]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/uipc_ktls.c
Merge llvm-project release/15.x llvmorg-15.0.0-9-g1c73596d3454
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / uipc_ktls.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 2014-2019 Netflix Inc.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
25  * SUCH DAMAGE.
26  */
27
28 #include <sys/cdefs.h>
29 __FBSDID("$FreeBSD$");
30
31 #include "opt_inet.h"
32 #include "opt_inet6.h"
33 #include "opt_kern_tls.h"
34 #include "opt_ratelimit.h"
35 #include "opt_rss.h"
36
37 #include <sys/param.h>
38 #include <sys/kernel.h>
39 #include <sys/domainset.h>
40 #include <sys/endian.h>
41 #include <sys/ktls.h>
42 #include <sys/lock.h>
43 #include <sys/mbuf.h>
44 #include <sys/mutex.h>
45 #include <sys/rmlock.h>
46 #include <sys/proc.h>
47 #include <sys/protosw.h>
48 #include <sys/refcount.h>
49 #include <sys/smp.h>
50 #include <sys/socket.h>
51 #include <sys/socketvar.h>
52 #include <sys/sysctl.h>
53 #include <sys/taskqueue.h>
54 #include <sys/kthread.h>
55 #include <sys/uio.h>
56 #include <sys/vmmeter.h>
57 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
58 #include <machine/pcb.h>
59 #endif
60 #include <machine/vmparam.h>
61 #include <net/if.h>
62 #include <net/if_var.h>
63 #ifdef RSS
64 #include <net/netisr.h>
65 #include <net/rss_config.h>
66 #endif
67 #include <net/route.h>
68 #include <net/route/nhop.h>
69 #if defined(INET) || defined(INET6)
70 #include <netinet/in.h>
71 #include <netinet/in_pcb.h>
72 #endif
73 #include <netinet/tcp_var.h>
74 #ifdef TCP_OFFLOAD
75 #include <netinet/tcp_offload.h>
76 #endif
77 #include <opencrypto/cryptodev.h>
78 #include <opencrypto/ktls.h>
79 #include <vm/uma_dbg.h>
80 #include <vm/vm.h>
81 #include <vm/vm_pageout.h>
82 #include <vm/vm_page.h>
83 #include <vm/vm_pagequeue.h>
84
85 struct ktls_wq {
86         struct mtx      mtx;
87         STAILQ_HEAD(, mbuf) m_head;
88         STAILQ_HEAD(, socket) so_head;
89         bool            running;
90         int             lastallocfail;
91 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
92
93 struct ktls_alloc_thread {
94         uint64_t wakeups;
95         uint64_t allocs;
96         struct thread *td;
97         int running;
98 };
99
100 struct ktls_domain_info {
101         int count;
102         int cpu[MAXCPU];
103         struct ktls_alloc_thread alloc_td;
104 };
105
106 struct ktls_domain_info ktls_domains[MAXMEMDOM];
107 static struct ktls_wq *ktls_wq;
108 static struct proc *ktls_proc;
109 static uma_zone_t ktls_session_zone;
110 static uma_zone_t ktls_buffer_zone;
111 static uint16_t ktls_cpuid_lookup[MAXCPU];
112 static int ktls_init_state;
113 static struct sx ktls_init_lock;
114 SX_SYSINIT(ktls_init_lock, &ktls_init_lock, "ktls init");
115
116 SYSCTL_NODE(_kern_ipc, OID_AUTO, tls, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
117     "Kernel TLS offload");
118 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, stats, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
119     "Kernel TLS offload stats");
120
121 #ifdef RSS
122 static int ktls_bind_threads = 1;
123 #else
124 static int ktls_bind_threads;
125 #endif
126 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, bind_threads, CTLFLAG_RDTUN,
127     &ktls_bind_threads, 0,
128     "Bind crypto threads to cores (1) or cores and domains (2) at boot");
129
130 static u_int ktls_maxlen = 16384;
131 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, maxlen, CTLFLAG_RDTUN,
132     &ktls_maxlen, 0, "Maximum TLS record size");
133
134 static int ktls_number_threads;
135 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, threads, CTLFLAG_RD,
136     &ktls_number_threads, 0,
137     "Number of TLS threads in thread-pool");
138
139 unsigned int ktls_ifnet_max_rexmit_pct = 2;
140 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, ifnet_max_rexmit_pct, CTLFLAG_RWTUN,
141     &ktls_ifnet_max_rexmit_pct, 2,
142     "Max percent bytes retransmitted before ifnet TLS is disabled");
143
144 static bool ktls_offload_enable;
145 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, enable, CTLFLAG_RWTUN,
146     &ktls_offload_enable, 0,
147     "Enable support for kernel TLS offload");
148
149 static bool ktls_cbc_enable = true;
150 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, cbc_enable, CTLFLAG_RWTUN,
151     &ktls_cbc_enable, 1,
152     "Enable support of AES-CBC crypto for kernel TLS");
153
154 static bool ktls_sw_buffer_cache = true;
155 SYSCTL_BOOL(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, sw_buffer_cache, CTLFLAG_RDTUN,
156     &ktls_sw_buffer_cache, 1,
157     "Enable caching of output buffers for SW encryption");
158
159 static int ktls_max_alloc = 128;
160 SYSCTL_INT(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, max_alloc, CTLFLAG_RWTUN,
161     &ktls_max_alloc, 128,
162     "Max number of 16k buffers to allocate in thread context");
163
164 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_tasks_active);
165 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, tasks_active, CTLFLAG_RD,
166     &ktls_tasks_active, "Number of active tasks");
167
168 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_tx_pending);
169 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_tx_pending, CTLFLAG_RD,
170     &ktls_cnt_tx_pending,
171     "Number of TLS 1.0 records waiting for earlier TLS records");
172
173 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_tx_queued);
174 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_tx_inqueue, CTLFLAG_RD,
175     &ktls_cnt_tx_queued,
176     "Number of TLS records in queue to tasks for SW encryption");
177
178 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_cnt_rx_queued);
179 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, sw_rx_inqueue, CTLFLAG_RD,
180     &ktls_cnt_rx_queued,
181     "Number of TLS sockets in queue to tasks for SW decryption");
182
183 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_total);
184 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, offload_total,
185     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_total,
186     "Total successful TLS setups (parameters set)");
187
188 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_enable_calls);
189 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, enable_calls,
190     CTLFLAG_RD, &ktls_offload_enable_calls,
191     "Total number of TLS enable calls made");
192
193 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_active);
194 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD,
195     &ktls_offload_active, "Total Active TLS sessions");
196
197 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_corrupted_records);
198 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, corrupted_records, CTLFLAG_RD,
199     &ktls_offload_corrupted_records, "Total corrupted TLS records received");
200
201 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_offload_failed_crypto);
202 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, failed_crypto, CTLFLAG_RD,
203     &ktls_offload_failed_crypto, "Total TLS crypto failures");
204
205 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_ifnet);
206 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_ifnet, CTLFLAG_RD,
207     &ktls_switch_to_ifnet, "TLS sessions switched from SW to ifnet");
208
209 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_to_sw);
210 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_to_sw, CTLFLAG_RD,
211     &ktls_switch_to_sw, "TLS sessions switched from ifnet to SW");
212
213 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_switch_failed);
214 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, switch_failed, CTLFLAG_RD,
215     &ktls_switch_failed, "TLS sessions unable to switch between SW and ifnet");
216
217 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_disable_fail);
218 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, ifnet_disable_failed, CTLFLAG_RD,
219     &ktls_ifnet_disable_fail, "TLS sessions unable to switch to SW from ifnet");
220
221 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_disable_ok);
222 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_stats, OID_AUTO, ifnet_disable_ok, CTLFLAG_RD,
223     &ktls_ifnet_disable_ok, "TLS sessions able to switch to SW from ifnet");
224
225 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, sw, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
226     "Software TLS session stats");
227 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, ifnet, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
228     "Hardware (ifnet) TLS session stats");
229 #ifdef TCP_OFFLOAD
230 SYSCTL_NODE(_kern_ipc_tls, OID_AUTO, toe, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
231     "TOE TLS session stats");
232 #endif
233
234 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_cbc);
235 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD, &ktls_sw_cbc,
236     "Active number of software TLS sessions using AES-CBC");
237
238 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_gcm);
239 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD, &ktls_sw_gcm,
240     "Active number of software TLS sessions using AES-GCM");
241
242 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_sw_chacha20);
243 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_sw, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
244     &ktls_sw_chacha20,
245     "Active number of software TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
246
247 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_cbc);
248 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD,
249     &ktls_ifnet_cbc,
250     "Active number of ifnet TLS sessions using AES-CBC");
251
252 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_gcm);
253 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD,
254     &ktls_ifnet_gcm,
255     "Active number of ifnet TLS sessions using AES-GCM");
256
257 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_chacha20);
258 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
259     &ktls_ifnet_chacha20,
260     "Active number of ifnet TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
261
262 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset);
263 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset, CTLFLAG_RD,
264     &ktls_ifnet_reset, "TLS sessions updated to a new ifnet send tag");
265
266 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset_dropped);
267 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset_dropped, CTLFLAG_RD,
268     &ktls_ifnet_reset_dropped,
269     "TLS sessions dropped after failing to update ifnet send tag");
270
271 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_ifnet_reset_failed);
272 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, reset_failed, CTLFLAG_RD,
273     &ktls_ifnet_reset_failed,
274     "TLS sessions that failed to allocate a new ifnet send tag");
275
276 static int ktls_ifnet_permitted;
277 SYSCTL_UINT(_kern_ipc_tls_ifnet, OID_AUTO, permitted, CTLFLAG_RWTUN,
278     &ktls_ifnet_permitted, 1,
279     "Whether to permit hardware (ifnet) TLS sessions");
280
281 #ifdef TCP_OFFLOAD
282 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_cbc);
283 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, cbc, CTLFLAG_RD,
284     &ktls_toe_cbc,
285     "Active number of TOE TLS sessions using AES-CBC");
286
287 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_gcm);
288 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, gcm, CTLFLAG_RD,
289     &ktls_toe_gcm,
290     "Active number of TOE TLS sessions using AES-GCM");
291
292 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(ktls_toe_chacha20);
293 SYSCTL_COUNTER_U64(_kern_ipc_tls_toe, OID_AUTO, chacha20, CTLFLAG_RD,
294     &ktls_toe_chacha20,
295     "Active number of TOE TLS sessions using Chacha20-Poly1305");
296 #endif
297
298 static MALLOC_DEFINE(M_KTLS, "ktls", "Kernel TLS");
299
300 #if defined(INET) || defined(INET6)
301 static void ktls_reset_receive_tag(void *context, int pending);
302 static void ktls_reset_send_tag(void *context, int pending);
303 #endif
304 static void ktls_work_thread(void *ctx);
305 static void ktls_alloc_thread(void *ctx);
306
307 #if defined(INET) || defined(INET6)
308 static u_int
309 ktls_get_cpu(struct socket *so)
310 {
311         struct inpcb *inp;
312 #ifdef NUMA
313         struct ktls_domain_info *di;
314 #endif
315         u_int cpuid;
316
317         inp = sotoinpcb(so);
318 #ifdef RSS
319         cpuid = rss_hash2cpuid(inp->inp_flowid, inp->inp_flowtype);
320         if (cpuid != NETISR_CPUID_NONE)
321                 return (cpuid);
322 #endif
323         /*
324          * Just use the flowid to shard connections in a repeatable
325          * fashion.  Note that TLS 1.0 sessions rely on the
326          * serialization provided by having the same connection use
327          * the same queue.
