet can only be done once per connection, so we never want
3403          * to do it again
3404          */
3405
3406         (void)ktls_hold(tls);
3407         soref(so);
3408         tp->t_nic_ktls_xmit_dis = 1;
3409         SOCK_UNLOCK(so);
3410         TASK_INIT(&tls->disable_ifnet_task, 0, ktls_disable_ifnet_help, tls);
3411         (void)taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->disable_ifnet_task);
3412 }