328          */
329 #ifdef NUMA
330         if (ktls_bind_threads > 1 && inp->inp_numa_domain != M_NODOM) {
331                 di = &ktls_domains[inp->inp_numa_domain];
332                 cpuid = di->cpu[inp->inp_flowid % di->count];
333         } else
334 #endif
335                 cpuid = ktls_cpuid_lookup[inp->inp_flowid % ktls_number_threads];
336         return (cpuid);
337 }
338 #endif
339
340 static int
341 ktls_buffer_import(void *arg, void **store, int count, int domain, int flags)
342 {
343         vm_page_t m;
344         int i, req;
345
346         KASSERT((ktls_maxlen & PAGE_MASK) == 0,
347             ("%s: ktls max length %d is not page size-aligned",
348             __func__, ktls_maxlen));
349
350         req = VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NODUMP | malloc2vm_flags(flags);
351         for (i = 0; i < count; i++) {
352                 m = vm_page_alloc_noobj_contig_domain(domain, req,
353                     atop(ktls_maxlen), 0, ~0ul, PAGE_SIZE, 0,
354                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
355                 if (m == NULL)
356                         break;
357                 store[i] = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
358         }
359         return (i);
360 }
361
362 static void
363 ktls_buffer_release(void *arg __unused, void **store, int count)
364 {
365         vm_page_t m;
366         int i, j;
367
368         for (i = 0; i < count; i++) {
369                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)store[i]));
370                 for (j = 0; j < atop(ktls_maxlen); j++) {
371                         (void)vm_page_unwire_noq(m + j);
372                         vm_page_free(m + j);
373                 }
374         }
375 }
376
377 static void
378 ktls_free_mext_contig(struct mbuf *m)
379 {
380         M_ASSERTEXTPG(m);
381         uma_zfree(ktls_buffer_zone, (void *)PHYS_TO_DMAP(m->m_epg_pa[0]));
382 }
383
384 static int
385 ktls_init(void)
386 {
387         struct thread *td;
388         struct pcpu *pc;
389         int count, domain, error, i;
390
391         ktls_wq = malloc(sizeof(*ktls_wq) * (mp_maxid + 1), M_KTLS,
392             M_WAITOK | M_ZERO);
393
394         ktls_session_zone = uma_zcreate("ktls_session",
395             sizeof(struct ktls_session),
396             NULL, NULL, NULL, NULL,
397             UMA_ALIGN_CACHE, 0);
398
399         if (ktls_sw_buffer_cache) {
400                 ktls_buffer_zone = uma_zcache_create("ktls_buffers",
401                     roundup2(ktls_maxlen, PAGE_SIZE), NULL, NULL, NULL, NULL,
402                     ktls_buffer_import, ktls_buffer_release, NULL,
403                     UMA_ZONE_FIRSTTOUCH);
404         }
405
406         /*
407          * Initialize the workqueues to run the TLS work.  We create a
408          * work queue for each CPU.
409          */
410         CPU_FOREACH(i) {
411                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].m_head);
412                 STAILQ_INIT(&ktls_wq[i].so_head);
413                 mtx_init(&ktls_wq[i].mtx, "ktls work queue", NULL, MTX_DEF);
414                 if (ktls_bind_threads > 1) {
415                         pc = pcpu_find(i);
416                         domain = pc->pc_domain;
417                         count = ktls_domains[domain].count;
418                         ktls_domains[domain].cpu[count] = i;
419                         ktls_domains[domain].count++;
420                 }
421                 ktls_cpuid_lookup[ktls_number_threads] = i;
422                 ktls_number_threads++;
423         }
424
425         /*
426          * If we somehow have an empty domain, fall back to choosing
427          * among all KTLS threads.
428          */
429         if (ktls_bind_threads > 1) {
430                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
431                         if (ktls_domains[i].count == 0) {
432                                 ktls_bind_threads = 1;
433                                 break;
434                         }
435                 }
436         }
437
438         /* Start kthreads for each workqueue. */
439         CPU_FOREACH(i) {
440                 error = kproc_kthread_add(ktls_work_thread, &ktls_wq[i],
441                     &ktls_proc, &td, 0, 0, "KTLS", "thr_%d", i);
442                 if (error) {
443                         printf("Can't add KTLS thread %d error %d\n", i, error);
444                         return (error);
445                 }
446         }
447
448         /*
449          * Start an allocation thread per-domain to perform blocking allocations
450          * of 16k physically contiguous TLS crypto destination buffers.
451          */
452         if (ktls_sw_buffer_cache) {
453                 for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
454                         if (VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
455                                 continue;
456                         if (CPU_EMPTY(&cpuset_domain[domain]))
457                                 continue;
458                         error = kproc_kthread_add(ktls_alloc_thread,
459                             &ktls_domains[domain], &ktls_proc,
460                             &ktls_domains[domain].alloc_td.td,
461                             0, 0, "KTLS", "alloc_%d", domain);
462                         if (error) {
463                                 printf("Can't add KTLS alloc thread %d error %d\n",
464                                     domain, error);
465                                 return (error);
466                         }
467                 }
468         }
469
470         if (bootverbose)
471                 printf("KTLS: Initialized %d threads\n", ktls_number_threads);
472         return (0);
473 }
474
475 static int
476 ktls_start_kthreads(void)
477 {
478         int error, state;
479
480 start:
481         state = atomic_load_acq_int(&ktls_init_state);
482         if (__predict_true(state > 0))
483                 return (0);
484         if (state < 0)
485                 return (ENXIO);
486
487         sx_xlock(&ktls_init_lock);
488         if (ktls_init_state != 0) {
489                 sx_xunlock(&ktls_init_lock);
490                 goto start;
491         }
492
493         error = ktls_init();
494         if (error == 0)
495                 state = 1;
496         else
497                 state = -1;
498         atomic_store_rel_int(&ktls_init_state, state);
499         sx_xunlock(&ktls_init_lock);
500         return (error);
501 }
502
503 #if defined(INET) || defined(INET6)
504 static int
505 ktls_create_session(struct socket *so, struct tls_enable *en,
506     struct ktls_session **tlsp, int direction)
507 {
508         struct ktls_session *tls;
509         int error;
510
511         /* Only TLS 1.0 - 1.3 are supported. */
512         if (en->tls_vmajor != TLS_MAJOR_VER_ONE)
513                 return (EINVAL);
514         if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_ZERO ||
515             en->tls_vminor > TLS_MINOR_VER_THREE)
516                 return (EINVAL);
517
518         if (en->auth_key_len < 0 || en->auth_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
519                 return (EINVAL);
520         if (en->cipher_key_len < 0 || en->cipher_key_len > TLS_MAX_PARAM_SIZE)
521                 return (EINVAL);
522         if (en->iv_len < 0 || en->iv_len > sizeof(tls->params.iv))
523                 return (EINVAL);
524
525         /* All supported algorithms require a cipher key. */
526         if (en->cipher_key_len == 0)
527                 return (EINVAL);
528
529         /* No flags are currently supported. */
530         if (en->flags != 0)
531                 return (EINVAL);
532
533         /* Common checks for supported algorithms. */
534         switch (en->cipher_algorithm) {
535         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
536                 /*
537                  * auth_algorithm isn't used, but permit GMAC values
538                  * for compatibility.
539                  */
540                 switch (en->auth_algorithm) {
541                 case 0:
542 #ifdef COMPAT_FREEBSD12
543                 /* XXX: Really 13.0-current COMPAT. */
544                 case CRYPTO_AES_128_NIST_GMAC:
545                 case CRYPTO_AES_192_NIST_GMAC:
546                 case CRYPTO_AES_256_NIST_GMAC:
547 #endif
548                         break;
549                 default:
550                         return (EINVAL);
551                 }
552                 if (en->auth_key_len != 0)
553                         return (EINVAL);
554                 switch (en->tls_vminor) {
555                 case TLS_MINOR_VER_TWO:
556                         if (en->iv_len != TLS_AEAD_GCM_LEN)
557                                 return (EINVAL);
558                         break;
559                 case TLS_MINOR_VER_THREE:
560                         if (en->iv_len != TLS_1_3_GCM_IV_LEN)
561                                 return (EINVAL);
562                         break;
563                 default:
564                         return (EINVAL);
565                 }
566                 break;
567         case CRYPTO_AES_CBC:
568                 switch (en->auth_algorithm) {
569                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
570                         break;
571                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
572                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
573                         if (en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_TWO)
574                                 return (EINVAL);
575                         break;
576                 default:
577                         return (EINVAL);
578                 }
579                 if (en->auth_key_len == 0)
580                         return (EINVAL);
581
582                 /*
583                  * TLS 1.0 requires an implicit IV.  TLS 1.1 and 1.2
584                  * use explicit IVs.
585                  */
586                 switch (en->tls_vminor) {
587                 case TLS_MINOR_VER_ZERO:
588                         if (en->iv_len != TLS_CBC_IMPLICIT_IV_LEN)
589                                 return (EINVAL);
590                         break;
591                 case TLS_MINOR_VER_ONE:
592                 case TLS_MINOR_VER_TWO:
593                         /* Ignore any supplied IV. */
594                         en->iv_len = 0;
595                         break;
596                 default:
597                         return (EINVAL);
598                 }
599                 break;
600         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
601                 if (en->auth_algorithm != 0 || en->auth_key_len != 0)
602                         return (EINVAL);
603                 if (en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_TWO &&
604                     en->tls_vminor != TLS_MINOR_VER_THREE)
605                         return (EINVAL);
606                 if (en->iv_len != TLS_CHACHA20_IV_LEN)
607                         return (EINVAL);
608                 break;
609         default:
610                 return (EINVAL);
611         }
612
613         error = ktls_start_kthreads();
614         if (error != 0)
615                 return (error);
616
617         tls = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
618
619         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
620
621         refcount_init(&tls->refcount, 1);
622         if (direction == KTLS_RX)
623                 TASK_INIT(&tls->reset_tag_task, 0, ktls_reset_receive_tag, tls);
624         else
625                 TASK_INIT(&tls->reset_tag_task, 0, ktls_reset_send_tag, tls);
626
627         tls->wq_index = ktls_get_cpu(so);
628
629         tls->params.cipher_algorithm = en->cipher_algorithm;
630         tls->params.auth_algorithm = en->auth_algorithm;
631         tls->params.tls_vmajor = en->tls_vmajor;
632         tls->params.tls_vminor = en->tls_vminor;
633         tls->params.flags = en->flags;
634         tls->params.max_frame_len = min(TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2, ktls_maxlen);
635
636         /* Set the header and trailer lengths. */
637         tls->params.tls_hlen = sizeof(struct tls_record_layer);
638         switch (en->cipher_algorithm) {
639         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
640                 /*
641                  * TLS 1.2 uses a 4 byte implicit IV with an explicit 8 byte
642                  * nonce.  TLS 1.3 uses a 12 byte implicit IV.
643                  */
644                 if (en->tls_vminor < TLS_MINOR_VER_THREE)
645                         tls->params.tls_hlen += sizeof(uint64_t);
646                 tls->params.tls_tlen = AES_GMAC_HASH_LEN;
647                 tls->params.tls_bs = 1;
648                 break;
649         case CRYPTO_AES_CBC:
650                 switch (en->auth_algorithm) {
651                 case CRYPTO_SHA1_HMAC:
652                         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO) {
653                                 /* Implicit IV, no nonce. */
654                                 tls->sequential_records = true;
655                                 tls->next_seqno = be64dec(en->rec_seq);
656                                 STAILQ_INIT(&tls->pending_records);
657                         } else {
658                                 tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
659                         }
660                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
661                             SHA1_HASH_LEN;
662                         break;
663                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
664                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
665                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
666                             SHA2_256_HASH_LEN;
667                         break;
668                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
669                         tls->params.tls_hlen += AES_BLOCK_LEN;
670                         tls->params.tls_tlen = AES_BLOCK_LEN +
671                             SHA2_384_HASH_LEN;
672                         break;
673                 default:
674                         panic("invalid hmac");
675                 }
676                 tls->params.tls_bs = AES_BLOCK_LEN;
677                 break;
678         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
679                 /*
680                  * Chacha20 uses a 12 byte implicit IV.
681                  */
682                 tls->params.tls_tlen = POLY1305_HASH_LEN;
683                 tls->params.tls_bs = 1;
684                 break;
685         default:
686                 panic("invalid cipher");
687         }
688
689         /*
690          * TLS 1.3 includes optional padding which we do not support,
691          * and also puts the "real" record type at the end of the
692          * encrypted data.
693          */
694         if (en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE)
695                 tls->params.tls_tlen += sizeof(uint8_t);
696
697         KASSERT(tls->params.tls_hlen <= MBUF_PEXT_HDR_LEN,
698             ("TLS header length too long: %d", tls->params.tls_hlen));
699         KASSERT(tls->params.tls_tlen <= MBUF_PEXT_TRAIL_LEN,
700             ("TLS trailer length too long: %d", tls->params.tls_tlen));
701
702         if (en->auth_key_len != 0) {
703                 tls->params.auth_key_len = en->auth_key_len;
704                 tls->params.auth_key = malloc(en->auth_key_len, M_KTLS,
705                     M_WAITOK);
706                 error = copyin(en->auth_key, tls->params.auth_key,
707                     en->auth_key_len);
708                 if (error)
709                         goto out;
710         }
711
712         tls->params.cipher_key_len = en->cipher_key_len;
713         tls->params.cipher_key = malloc(en->cipher_key_len, M_KTLS, M_WAITOK);
714         error = copyin(en->cipher_key, tls->params.cipher_key,
715             en->cipher_key_len);
716         if (error)
717                 goto out;
718
719         /*
720          * This holds the implicit portion of the nonce for AEAD
721          * ciphers and the initial implicit IV for TLS 1.0.  The
722          * explicit portions of the IV are generated in ktls_frame().
723          */
724         if (en->iv_len != 0) {
725                 tls->params.iv_len = en->iv_len;
726                 error = copyin(en->iv, tls->params.iv, en->iv_len);
727                 if (error)
728                         goto out;
729
730                 /*
731                  * For TLS 1.2 with GCM, generate an 8-byte nonce as a
732                  * counter to generate unique explicit IVs.
733                  *
734                  * Store this counter in the last 8 bytes of the IV
735                  * array so that it is 8-byte aligned.
736                  */
737                 if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
738                     en->tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO)
739                         arc4rand(tls->params.iv + 8, sizeof(uint64_t), 0);
740         }
741
742         *tlsp = tls;
743         return (0);
744
745 out:
746         ktls_free(tls);
747         return (error);
748 }
749
750 static struct ktls_session *
751 ktls_clone_session(struct ktls_session *tls, int direction)
752 {
753         struct ktls_session *tls_new;
754
755         tls_new = uma_zalloc(ktls_session_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
756
757         counter_u64_add(ktls_offload_active, 1);
758
759         refcount_init(&tls_new->refcount, 1);
760         if (direction == KTLS_RX)
761                 TASK_INIT(&tls_new->reset_tag_task, 0, ktls_reset_receive_tag,
762                     tls_new);
763         else
764                 TASK_INIT(&tls_new->reset_tag_task, 0, ktls_reset_send_tag,
765                     tls_new);
766
767         /* Copy fields from existing session. */
768         tls_new->params = tls->params;
769         tls_new->wq_index = tls->wq_index;
770
771         /* Deep copy keys. */
772         if (tls_new->params.auth_key != NULL) {
773                 tls_new->params.auth_key = malloc(tls->params.auth_key_len,
774                     M_KTLS, M_WAITOK);
775                 memcpy(tls_new->params.auth_key, tls->params.auth_key,
776                     tls->params.auth_key_len);
777         }
778
779         tls_new->params.cipher_key = malloc(tls->params.cipher_key_len, M_KTLS,
780             M_WAITOK);
781         memcpy(tls_new->params.cipher_key, tls->params.cipher_key,
782             tls->params.cipher_key_len);
783
784         return (tls_new);
785 }
786
787 #ifdef TCP_OFFLOAD
788 static int
789 ktls_try_toe(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
790 {
791         struct inpcb *inp;
792         struct tcpcb *tp;
793         int error;
794
795         inp = so->so_pcb;
796         INP_WLOCK(inp);
797         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
798                 INP_WUNLOCK(inp);
799                 return (ECONNRESET);
800         }
801         if (inp->inp_socket == NULL) {
802                 INP_WUNLOCK(inp);
803                 return (ECONNRESET);
804         }
805         tp = intotcpcb(inp);
806         if (!(tp->t_flags & TF_TOE)) {
807                 INP_WUNLOCK(inp);
808                 return (EOPNOTSUPP);
809         }
810
811         error = tcp_offload_alloc_tls_session(tp, tls, direction);
812         INP_WUNLOCK(inp);
813         if (error == 0) {
814                 tls->mode = TCP_TLS_MODE_TOE;
815                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
816                 case CRYPTO_AES_CBC:
817                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, 1);
818                         break;
819                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
820                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, 1);
821                         break;
822                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
823                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, 1);
824                         break;
825                 }
826         }
827         return (error);
828 }
829 #endif
830
831 /*
832  * Common code used when first enabling ifnet TLS on a connection or
833  * when allocating a new ifnet TLS session due to a routing change.
834  * This function allocates a new TLS send tag on whatever interface
835  * the connection is currently routed over.
836  */
837 static int
838 ktls_alloc_snd_tag(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls, bool force,
839     struct m_snd_tag **mstp)
840 {
841         union if_snd_tag_alloc_params params;
842         struct ifnet *ifp;
843         struct nhop_object *nh;
844         struct tcpcb *tp;
845         int error;
846
847         INP_RLOCK(inp);
848         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
849                 INP_RUNLOCK(inp);
850                 return (ECONNRESET);
851         }
852         if (inp->inp_socket == NULL) {
853                 INP_RUNLOCK(inp);
854                 return (ECONNRESET);
855         }
856         tp = intotcpcb(inp);
857
858         /*
859          * Check administrative controls on ifnet TLS to determine if
860          * ifnet TLS should be denied.
861          *
862          * - Always permit 'force' requests.
863          * - ktls_ifnet_permitted == 0: always deny.
864          */
865         if (!force && ktls_ifnet_permitted == 0) {
866                 INP_RUNLOCK(inp);
867                 return (ENXIO);
868         }
869
870         /*
871          * XXX: Use the cached route in the inpcb to find the
872          * interface.  This should perhaps instead use
873          * rtalloc1_fib(dst, 0, 0, fibnum).  Since KTLS is only
874          * enabled after a connection has completed key negotiation in
875          * userland, the cached route will be present in practice.
876          */
877         nh = inp->inp_route.ro_nh;
878         if (nh == NULL) {
879                 INP_RUNLOCK(inp);
880                 return (ENXIO);
881         }
882         ifp = nh->nh_ifp;
883         if_ref(ifp);
884
885         /*
886          * Allocate a TLS + ratelimit tag if the connection has an
887          * existing pacing rate.
888          */
889         if (tp->t_pacing_rate != -1 &&
890             (ifp->if_capenable & IFCAP_TXTLS_RTLMT) != 0) {
891                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT;
892                 params.tls_rate_limit.inp = inp;
893                 params.tls_rate_limit.tls = tls;
894                 params.tls_rate_limit.max_rate = tp->t_pacing_rate;
895         } else {
896                 params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS;
897                 params.tls.inp = inp;
898                 params.tls.tls = tls;
899         }
900         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
901         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
902         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
903         INP_RUNLOCK(inp);
904
905         if ((ifp->if_capenable & IFCAP_MEXTPG) == 0) {
906                 error = EOPNOTSUPP;
907                 goto out;
908         }
909         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
910                 if ((ifp->if_capenable & IFCAP_TXTLS6) == 0) {
911                         error = EOPNOTSUPP;
912                         goto out;
913                 }
914         } else {
915                 if ((ifp->if_capenable & IFCAP_TXTLS4) == 0) {
916                         error = EOPNOTSUPP;
917                         goto out;
918                 }
919         }
920         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, mstp);
921 out:
922         if_rele(ifp);
923         return (error);
924 }
925
926 /*
927  * Allocate an initial TLS receive tag for doing HW decryption of TLS
928  * data.
929  *
930  * This function allocates a new TLS receive tag on whatever interface
931  * the connection is currently routed over.  If the connection ends up
932  * using a different interface for receive this will get fixed up via
933  * ktls_input_ifp_mismatch as future packets arrive.
934  */
935 static int
936 ktls_alloc_rcv_tag(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls,
937     struct m_snd_tag **mstp)
938 {
939         union if_snd_tag_alloc_params params;
940         struct ifnet *ifp;
941         struct nhop_object *nh;
942         int error;
943
944         if (!ktls_ocf_recrypt_supported(tls))
945                 return (ENXIO);
946
947         INP_RLOCK(inp);
948         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
949                 INP_RUNLOCK(inp);
950                 return (ECONNRESET);
951         }
952         if (inp->inp_socket == NULL) {
953                 INP_RUNLOCK(inp);
954                 return (ECONNRESET);
955         }
956
957         /*
958          * Check administrative controls on ifnet TLS to determine if
959          * ifnet TLS should be denied.
960          */
961         if (ktls_ifnet_permitted == 0) {
962                 INP_RUNLOCK(inp);
963                 return (ENXIO);
964         }
965
966         /*
967          * XXX: As with ktls_alloc_snd_tag, use the cached route in
968          * the inpcb to find the interface.
969          */
970         nh = inp->inp_route.ro_nh;
971         if (nh == NULL) {
972                 INP_RUNLOCK(inp);
973                 return (ENXIO);
974         }
975         ifp = nh->nh_ifp;
976         if_ref(ifp);
977         tls->rx_ifp = ifp;
978
979         params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX;
980         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
981         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
982         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
983         params.tls_rx.inp = inp;
984         params.tls_rx.tls = tls;
985         params.tls_rx.vlan_id = 0;
986
987         INP_RUNLOCK(inp);
988
989         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
990                 if ((ifp->if_capenable2 & IFCAP2_RXTLS6) == 0) {
991                         error = EOPNOTSUPP;
992                         goto out;
993                 }
994         } else {
995                 if ((ifp->if_capenable2 & IFCAP2_RXTLS4) == 0) {
996                         error = EOPNOTSUPP;
997                         goto out;
998                 }
999         }
1000         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, mstp);
1001
1002         /*
1003          * If this connection is over a vlan, vlan_snd_tag_alloc
1004          * rewrites vlan_id with the saved interface.  Save the VLAN
1005          * ID for use in ktls_reset_receive_tag which allocates new
1006          * receive tags directly from the leaf interface bypassing
1007          * if_vlan.
1008          */
1009         if (error == 0)
1010                 tls->rx_vlan_id = params.tls_rx.vlan_id;
1011 out:
1012         return (error);
1013 }
1014
1015 static int
1016 ktls_try_ifnet(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction,
1017     bool force)
1018 {
1019         struct m_snd_tag *mst;
1020         int error;
1021
1022         switch (direction) {
1023         case KTLS_TX:
1024                 error = ktls_alloc_snd_tag(so->so_pcb, tls, force, &mst);
1025                 if (__predict_false(error != 0))
1026                         goto done;
1027                 break;
1028         case KTLS_RX:
1029                 KASSERT(!force, ("%s: forced receive tag", __func__));
1030                 error = ktls_alloc_rcv_tag(so->so_pcb, tls, &mst);
1031                 if (__predict_false(error != 0))
1032                         goto done;
1033                 break;
1034         default:
1035                 __assert_unreachable();
1036         }
1037
1038         tls->mode = TCP_TLS_MODE_IFNET;
1039         tls->snd_tag = mst;
1040
1041         switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1042         case CRYPTO_AES_CBC:
1043                 counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, 1);
1044                 break;
1045         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1046                 counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, 1);
1047                 break;
1048         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1049                 counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, 1);
1050                 break;
1051         default:
1052                 break;
1053         }
1054 done:
1055         return (error);
1056 }
1057
1058 static void
1059 ktls_use_sw(struct ktls_session *tls)
1060 {
1061         tls->mode = TCP_TLS_MODE_SW;
1062         switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1063         case CRYPTO_AES_CBC:
1064                 counter_u64_add(ktls_sw_cbc, 1);
1065                 break;
1066         case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1067                 counter_u64_add(ktls_sw_gcm, 1);
1068                 break;
1069         case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1070                 counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, 1);
1071                 break;
1072         }
1073 }
1074
1075 static int
1076 ktls_try_sw(struct socket *so, struct ktls_session *tls, int direction)
1077 {
1078         int error;
1079
1080         error = ktls_ocf_try(so, tls, direction);
1081         if (error)
1082                 return (error);
1083         ktls_use_sw(tls);
1084         return (0);
1085 }
1086
1087 /*
1088  * KTLS RX stores data in the socket buffer as a list of TLS records,
1089  * where each record is stored as a control message containg the TLS
1090  * header followed by data mbufs containing the decrypted data.  This
1091  * is different from KTLS TX which always uses an mb_ext_pgs mbuf for
1092  * both encrypted and decrypted data.  TLS records decrypted by a NIC
1093  * should be queued to the socket buffer as records, but encrypted
1094  * data which needs to be decrypted by software arrives as a stream of
1095  * regular mbufs which need to be converted.  In addition, there may
1096  * already be pending encrypted data in the socket buffer when KTLS RX
1097  * is enabled.
1098  *
1099  * To manage not-yet-decrypted data for KTLS RX, the following scheme
1100  * is used:
1101  *
1102  * - A single chain of NOTREADY mbufs is hung off of sb_mtls.
1103  *
1104  * - ktls_check_rx checks this chain of mbufs reading the TLS header
1105  *   from the first mbuf.  Once all of the data for that TLS record is
1106  *   queued, the socket is queued to a worker thread.
1107  *
1108  * - The worker thread calls ktls_decrypt to decrypt TLS records in
1109  *   the TLS chain.  Each TLS record is detached from the TLS chain,
1110  *   decrypted, and inserted into the regular socket buffer chain as
1111  *   record starting with a control message holding the TLS header and
1112  *   a chain of mbufs holding the encrypted data.
1113  */
1114
1115 static void
1116 sb_mark_notready(struct sockbuf *sb)
1117 {
1118         struct mbuf *m;
1119
1120         m = sb->sb_mb;
1121         sb->sb_mtls = m;
1122         sb->sb_mb = NULL;
1123         sb->sb_mbtail = NULL;
1124         sb->sb_lastrecord = NULL;
1125         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
1126                 KASSERT(m->m_nextpkt == NULL, ("%s: m_nextpkt != NULL",
1127                     __func__));
1128                 KASSERT((m->m_flags & M_NOTAVAIL) == 0, ("%s: mbuf not avail",
1129                     __func__));
1130                 KASSERT(sb->sb_acc >= m->m_len, ("%s: sb_acc < m->m_len",
1131                     __func__));
1132                 m->m_flags |= M_NOTREADY;
1133                 sb->sb_acc -= m->m_len;
1134                 sb->sb_tlscc += m->m_len;
1135                 sb->sb_mtlstail = m;
1136         }
1137         KASSERT(sb->sb_acc == 0 && sb->sb_tlscc == sb->sb_ccc,
1138             ("%s: acc %u tlscc %u ccc %u", __func__, sb->sb_acc, sb->sb_tlscc,
1139             sb->sb_ccc));
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Return information about the pending TLS data in a socket
1144  * buffer.  On return, 'seqno' is set to the sequence number
1145  * of the next TLS record to be received, 'resid' is set to
1146  * the amount of bytes still needed for the last pending
1147  * record.  The function returns 'false' if the last pending
1148  * record contains a partial TLS header.  In that case, 'resid'
1149  * is the number of bytes needed to complete the TLS header.
1150  */
1151 bool
1152 ktls_pending_rx_info(struct sockbuf *sb, uint64_t *seqnop, size_t *residp)
1153 {
1154         struct tls_record_layer hdr;
1155         struct mbuf *m;
1156         uint64_t seqno;
1157         size_t resid;
1158         u_int offset, record_len;
1159
1160         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1161         MPASS(sb->sb_flags & SB_TLS_RX);
1162         seqno = sb->sb_tls_seqno;
1163         resid = sb->sb_tlscc;
1164         m = sb->sb_mtls;
1165         offset = 0;
1166
1167         if (resid == 0) {
1168                 *seqnop = seqno;
1169                 *residp = 0;
1170                 return (true);
1171         }
1172
1173         for (;;) {
1174                 seqno++;
1175
1176                 if (resid < sizeof(hdr)) {
1177                         *seqnop = seqno;
1178                         *residp = sizeof(hdr) - resid;
1179                         return (false);
1180                 }
1181
1182                 m_copydata(m, offset, sizeof(hdr), (void *)&hdr);
1183
1184                 record_len = sizeof(hdr) + ntohs(hdr.tls_length);
1185                 if (resid <= record_len) {
1186                         *seqnop = seqno;
1187                         *residp = record_len - resid;
1188                         return (true);
1189                 }
1190                 resid -= record_len;
1191
1192                 while (record_len != 0) {
1193                         if (m->m_len - offset > record_len) {
1194                                 offset += record_len;
1195                                 break;
1196                         }
1197
1198                         record_len -= (m->m_len - offset);
1199                         offset = 0;
1200                         m = m->m_next;
1201                 }
1202         }
1203 }
1204
1205 int
1206 ktls_enable_rx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1207 {
1208         struct ktls_session *tls;
1209         int error;
1210
1211         if (!ktls_offload_enable)
1212                 return (ENOTSUP);
1213         if (SOLISTENING(so))
1214                 return (EINVAL);
1215
1216         counter_u64_add(ktls_offload_enable_calls, 1);
1217
1218         /*
1219          * This should always be true since only the TCP socket option
1220          * invokes this function.
1221          */
1222         if (so->so_proto->pr_protocol != IPPROTO_TCP)
1223                 return (EINVAL);
1224
1225         /*
1226          * XXX: Don't overwrite existing sessions.  We should permit
1227          * this to support rekeying in the future.
1228          */
1229         if (so->so_rcv.sb_tls_info != NULL)
1230                 return (EALREADY);
1231
1232         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1233                 return (ENOTSUP);
1234
1235         error = ktls_create_session(so, en, &tls, KTLS_RX);
1236         if (error)
1237                 return (error);
1238
1239         error = ktls_ocf_try(so, tls, KTLS_RX);
1240         if (error) {
1241                 ktls_free(tls);
1242                 return (error);
1243         }
1244
1245         /* Mark the socket as using TLS offload. */
1246         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1247         so->so_rcv.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1248         so->so_rcv.sb_tls_info = tls;
1249         so->so_rcv.sb_flags |= SB_TLS_RX;
1250
1251         /* Mark existing data as not ready until it can be decrypted. */
1252         sb_mark_notready(&so->so_rcv);
1253         ktls_check_rx(&so->so_rcv);
1254         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1255
1256         /* Prefer TOE -> ifnet TLS -> software TLS. */
1257 #ifdef TCP_OFFLOAD
1258         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_RX);
1259         if (error)
1260 #endif
1261                 error = ktls_try_ifnet(so, tls, KTLS_RX, false);
1262         if (error)
1263                 ktls_use_sw(tls);
1264
1265         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1266
1267         return (0);
1268 }
1269
1270 int
1271 ktls_enable_tx(struct socket *so, struct tls_enable *en)
1272 {
1273         struct ktls_session *tls;
1274         struct inpcb *inp;
1275         int error;
1276
1277         if (!ktls_offload_enable)
1278                 return (ENOTSUP);
1279         if (SOLISTENING(so))
1280                 return (EINVAL);
1281
1282         counter_u64_add(ktls_offload_enable_calls, 1);
1283
1284         /*
1285          * This should always be true since only the TCP socket option
1286          * invokes this function.
1287          */
1288         if (so->so_proto->pr_protocol != IPPROTO_TCP)
1289                 return (EINVAL);
1290
1291         /*
1292          * XXX: Don't overwrite existing sessions.  We should permit
1293          * this to support rekeying in the future.
1294          */
1295         if (so->so_snd.sb_tls_info != NULL)
1296                 return (EALREADY);
1297
1298         if (en->cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC && !ktls_cbc_enable)
1299                 return (ENOTSUP);
1300
1301         /* TLS requires ext pgs */
1302         if (mb_use_ext_pgs == 0)
1303                 return (ENXIO);
1304
1305         error = ktls_create_session(so, en, &tls, KTLS_TX);
1306         if (error)
1307                 return (error);
1308
1309         /* Prefer TOE -> ifnet TLS -> software TLS. */
1310 #ifdef TCP_OFFLOAD
1311         error = ktls_try_toe(so, tls, KTLS_TX);
1312         if (error)
1313 #endif
1314                 error = ktls_try_ifnet(so, tls, KTLS_TX, false);
1315         if (error)
1316                 error = ktls_try_sw(so, tls, KTLS_TX);
1317
1318         if (error) {
1319                 ktls_free(tls);
1320                 return (error);
1321         }
1322
1323         error = SOCK_IO_SEND_LOCK(so, SBL_WAIT);
1324         if (error) {
1325                 ktls_free(tls);
1326                 return (error);
1327         }
1328
1329         /*
1330          * Write lock the INP when setting sb_tls_info so that
1331          * routines in tcp_ratelimit.c can read sb_tls_info while
1332          * holding the INP lock.
1333          */
1334         inp = so->so_pcb;
1335         INP_WLOCK(inp);
1336         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1337         so->so_snd.sb_tls_seqno = be64dec(en->rec_seq);
1338         so->so_snd.sb_tls_info = tls;
1339         if (tls->mode != TCP_TLS_MODE_SW)
1340                 so->so_snd.sb_flags |= SB_TLS_IFNET;
1341         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1342         INP_WUNLOCK(inp);
1343         SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1344
1345         counter_u64_add(ktls_offload_total, 1);
1346
1347         return (0);
1348 }
1349
1350 int
1351 ktls_get_rx_mode(struct socket *so, int *modep)
1352 {
1353         struct ktls_session *tls;
1354         struct inpcb *inp __diagused;
1355
1356         if (SOLISTENING(so))
1357                 return (EINVAL);
1358         inp = so->so_pcb;
1359         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1360         SOCK_RECVBUF_LOCK(so);
1361         tls = so->so_rcv.sb_tls_info;
1362         if (tls == NULL)
1363                 *modep = TCP_TLS_MODE_NONE;
1364         else
1365                 *modep = tls->mode;
1366         SOCK_RECVBUF_UNLOCK(so);
1367         return (0);
1368 }
1369
1370 /*
1371  * ktls_get_rx_sequence - get the next TCP- and TLS- sequence number.
1372  *
1373  * This function gets information about the next TCP- and TLS-
1374  * sequence number to be processed by the TLS receive worker
1375  * thread. The information is extracted from the given "inpcb"
1376  * structure. The values are stored in host endian format at the two
1377  * given output pointer locations. The TCP sequence number points to
1378  * the beginning of the TLS header.
1379  *
1380  * This function returns zero on success, else a non-zero error code
1381  * is returned.
1382  */
1383 int
1384 ktls_get_rx_sequence(struct inpcb *inp, uint32_t *tcpseq, uint64_t *tlsseq)
1385 {
1386         struct socket *so;
1387         struct tcpcb *tp;
1388
1389         INP_RLOCK(inp);
1390         so = inp->inp_socket;
1391         if (__predict_false(so == NULL)) {
1392                 INP_RUNLOCK(inp);
1393                 return (EINVAL);
1394         }
1395         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
1396                 INP_RUNLOCK(inp);
1397                 return (ECONNRESET);
1398         }
1399
1400         tp = intotcpcb(inp);
1401         MPASS(tp != NULL);
1402
1403         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1404         *tcpseq = tp->rcv_nxt - so->so_rcv.sb_tlscc;
1405         *tlsseq = so->so_rcv.sb_tls_seqno;
1406         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1407
1408         INP_RUNLOCK(inp);
1409
1410         return (0);
1411 }
1412
1413 int
1414 ktls_get_tx_mode(struct socket *so, int *modep)
1415 {
1416         struct ktls_session *tls;
1417         struct inpcb *inp __diagused;
1418
1419         if (SOLISTENING(so))
1420                 return (EINVAL);
1421         inp = so->so_pcb;
1422         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1423         SOCK_SENDBUF_LOCK(so);
1424         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1425         if (tls == NULL)
1426                 *modep = TCP_TLS_MODE_NONE;
1427         else
1428                 *modep = tls->mode;
1429         SOCK_SENDBUF_UNLOCK(so);
1430         return (0);
1431 }
1432
1433 /*
1434  * Switch between SW and ifnet TLS sessions as requested.
1435  */
1436 int
1437 ktls_set_tx_mode(struct socket *so, int mode)
1438 {
1439         struct ktls_session *tls, *tls_new;
1440         struct inpcb *inp;
1441         int error;
1442
1443         if (SOLISTENING(so))
1444                 return (EINVAL);
1445         switch (mode) {
1446         case TCP_TLS_MODE_SW:
1447         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
1448                 break;
1449         default:
1450                 return (EINVAL);
1451         }
1452
1453         inp = so->so_pcb;
1454         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
1455         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1456         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
1457         if (tls == NULL) {
1458                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1459                 return (0);
1460         }
1461
1462         if (tls->mode == mode) {
1463                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1464                 return (0);
1465         }
1466
1467         tls = ktls_hold(tls);
1468         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1469         INP_WUNLOCK(inp);
1470
1471         tls_new = ktls_clone_session(tls, KTLS_TX);
1472
1473         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1474                 error = ktls_try_ifnet(so, tls_new, KTLS_TX, true);
1475         else
1476                 error = ktls_try_sw(so, tls_new, KTLS_TX);
1477         if (error) {
1478                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1479                 ktls_free(tls_new);
1480                 ktls_free(tls);
1481                 INP_WLOCK(inp);
1482                 return (error);
1483         }
1484
1485         error = SOCK_IO_SEND_LOCK(so, SBL_WAIT);
1486         if (error) {
1487                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1488                 ktls_free(tls_new);
1489                 ktls_free(tls);
1490                 INP_WLOCK(inp);
1491                 return (error);
1492         }
1493
1494         /*
1495          * If we raced with another session change, keep the existing
1496          * session.
1497          */
1498         if (tls != so->so_snd.sb_tls_info) {
1499                 counter_u64_add(ktls_switch_failed, 1);
1500                 SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1501                 ktls_free(tls_new);
1502                 ktls_free(tls);
1503                 INP_WLOCK(inp);
1504                 return (EBUSY);
1505         }
1506
1507         INP_WLOCK(inp);
1508         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
1509         so->so_snd.sb_tls_info = tls_new;
1510         if (tls_new->mode != TCP_TLS_MODE_SW)
1511                 so->so_snd.sb_flags |= SB_TLS_IFNET;
1512         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
1513         SOCK_IO_SEND_UNLOCK(so);
1514
1515         /*
1516          * Drop two references on 'tls'.  The first is for the
1517          * ktls_hold() above.  The second drops the reference from the
1518          * socket buffer.
1519          */
1520         KASSERT(tls->refcount >= 2, ("too few references on old session"));
1521         ktls_free(tls);
1522         ktls_free(tls);
1523
1524         if (mode == TCP_TLS_MODE_IFNET)
1525                 counter_u64_add(ktls_switch_to_ifnet, 1);
1526         else
1527                 counter_u64_add(ktls_switch_to_sw, 1);
1528
1529         return (0);
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Try to allocate a new TLS receive tag.  This task is scheduled when
1534  * sbappend_ktls_rx detects an input path change.  If a new tag is
1535  * allocated, replace the tag in the TLS session.  If a new tag cannot
1536  * be allocated, let the session fall back to software decryption.
1537  */
1538 static void
1539 ktls_reset_receive_tag(void *context, int pending)
1540 {
1541         union if_snd_tag_alloc_params params;
1542         struct ktls_session *tls;
1543         struct m_snd_tag *mst;
1544         struct inpcb *inp;
1545         struct ifnet *ifp;
1546         struct socket *so;
1547         int error;
1548
1549         MPASS(pending == 1);
1550
1551         tls = context;
1552         so = tls->so;
1553         inp = so->so_pcb;
1554         ifp = NULL;
1555
1556         INP_RLOCK(inp);
1557         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
1558                 INP_RUNLOCK(inp);
1559                 goto out;
1560         }
1561
1562         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1563         mst = tls->snd_tag;
1564         tls->snd_tag = NULL;
1565         if (mst != NULL)
1566                 m_snd_tag_rele(mst);
1567
1568         ifp = tls->rx_ifp;
1569         if_ref(ifp);
1570         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1571
1572         params.hdr.type = IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX;
1573         params.hdr.flowid = inp->inp_flowid;
1574         params.hdr.flowtype = inp->inp_flowtype;
1575         params.hdr.numa_domain = inp->inp_numa_domain;
1576         params.tls_rx.inp = inp;
1577         params.tls_rx.tls = tls;
1578         params.tls_rx.vlan_id = tls->rx_vlan_id;
1579         INP_RUNLOCK(inp);
1580
1581         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6) {
1582                 if ((ifp->if_capenable2 & IFCAP2_RXTLS6) == 0)
1583                         goto out;
1584         } else {
1585                 if ((ifp->if_capenable2 & IFCAP2_RXTLS4) == 0)
1586                         goto out;
1587         }
1588
1589         error = m_snd_tag_alloc(ifp, &params, &mst);
1590         if (error == 0) {
1591                 SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
1592                 tls->snd_tag = mst;
1593                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
1594
1595                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset, 1);
1596         } else {
1597                 /*
1598                  * Just fall back to software decryption if a tag
1599                  * cannot be allocated leaving the connection intact.
1600                  * If a future input path change switches to another
1601                  * interface this connection will resume ifnet TLS.
1602                  */
1603                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_failed, 1);
1604         }
1605
1606 out:
1607         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1608         tls->reset_pending = false;
1609         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1610
1611         if (ifp != NULL)
1612                 if_rele(ifp);
1613         sorele(so);
1614         ktls_free(tls);
1615 }
1616
1617 /*
1618  * Try to allocate a new TLS send tag.  This task is scheduled when
1619  * ip_output detects a route change while trying to transmit a packet
1620  * holding a TLS record.  If a new tag is allocated, replace the tag
1621  * in the TLS session.  Subsequent packets on the connection will use
1622  * the new tag.  If a new tag cannot be allocated, drop the
1623  * connection.
1624  */
1625 static void
1626 ktls_reset_send_tag(void *context, int pending)
1627 {
1628         struct epoch_tracker et;
1629         struct ktls_session *tls;
1630         struct m_snd_tag *old, *new;
1631         struct inpcb *inp;
1632         struct tcpcb *tp;
1633         int error;
1634
1635         MPASS(pending == 1);
1636
1637         tls = context;
1638         inp = tls->inp;
1639
1640         /*
1641          * Free the old tag first before allocating a new one.
1642          * ip[6]_output_send() will treat a NULL send tag the same as
1643          * an ifp mismatch and drop packets until a new tag is
1644          * allocated.
1645          *
1646          * Write-lock the INP when changing tls->snd_tag since
1647          * ip[6]_output_send() holds a read-lock when reading the
1648          * pointer.
1649          */
1650         INP_WLOCK(inp);
1651         old = tls->snd_tag;
1652         tls->snd_tag = NULL;
1653         INP_WUNLOCK(inp);
1654         if (old != NULL)
1655                 m_snd_tag_rele(old);
1656
1657         error = ktls_alloc_snd_tag(inp, tls, true, &new);
1658
1659         if (error == 0) {
1660                 INP_WLOCK(inp);
1661                 tls->snd_tag = new;
1662                 mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1663                 tls->reset_pending = false;
1664                 mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1665                 if (!in_pcbrele_wlocked(inp))
1666                         INP_WUNLOCK(inp);
1667
1668                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset, 1);
1669
1670                 /*
1671                  * XXX: Should we kick tcp_output explicitly now that
1672                  * the send tag is fixed or just rely on timers?
1673                  */
1674         } else {
1675                 NET_EPOCH_ENTER(et);
1676                 INP_WLOCK(inp);
1677                 if (!in_pcbrele_wlocked(inp)) {
1678                         if (!(inp->inp_flags & INP_DROPPED)) {
1679                                 tp = intotcpcb(inp);
1680                                 CURVNET_SET(inp->inp_vnet);
1681                                 tp = tcp_drop(tp, ECONNABORTED);
1682                                 CURVNET_RESTORE();
1683                                 if (tp != NULL)
1684                                         INP_WUNLOCK(inp);
1685                                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_dropped, 1);
1686                         } else
1687                                 INP_WUNLOCK(inp);
1688                 }
1689                 NET_EPOCH_EXIT(et);
1690
1691                 counter_u64_add(ktls_ifnet_reset_failed, 1);
1692
1693                 /*
1694                  * Leave reset_pending true to avoid future tasks while
1695                  * the socket goes away.
1696                  */
1697         }
1698
1699         ktls_free(tls);
1700 }
1701
1702 void
1703 ktls_input_ifp_mismatch(struct sockbuf *sb, struct ifnet *ifp)
1704 {
1705         struct ktls_session *tls;
1706         struct socket *so;
1707
1708         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
1709         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX, ("%s: sockbuf %p isn't TLS RX",
1710             __func__, sb));
1711         so = __containerof(sb, struct socket, so_rcv);
1712
1713         tls = sb->sb_tls_info;
1714         if_rele(tls->rx_ifp);
1715         if_ref(ifp);
1716         tls->rx_ifp = ifp;
1717
1718         /*
1719          * See if we should schedule a task to update the receive tag for
1720          * this session.
1721          */
1722         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1723         if (!tls->reset_pending) {
1724                 (void) ktls_hold(tls);
1725                 soref(so);
1726                 tls->so = so;
1727                 tls->reset_pending = true;
1728                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->reset_tag_task);
1729         }
1730         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1731 }
1732
1733 int
1734 ktls_output_eagain(struct inpcb *inp, struct ktls_session *tls)
1735 {
1736
1737         if (inp == NULL)
1738                 return (ENOBUFS);
1739
1740         INP_LOCK_ASSERT(inp);
1741
1742         /*
1743          * See if we should schedule a task to update the send tag for
1744          * this session.
1745          */
1746         mtx_pool_lock(mtxpool_sleep, tls);
1747         if (!tls->reset_pending) {
1748                 (void) ktls_hold(tls);
1749                 in_pcbref(inp);
1750                 tls->inp = inp;
1751                 tls->reset_pending = true;
1752                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->reset_tag_task);
1753         }
1754         mtx_pool_unlock(mtxpool_sleep, tls);
1755         return (ENOBUFS);
1756 }
1757
1758 #ifdef RATELIMIT
1759 int
1760 ktls_modify_txrtlmt(struct ktls_session *tls, uint64_t max_pacing_rate)
1761 {
1762         union if_snd_tag_modify_params params = {
1763                 .rate_limit.max_rate = max_pacing_rate,
1764                 .rate_limit.flags = M_NOWAIT,
1765         };
1766         struct m_snd_tag *mst;
1767
1768         /* Can't get to the inp, but it should be locked. */
1769         /* INP_LOCK_ASSERT(inp); */
1770
1771         MPASS(tls->mode == TCP_TLS_MODE_IFNET);
1772
1773         if (tls->snd_tag == NULL) {
1774                 /*
1775                  * Resetting send tag, ignore this change.  The
1776                  * pending reset may or may not see this updated rate
1777                  * in the tcpcb.  If it doesn't, we will just lose
1778                  * this rate change.
1779                  */
1780                 return (0);
1781         }
1782
1783         mst = tls->snd_tag;
1784
1785         MPASS(mst != NULL);
1786         MPASS(mst->sw->type == IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RATE_LIMIT);
1787
1788         return (mst->sw->snd_tag_modify(mst, &params));
1789 }
1790 #endif
1791 #endif
1792
1793 void
1794 ktls_destroy(struct ktls_session *tls)
1795 {
1796         MPASS(tls->refcount == 0);
1797
1798         if (tls->sequential_records) {
1799                 struct mbuf *m, *n;
1800                 int page_count;
1801
1802                 STAILQ_FOREACH_SAFE(m, &tls->pending_records, m_epg_stailq, n) {
1803                         page_count = m->m_epg_enc_cnt;
1804                         while (page_count > 0) {
1805                                 KASSERT(page_count >= m->m_epg_nrdy,
1806                                     ("%s: too few pages", __func__));
1807                                 page_count -= m->m_epg_nrdy;
1808                                 m = m_free(m);
1809                         }
1810                 }
1811         }
1812
1813         counter_u64_add(ktls_offload_active, -1);
1814         switch (tls->mode) {
1815         case TCP_TLS_MODE_SW:
1816                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1817                 case CRYPTO_AES_CBC:
1818                         counter_u64_add(ktls_sw_cbc, -1);
1819                         break;
1820                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1821                         counter_u64_add(ktls_sw_gcm, -1);
1822                         break;
1823                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1824                         counter_u64_add(ktls_sw_chacha20, -1);
1825                         break;
1826                 }
1827                 break;
1828         case TCP_TLS_MODE_IFNET:
1829                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1830                 case CRYPTO_AES_CBC:
1831                         counter_u64_add(ktls_ifnet_cbc, -1);
1832                         break;
1833                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1834                         counter_u64_add(ktls_ifnet_gcm, -1);
1835                         break;
1836                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1837                         counter_u64_add(ktls_ifnet_chacha20, -1);
1838                         break;
1839                 }
1840                 if (tls->snd_tag != NULL)
1841                         m_snd_tag_rele(tls->snd_tag);
1842                 if (tls->rx_ifp != NULL)
1843                         if_rele(tls->rx_ifp);
1844                 break;
1845 #ifdef TCP_OFFLOAD
1846         case TCP_TLS_MODE_TOE:
1847                 switch (tls->params.cipher_algorithm) {
1848                 case CRYPTO_AES_CBC:
1849                         counter_u64_add(ktls_toe_cbc, -1);
1850                         break;
1851                 case CRYPTO_AES_NIST_GCM_16:
1852                         counter_u64_add(ktls_toe_gcm, -1);
1853                         break;
1854                 case CRYPTO_CHACHA20_POLY1305:
1855                         counter_u64_add(ktls_toe_chacha20, -1);
1856                         break;
1857                 }
1858                 break;
1859 #endif
1860         }
1861         if (tls->ocf_session != NULL)
1862                 ktls_ocf_free(tls);
1863         if (tls->params.auth_key != NULL) {
1864                 zfree(tls->params.auth_key, M_KTLS);
1865                 tls->params.auth_key = NULL;
1866                 tls->params.auth_key_len = 0;
1867         }
1868         if (tls->params.cipher_key != NULL) {
1869                 zfree(tls->params.cipher_key, M_KTLS);
1870                 tls->params.cipher_key = NULL;
1871                 tls->params.cipher_key_len = 0;
1872         }
1873         explicit_bzero(tls->params.iv, sizeof(tls->params.iv));
1874
1875         uma_zfree(ktls_session_zone, tls);
1876 }
1877
1878 void
1879 ktls_seq(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m)
1880 {
1881
1882         for (; m != NULL; m = m->m_next) {
1883                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
1884                     ("ktls_seq: mapped mbuf %p", m));
1885
1886                 m->m_epg_seqno = sb->sb_tls_seqno;
1887                 sb->sb_tls_seqno++;
1888         }
1889 }
1890
1891 /*
1892  * Add TLS framing (headers and trailers) to a chain of mbufs.  Each
1893  * mbuf in the chain must be an unmapped mbuf.  The payload of the
1894  * mbuf must be populated with the payload of each TLS record.
1895  *
1896  * The record_type argument specifies the TLS record type used when
1897  * populating the TLS header.
1898  *
1899  * The enq_count argument on return is set to the number of pages of
1900  * payload data for this entire chain that need to be encrypted via SW
1901  * encryption.  The returned value should be passed to ktls_enqueue
1902  * when scheduling encryption of this chain of mbufs.  To handle the
1903  * special case of empty fragments for TLS 1.0 sessions, an empty
1904  * fragment counts as one page.
1905  */
1906 void
1907 ktls_frame(struct mbuf *top, struct ktls_session *tls, int *enq_cnt,
1908     uint8_t record_type)
1909 {
1910         struct tls_record_layer *tlshdr;
1911         struct mbuf *m;
1912         uint64_t *noncep;
1913         uint16_t tls_len;
1914         int maxlen __diagused;
1915
1916         maxlen = tls->params.max_frame_len;
1917         *enq_cnt = 0;
1918         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next) {
1919                 /*
1920                  * All mbufs in the chain should be TLS records whose
1921                  * payload does not exceed the maximum frame length.
1922                  *
1923                  * Empty TLS 1.0 records are permitted when using CBC.
1924                  */
1925                 KASSERT(m->m_len <= maxlen && m->m_len >= 0 &&
1926                     (m->m_len > 0 || ktls_permit_empty_frames(tls)),
1927                     ("ktls_frame: m %p len %d", m, m->m_len));
1928
1929                 /*
1930                  * TLS frames require unmapped mbufs to store session
1931                  * info.
1932                  */
1933                 KASSERT((m->m_flags & M_EXTPG) != 0,
1934                     ("ktls_frame: mapped mbuf %p (top = %p)", m, top));
1935
1936                 tls_len = m->m_len;
1937
1938                 /* Save a reference to the session. */
1939                 m->m_epg_tls = ktls_hold(tls);
1940
1941                 m->m_epg_hdrlen = tls->params.tls_hlen;
1942                 m->m_epg_trllen = tls->params.tls_tlen;
1943                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC) {
1944                         int bs, delta;
1945
1946                         /*
1947                          * AES-CBC pads messages to a multiple of the
1948                          * block size.  Note that the padding is
1949                          * applied after the digest and the encryption
1950                          * is done on the "plaintext || mac || padding".
1951                          * At least one byte of padding is always
1952                          * present.
1953                          *
1954                          * Compute the final trailer length assuming
1955                          * at most one block of padding.
1956                          * tls->params.tls_tlen is the maximum
1957                          * possible trailer length (padding + digest).
1958                          * delta holds the number of excess padding
1959                          * bytes if the maximum were used.  Those
1960                          * extra bytes are removed.
1961                          */
1962                         bs = tls->params.tls_bs;
1963                         delta = (tls_len + tls->params.tls_tlen) & (bs - 1);
1964                         m->m_epg_trllen -= delta;
1965                 }
1966                 m->m_len += m->m_epg_hdrlen + m->m_epg_trllen;
1967
1968                 /* Populate the TLS header. */
1969                 tlshdr = (void *)m->m_epg_hdr;
1970                 tlshdr->tls_vmajor = tls->params.tls_vmajor;
1971
1972                 /*
1973                  * TLS 1.3 masquarades as TLS 1.2 with a record type
1974                  * of TLS_RLTYPE_APP.
1975                  */
1976                 if (tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE &&
1977                     tls->params.tls_vmajor == TLS_MAJOR_VER_ONE) {
1978                         tlshdr->tls_vminor = TLS_MINOR_VER_TWO;
1979                         tlshdr->tls_type = TLS_RLTYPE_APP;
1980                         /* save the real record type for later */
1981                         m->m_epg_record_type = record_type;
1982                         m->m_epg_trail[0] = record_type;
1983                 } else {
1984                         tlshdr->tls_vminor = tls->params.tls_vminor;
1985                         tlshdr->tls_type = record_type;
1986                 }
1987                 tlshdr->tls_length = htons(m->m_len - sizeof(*tlshdr));
1988
1989                 /*
1990                  * Store nonces / explicit IVs after the end of the
1991                  * TLS header.
1992                  *
1993                  * For GCM with TLS 1.2, an 8 byte nonce is copied
1994                  * from the end of the IV.  The nonce is then
1995                  * incremented for use by the next record.
1996                  *
1997                  * For CBC, a random nonce is inserted for TLS 1.1+.
1998                  */
1999                 if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_NIST_GCM_16 &&
2000                     tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_TWO) {
2001                         noncep = (uint64_t *)(tls->params.iv + 8);
2002                         be64enc(tlshdr + 1, *noncep);
2003                         (*noncep)++;
2004                 } else if (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC &&
2005                     tls->params.tls_vminor >= TLS_MINOR_VER_ONE)
2006                         arc4rand(tlshdr + 1, AES_BLOCK_LEN, 0);
2007
2008                 /*
2009                  * When using SW encryption, mark the mbuf not ready.
2010                  * It will be marked ready via sbready() after the
2011                  * record has been encrypted.
2012                  *
2013                  * When using ifnet TLS, unencrypted TLS records are
2014                  * sent down the stack to the NIC.
2015                  */
2016                 if (tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW) {
2017                         m->m_flags |= M_NOTREADY;
2018                         if (__predict_false(tls_len == 0)) {
2019                                 /* TLS 1.0 empty fragment. */
2020                                 m->m_epg_nrdy = 1;
2021                         } else
2022                                 m->m_epg_nrdy = m->m_epg_npgs;
2023                         *enq_cnt += m->m_epg_nrdy;
2024                 }
2025         }
2026 }
2027
2028 bool
2029 ktls_permit_empty_frames(struct ktls_session *tls)
2030 {
2031         return (tls->params.cipher_algorithm == CRYPTO_AES_CBC &&
2032             tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_ZERO);
2033 }
2034
2035 void
2036 ktls_check_rx(struct sockbuf *sb)
2037 {
2038         struct tls_record_layer hdr;
2039         struct ktls_wq *wq;
2040         struct socket *so;
2041         bool running;
2042
2043         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
2044         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX, ("%s: sockbuf %p isn't TLS RX",
2045             __func__, sb));
2046         so = __containerof(sb, struct socket, so_rcv);
2047
2048         if (sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING)
2049                 return;
2050
2051         /* Is there enough queued for a TLS header? */
2052         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr)) {
2053                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc != 0)
2054                         so->so_error = EMSGSIZE;
2055                 return;
2056         }
2057
2058         m_copydata(sb->sb_mtls, 0, sizeof(hdr), (void *)&hdr);
2059
2060         /* Is the entire record queued? */
2061         if (sb->sb_tlscc < sizeof(hdr) + ntohs(hdr.tls_length)) {
2062                 if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0)
2063                         so->so_error = EMSGSIZE;
2064                 return;
2065         }
2066
2067         sb->sb_flags |= SB_TLS_RX_RUNNING;
2068
2069         soref(so);
2070         wq = &ktls_wq[so->so_rcv.sb_tls_info->wq_index];
2071         mtx_lock(&wq->mtx);
2072         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->so_head, so, so_ktls_rx_list);
2073         running = wq->running;
2074         mtx_unlock(&wq->mtx);
2075         if (!running)
2076                 wakeup(wq);
2077         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, 1);
2078 }
2079
2080 static struct mbuf *
2081 ktls_detach_record(struct sockbuf *sb, int len)
2082 {
2083         struct mbuf *m, *n, *top;
2084         int remain;
2085
2086         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(sb);
2087         MPASS(len <= sb->sb_tlscc);
2088
2089         /*
2090          * If TLS chain is the exact size of the record,
2091          * just grab the whole record.
2092          */
2093         top = sb->sb_mtls;
2094         if (sb->sb_tlscc == len) {
2095                 sb->sb_mtls = NULL;
2096                 sb->sb_mtlstail = NULL;
2097                 goto out;
2098         }
2099
2100         /*
2101          * While it would be nice to use m_split() here, we need
2102          * to know exactly what m_split() allocates to update the
2103          * accounting, so do it inline instead.
2104          */
2105         remain = len;
2106         for (m = top; remain > m->m_len; m = m->m_next)
2107                 remain -= m->m_len;
2108
2109         /* Easy case: don't have to split 'm'. */
2110         if (remain == m->m_len) {
2111                 sb->sb_mtls = m->m_next;
2112                 if (sb->sb_mtls == NULL)
2113                         sb->sb_mtlstail = NULL;
2114                 m->m_next = NULL;
2115                 goto out;
2116         }
2117
2118         /*
2119          * Need to allocate an mbuf to hold the remainder of 'm'.  Try
2120          * with M_NOWAIT first.
2121          */
2122         n = m_get(M_NOWAIT, MT_DATA);
2123         if (n == NULL) {
2124                 /*
2125                  * Use M_WAITOK with socket buffer unlocked.  If
2126                  * 'sb_mtls' changes while the lock is dropped, return
2127                  * NULL to force the caller to retry.
2128                  */
2129                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2130
2131                 n = m_get(M_WAITOK, MT_DATA);
2132
2133                 SOCKBUF_LOCK(sb);
2134                 if (sb->sb_mtls != top) {
2135                         m_free(n);
2136                         return (NULL);
2137                 }
2138         }
2139         n->m_flags |= (m->m_flags & (M_NOTREADY | M_DECRYPTED));
2140
2141         /* Store remainder in 'n'. */
2142         n->m_len = m->m_len - remain;
2143         if (m->m_flags & M_EXT) {
2144                 n->m_data = m->m_data + remain;
2145                 mb_dupcl(n, m);
2146         } else {
2147                 bcopy(mtod(m, caddr_t) + remain, mtod(n, caddr_t), n->m_len);
2148         }
2149
2150         /* Trim 'm' and update accounting. */
2151         m->m_len -= n->m_len;
2152         sb->sb_tlscc -= n->m_len;
2153         sb->sb_ccc -= n->m_len;
2154
2155         /* Account for 'n'. */
2156         sballoc_ktls_rx(sb, n);
2157
2158         /* Insert 'n' into the TLS chain. */
2159         sb->sb_mtls = n;
2160         n->m_next = m->m_next;
2161         if (sb->sb_mtlstail == m)
2162                 sb->sb_mtlstail = n;
2163
2164         /* Detach the record from the TLS chain. */
2165         m->m_next = NULL;
2166
2167 out:
2168         MPASS(m_length(top, NULL) == len);
2169         for (m = top; m != NULL; m = m->m_next)
2170                 sbfree_ktls_rx(sb, m);
2171         sb->sb_tlsdcc = len;
2172         sb->sb_ccc += len;
2173         SBCHECK(sb);
2174         return (top);
2175 }
2176
2177 /*
2178  * Determine the length of the trailing zero padding and find the real
2179  * record type in the byte before the padding.
2180  *
2181  * Walking the mbuf chain backwards is clumsy, so another option would
2182  * be to scan forwards remembering the last non-zero byte before the
2183  * trailer.  However, it would be expensive to scan the entire record.
2184  * Instead, find the last non-zero byte of each mbuf in the chain
2185  * keeping track of the relative offset of that nonzero byte.
2186  *
2187  * trail_len is the size of the MAC/tag on input and is set to the
2188  * size of the full trailer including padding and the record type on
2189  * return.
2190  */
2191 static int
2192 tls13_find_record_type(struct ktls_session *tls, struct mbuf *m, int tls_len,
2193     int *trailer_len, uint8_t *record_typep)
2194 {
2195         char *cp;
2196         u_int digest_start, last_offset, m_len, offset;
2197         uint8_t record_type;
2198
2199         digest_start = tls_len - *trailer_len;
2200         last_offset = 0;
2201         offset = 0;
2202         for (; m != NULL && offset < digest_start;
2203              offset += m->m_len, m = m->m_next) {
2204                 /* Don't look for padding in the tag. */
2205                 m_len = min(digest_start - offset, m->m_len);
2206                 cp = mtod(m, char *);
2207
2208                 /* Find last non-zero byte in this mbuf. */
2209                 while (m_len > 0 && cp[m_len - 1] == 0)
2210                         m_len--;
2211                 if (m_len > 0) {
2212                         record_type = cp[m_len - 1];
2213                         last_offset = offset + m_len;
2214                 }
2215         }
2216         if (last_offset < tls->params.tls_hlen)
2217                 return (EBADMSG);
2218
2219         *record_typep = record_type;
2220         *trailer_len = tls_len - last_offset + 1;
2221         return (0);
2222 }
2223
2224 /*
2225  * Check if a mbuf chain is fully decrypted at the given offset and
2226  * length. Returns KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED if all data is
2227  * decrypted. KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED if there is a mix of encrypted
2228  * and decrypted data. Else KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED if all data
2229  * is encrypted.
2230  */
2231 ktls_mbuf_crypto_st_t
2232 ktls_mbuf_crypto_state(struct mbuf *mb, int offset, int len)
2233 {
2234         int m_flags_ored = 0;
2235         int m_flags_anded = -1;
2236
2237         for (; mb != NULL; mb = mb->m_next) {
2238                 if (offset < mb->m_len)
2239                         break;
2240                 offset -= mb->m_len;
2241         }
2242         offset += len;
2243
2244         for (; mb != NULL; mb = mb->m_next) {
2245                 m_flags_ored |= mb->m_flags;
2246                 m_flags_anded &= mb->m_flags;
2247
2248                 if (offset <= mb->m_len)
2249                         break;
2250                 offset -= mb->m_len;
2251         }
2252         MPASS(mb != NULL || offset == 0);
2253
2254         if ((m_flags_ored ^ m_flags_anded) & M_DECRYPTED)
2255                 return (KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED);
2256         else
2257                 return ((m_flags_ored & M_DECRYPTED) ?
2258                     KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED :
2259                     KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED);
2260 }
2261
2262 /*
2263  * ktls_resync_ifnet - get HW TLS RX back on track after packet loss
2264  */
2265 static int
2266 ktls_resync_ifnet(struct socket *so, uint32_t tls_len, uint64_t tls_rcd_num)
2267 {
2268         union if_snd_tag_modify_params params;
2269         struct m_snd_tag *mst;
2270         struct inpcb *inp;
2271         struct tcpcb *tp;
2272
2273         mst = so->so_rcv.sb_tls_info->snd_tag;
2274         if (__predict_false(mst == NULL))
2275                 return (EINVAL);
2276
2277         inp = sotoinpcb(so);
2278         if (__predict_false(inp == NULL))
2279                 return (EINVAL);
2280
2281         INP_RLOCK(inp);
2282         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
2283                 INP_RUNLOCK(inp);
2284                 return (ECONNRESET);
2285         }
2286
2287         tp = intotcpcb(inp);
2288         MPASS(tp != NULL);
2289
2290         /* Get the TCP sequence number of the next valid TLS header. */
2291         SOCKBUF_LOCK(&so->so_rcv);
2292         params.tls_rx.tls_hdr_tcp_sn =
2293             tp->rcv_nxt - so->so_rcv.sb_tlscc - tls_len;
2294         params.tls_rx.tls_rec_length = tls_len;
2295         params.tls_rx.tls_seq_number = tls_rcd_num;
2296         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_rcv);
2297
2298         INP_RUNLOCK(inp);
2299
2300         MPASS(mst->sw->type == IF_SND_TAG_TYPE_TLS_RX);
2301         return (mst->sw->snd_tag_modify(mst, &params));
2302 }
2303
2304 static void
2305 ktls_drop(struct socket *so, int error)
2306 {
2307         struct epoch_tracker et;
2308         struct inpcb *inp = sotoinpcb(so);
2309         struct tcpcb *tp;
2310
2311         NET_EPOCH_ENTER(et);
2312         INP_WLOCK(inp);
2313         if (!(inp->inp_flags & INP_DROPPED)) {
2314                 tp = intotcpcb(inp);
2315                 CURVNET_SET(inp->inp_vnet);
2316                 tp = tcp_drop(tp, error);
2317                 CURVNET_RESTORE();
2318                 if (tp != NULL)
2319                         INP_WUNLOCK(inp);
2320         } else {
2321                 so->so_error = error;
2322                 SOCK_RECVBUF_LOCK(so);
2323                 sorwakeup_locked(so);
2324                 INP_WUNLOCK(inp);
2325         }
2326         NET_EPOCH_EXIT(et);
2327 }
2328
2329 static void
2330 ktls_decrypt(struct socket *so)
2331 {
2332         char tls_header[MBUF_PEXT_HDR_LEN];
2333         struct ktls_session *tls;
2334         struct sockbuf *sb;
2335         struct tls_record_layer *hdr;
2336         struct tls_get_record tgr;
2337         struct mbuf *control, *data, *m;
2338         ktls_mbuf_crypto_st_t state;
2339         uint64_t seqno;
2340         int error, remain, tls_len, trail_len;
2341         bool tls13;
2342         uint8_t vminor, record_type;
2343
2344         hdr = (struct tls_record_layer *)tls_header;
2345         sb = &so->so_rcv;
2346         SOCKBUF_LOCK(sb);
2347         KASSERT(sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RUNNING,
2348             ("%s: socket %p not running", __func__, so));
2349
2350         tls = sb->sb_tls_info;
2351         MPASS(tls != NULL);
2352
2353         tls13 = (tls->params.tls_vminor == TLS_MINOR_VER_THREE);
2354         if (tls13)
2355                 vminor = TLS_MINOR_VER_TWO;
2356         else
2357                 vminor = tls->params.tls_vminor;
2358         for (;;) {
2359                 /* Is there enough queued for a TLS header? */
2360                 if (sb->sb_tlscc < tls->params.tls_hlen)
2361                         break;
2362
2363                 m_copydata(sb->sb_mtls, 0, tls->params.tls_hlen, tls_header);
2364                 tls_len = sizeof(*hdr) + ntohs(hdr->tls_length);
2365
2366                 if (hdr->tls_vmajor != tls->params.tls_vmajor ||
2367                     hdr->tls_vminor != vminor)
2368                         error = EINVAL;
2369                 else if (tls13 && hdr->tls_type != TLS_RLTYPE_APP)
2370                         error = EINVAL;
2371                 else if (tls_len < tls->params.tls_hlen || tls_len >
2372                     tls->params.tls_hlen + TLS_MAX_MSG_SIZE_V10_2 +
2373                     tls->params.tls_tlen)
2374                         error = EMSGSIZE;
2375                 else
2376                         error = 0;
2377                 if (__predict_false(error != 0)) {
2378                         /*
2379                          * We have a corrupted record and are likely
2380                          * out of sync.  The connection isn't
2381                          * recoverable at this point, so abort it.
2382                          */
2383                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2384                         counter_u64_add(ktls_offload_corrupted_records, 1);
2385
2386                         ktls_drop(so, error);
2387                         goto deref;
2388                 }
2389
2390                 /* Is the entire record queued? */
2391                 if (sb->sb_tlscc < tls_len)
2392                         break;
2393
2394                 /*
2395                  * Split out the portion of the mbuf chain containing
2396                  * this TLS record.
2397                  */
2398                 data = ktls_detach_record(sb, tls_len);
2399                 if (data == NULL)
2400                         continue;
2401                 MPASS(sb->sb_tlsdcc == tls_len);
2402
2403                 seqno = sb->sb_tls_seqno;
2404                 sb->sb_tls_seqno++;
2405                 SBCHECK(sb);
2406                 SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2407
2408                 /* get crypto state for this TLS record */
2409                 state = ktls_mbuf_crypto_state(data, 0, tls_len);
2410
2411                 switch (state) {
2412                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_MIXED:
2413                         error = ktls_ocf_recrypt(tls, hdr, data, seqno);
2414                         if (error)
2415                                 break;
2416                         /* FALLTHROUGH */
2417                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_ENCRYPTED:
2418                         error = ktls_ocf_decrypt(tls, hdr, data, seqno,
2419                             &trail_len);
2420                         if (__predict_true(error == 0)) {
2421                                 if (tls13) {
2422                                         error = tls13_find_record_type(tls, data,
2423                                             tls_len, &trail_len, &record_type);
2424                                 } else {
2425                                         record_type = hdr->tls_type;
2426                                 }
2427                         }
2428                         break;
2429                 case KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED:
2430                         /*
2431                          * NIC TLS is only supported for AEAD
2432                          * ciphersuites which used a fixed sized
2433                          * trailer.
2434                          */
2435                         if (tls13) {
2436                                 trail_len = tls->params.tls_tlen - 1;
2437                                 error = tls13_find_record_type(tls, data,
2438                                     tls_len, &trail_len, &record_type);
2439                         } else {
2440                                 trail_len = tls->params.tls_tlen;
2441                                 error = 0;
2442                                 record_type = hdr->tls_type;
2443                         }
2444                         break;
2445                 default:
2446                         error = EINVAL;
2447                         break;
2448                 }
2449                 if (error) {
2450                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2451
2452                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2453                         if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
2454                                 /*
2455                                  * sbcut/drop/flush discarded these
2456                                  * mbufs.
2457                                  */
2458                                 m_freem(data);
2459                                 break;
2460                         }
2461
2462                         /*
2463                          * Drop this TLS record's data, but keep
2464                          * decrypting subsequent records.
2465                          */
2466                         sb->sb_ccc -= tls_len;
2467                         sb->sb_tlsdcc = 0;
2468
2469                         if (error != EMSGSIZE)
2470                                 error = EBADMSG;
2471                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2472                         so->so_error = error;
2473                         sorwakeup_locked(so);
2474                         CURVNET_RESTORE();
2475
2476                         m_freem(data);
2477
2478                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2479                         continue;
2480                 }
2481
2482                 /* Allocate the control mbuf. */
2483                 memset(&tgr, 0, sizeof(tgr));
2484                 tgr.tls_type = record_type;
2485                 tgr.tls_vmajor = hdr->tls_vmajor;
2486                 tgr.tls_vminor = hdr->tls_vminor;
2487                 tgr.tls_length = htobe16(tls_len - tls->params.tls_hlen -
2488                     trail_len);
2489                 control = sbcreatecontrol(&tgr, sizeof(tgr),
2490                     TLS_GET_RECORD, IPPROTO_TCP, M_WAITOK);
2491
2492                 SOCKBUF_LOCK(sb);
2493                 if (sb->sb_tlsdcc == 0) {
2494                         /* sbcut/drop/flush discarded these mbufs. */
2495                         MPASS(sb->sb_tlscc == 0);
2496                         m_freem(data);
2497                         m_freem(control);
2498                         break;
2499                 }
2500
2501                 /*
2502                  * Clear the 'dcc' accounting in preparation for
2503                  * adding the decrypted record.
2504                  */
2505                 sb->sb_ccc -= tls_len;
2506                 sb->sb_tlsdcc = 0;
2507                 SBCHECK(sb);
2508
2509                 /* If there is no payload, drop all of the data. */
2510                 if (tgr.tls_length == htobe16(0)) {
2511                         m_freem(data);
2512                         data = NULL;
2513                 } else {
2514                         /* Trim header. */
2515                         remain = tls->params.tls_hlen;
2516                         while (remain > 0) {
2517                                 if (data->m_len > remain) {
2518                                         data->m_data += remain;
2519                                         data->m_len -= remain;
2520                                         break;
2521                                 }
2522                                 remain -= data->m_len;
2523                                 data = m_free(data);
2524                         }
2525
2526                         /* Trim trailer and clear M_NOTREADY. */
2527                         remain = be16toh(tgr.tls_length);
2528                         m = data;
2529                         for (m = data; remain > m->m_len; m = m->m_next) {
2530                                 m->m_flags &= ~(M_NOTREADY | M_DECRYPTED);
2531                                 remain -= m->m_len;
2532                         }
2533                         m->m_len = remain;
2534                         m_freem(m->m_next);
2535                         m->m_next = NULL;
2536                         m->m_flags &= ~(M_NOTREADY | M_DECRYPTED);
2537
2538                         /* Set EOR on the final mbuf. */
2539                         m->m_flags |= M_EOR;
2540                 }
2541
2542                 sbappendcontrol_locked(sb, data, control, 0);
2543
2544                 if (__predict_false(state != KTLS_MBUF_CRYPTO_ST_DECRYPTED)) {
2545                         sb->sb_flags |= SB_TLS_RX_RESYNC;
2546                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2547                         ktls_resync_ifnet(so, tls_len, seqno);
2548                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2549                 } else if (__predict_false(sb->sb_flags & SB_TLS_RX_RESYNC)) {
2550                         sb->sb_flags &= ~SB_TLS_RX_RESYNC;
2551                         SOCKBUF_UNLOCK(sb);
2552                         ktls_resync_ifnet(so, 0, seqno);
2553                         SOCKBUF_LOCK(sb);
2554                 }
2555         }
2556
2557         sb->sb_flags &= ~SB_TLS_RX_RUNNING;
2558
2559         if ((sb->sb_state & SBS_CANTRCVMORE) != 0 && sb->sb_tlscc > 0)
2560                 so->so_error = EMSGSIZE;
2561
2562         sorwakeup_locked(so);
2563
2564 deref:
2565         SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(sb);
2566
2567         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2568         sorele(so);
2569         CURVNET_RESTORE();
2570 }
2571
2572 void
2573 ktls_enqueue_to_free(struct mbuf *m)
2574 {
2575         struct ktls_wq *wq;
2576         bool running;
2577
2578         /* Mark it for freeing. */
2579         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_2FREE;
2580         wq = &ktls_wq[m->m_epg_tls->wq_index];
2581         mtx_lock(&wq->mtx);
2582         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2583         running = wq->running;
2584         mtx_unlock(&wq->mtx);
2585         if (!running)
2586                 wakeup(wq);
2587 }
2588
2589 static void *
2590 ktls_buffer_alloc(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *m)
2591 {
2592         void *buf;
2593         int domain, running;
2594
2595         if (m->m_epg_npgs <= 2)
2596                 return (NULL);
2597         if (ktls_buffer_zone == NULL)
2598                 return (NULL);
2599         if ((u_int)(ticks - wq->lastallocfail) < hz) {
2600                 /*
2601                  * Rate-limit allocation attempts after a failure.
2602                  * ktls_buffer_import() will acquire a per-domain mutex to check
2603                  * the free page queues and may fail consistently if memory is
2604                  * fragmented.
2605                  */
2606                 return (NULL);
2607         }
2608         buf = uma_zalloc(ktls_buffer_zone, M_NOWAIT | M_NORECLAIM);
2609         if (buf == NULL) {
2610                 domain = PCPU_GET(domain);
2611                 wq->lastallocfail = ticks;
2612
2613                 /*
2614                  * Note that this check is "racy", but the races are
2615                  * harmless, and are either a spurious wakeup if
2616                  * multiple threads fail allocations before the alloc
2617                  * thread wakes, or waiting an extra second in case we
2618                  * see an old value of running == true.
2619                  */
2620                 if (!VM_DOMAIN_EMPTY(domain)) {
2621                         running = atomic_load_int(&ktls_domains[domain].alloc_td.running);
2622                         if (!running)
2623                                 wakeup(&ktls_domains[domain].alloc_td);
2624                 }
2625         }
2626         return (buf);
2627 }
2628
2629 static int
2630 ktls_encrypt_record(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *m,
2631     struct ktls_session *tls, struct ktls_ocf_encrypt_state *state)
2632 {
2633         vm_page_t pg;
2634         int error, i, len, off;
2635
2636         KASSERT((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) == (M_EXTPG | M_NOTREADY),
2637             ("%p not unready & nomap mbuf\n", m));
2638         KASSERT(ptoa(m->m_epg_npgs) <= ktls_maxlen,
2639             ("page count %d larger than maximum frame length %d", m->m_epg_npgs,
2640             ktls_maxlen));
2641
2642         /* Anonymous mbufs are encrypted in place. */
2643         if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) != 0)
2644                 return (ktls_ocf_encrypt(state, tls, m, NULL, 0));
2645
2646         /*
2647          * For file-backed mbufs (from sendfile), anonymous wired
2648          * pages are allocated and used as the encryption destination.
2649          */
2650         if ((state->cbuf = ktls_buffer_alloc(wq, m)) != NULL) {
2651                 len = ptoa(m->m_epg_npgs - 1) + m->m_epg_last_len -
2652                     m->m_epg_1st_off;
2653                 state->dst_iov[0].iov_base = (char *)state->cbuf +
2654                     m->m_epg_1st_off;
2655                 state->dst_iov[0].iov_len = len;
2656                 state->parray[0] = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)state->cbuf);
2657                 i = 1;
2658         } else {
2659                 off = m->m_epg_1st_off;
2660                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++, off = 0) {
2661                         pg = vm_page_alloc_noobj(VM_ALLOC_NODUMP |
2662                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
2663                         len = m_epg_pagelen(m, i, off);
2664                         state->parray[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(pg);
2665                         state->dst_iov[i].iov_base =
2666                             (char *)PHYS_TO_DMAP(state->parray[i]) + off;
2667                         state->dst_iov[i].iov_len = len;
2668                 }
2669         }
2670         KASSERT(i + 1 <= nitems(state->dst_iov), ("dst_iov is too small"));
2671         state->dst_iov[i].iov_base = m->m_epg_trail;
2672         state->dst_iov[i].iov_len = m->m_epg_trllen;
2673
2674         error = ktls_ocf_encrypt(state, tls, m, state->dst_iov, i + 1);
2675
2676         if (__predict_false(error != 0)) {
2677                 /* Free the anonymous pages. */
2678                 if (state->cbuf != NULL)
2679                         uma_zfree(ktls_buffer_zone, state->cbuf);
2680                 else {
2681                         for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++) {
2682                                 pg = PHYS_TO_VM_PAGE(state->parray[i]);
2683                                 (void)vm_page_unwire_noq(pg);
2684                                 vm_page_free(pg);
2685                         }
2686                 }
2687         }
2688         return (error);
2689 }
2690
2691 /* Number of TLS records in a batch passed to ktls_enqueue(). */
2692 static u_int
2693 ktls_batched_records(struct mbuf *m)
2694 {
2695         int page_count, records;
2696
2697         records = 0;
2698         page_count = m->m_epg_enc_cnt;
2699         while (page_count > 0) {
2700                 records++;
2701                 page_count -= m->m_epg_nrdy;
2702                 m = m->m_next;
2703         }
2704         KASSERT(page_count == 0, ("%s: mismatched page count", __func__));
2705         return (records);
2706 }
2707
2708 void
2709 ktls_enqueue(struct mbuf *m, struct socket *so, int page_count)
2710 {
2711         struct ktls_session *tls;
2712         struct ktls_wq *wq;
2713         int queued;
2714         bool running;
2715
2716         KASSERT(((m->m_flags & (M_EXTPG | M_NOTREADY)) ==
2717             (M_EXTPG | M_NOTREADY)),
2718             ("ktls_enqueue: %p not unready & nomap mbuf\n", m));
2719         KASSERT(page_count != 0, ("enqueueing TLS mbuf with zero page count"));
2720
2721         KASSERT(m->m_epg_tls->mode == TCP_TLS_MODE_SW, ("!SW TLS mbuf"));
2722
2723         m->m_epg_enc_cnt = page_count;
2724
2725         /*
2726          * Save a pointer to the socket.  The caller is responsible
2727          * for taking an additional reference via soref().
2728          */
2729         m->m_epg_so = so;
2730
2731         queued = 1;
2732         tls = m->m_epg_tls;
2733         wq = &ktls_wq[tls->wq_index];
2734         mtx_lock(&wq->mtx);
2735         if (__predict_false(tls->sequential_records)) {
2736                 /*
2737                  * For TLS 1.0, records must be encrypted
2738                  * sequentially.  For a given connection, all records
2739                  * queued to the associated work queue are processed
2740                  * sequentially.  However, sendfile(2) might complete
2741                  * I/O requests spanning multiple TLS records out of
2742                  * order.  Here we ensure TLS records are enqueued to
2743                  * the work queue in FIFO order.
2744                  *
2745                  * tls->next_seqno holds the sequence number of the
2746                  * next TLS record that should be enqueued to the work
2747                  * queue.  If this next record is not tls->next_seqno,
2748                  * it must be a future record, so insert it, sorted by
2749                  * TLS sequence number, into tls->pending_records and
2750                  * return.
2751                  *
2752                  * If this TLS record matches tls->next_seqno, place
2753                  * it in the work queue and then check
2754                  * tls->pending_records to see if any
2755                  * previously-queued records are now ready for
2756                  * encryption.
2757                  */
2758                 if (m->m_epg_seqno != tls->next_seqno) {
2759                         struct mbuf *n, *p;
2760
2761                         p = NULL;
2762                         STAILQ_FOREACH(n, &tls->pending_records, m_epg_stailq) {
2763                                 if (n->m_epg_seqno > m->m_epg_seqno)
2764                                         break;
2765                                 p = n;
2766                         }
2767                         if (n == NULL)
2768                                 STAILQ_INSERT_TAIL(&tls->pending_records, m,
2769                                     m_epg_stailq);
2770                         else if (p == NULL)
2771                                 STAILQ_INSERT_HEAD(&tls->pending_records, m,
2772                                     m_epg_stailq);
2773                         else
2774                                 STAILQ_INSERT_AFTER(&tls->pending_records, p, m,
2775                                     m_epg_stailq);
2776                         mtx_unlock(&wq->mtx);
2777                         counter_u64_add(ktls_cnt_tx_pending, 1);
2778                         return;
2779                 }
2780
2781                 tls->next_seqno += ktls_batched_records(m);
2782                 STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2783
2784                 while (!STAILQ_EMPTY(&tls->pending_records)) {
2785                         struct mbuf *n;
2786
2787                         n = STAILQ_FIRST(&tls->pending_records);
2788                         if (n->m_epg_seqno != tls->next_seqno)
2789                                 break;
2790
2791                         queued++;
2792                         STAILQ_REMOVE_HEAD(&tls->pending_records, m_epg_stailq);
2793                         tls->next_seqno += ktls_batched_records(n);
2794                         STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, n, m_epg_stailq);
2795                 }
2796                 counter_u64_add(ktls_cnt_tx_pending, -(queued - 1));
2797         } else
2798                 STAILQ_INSERT_TAIL(&wq->m_head, m, m_epg_stailq);
2799
2800         running = wq->running;
2801         mtx_unlock(&wq->mtx);
2802         if (!running)
2803                 wakeup(wq);
2804         counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, queued);
2805 }
2806
2807 /*
2808  * Once a file-backed mbuf (from sendfile) has been encrypted, free
2809  * the pages from the file and replace them with the anonymous pages
2810  * allocated in ktls_encrypt_record().
2811  */
2812 static void
2813 ktls_finish_nonanon(struct mbuf *m, struct ktls_ocf_encrypt_state *state)
2814 {
2815         int i;
2816
2817         MPASS((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0);
2818
2819         /* Free the old pages. */
2820         m->m_ext.ext_free(m);
2821
2822         /* Replace them with the new pages. */
2823         if (state->cbuf != NULL) {
2824                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2825                         m->m_epg_pa[i] = state->parray[0] + ptoa(i);
2826
2827                 /* Contig pages should go back to the cache. */
2828                 m->m_ext.ext_free = ktls_free_mext_contig;
2829         } else {
2830                 for (i = 0; i < m->m_epg_npgs; i++)
2831                         m->m_epg_pa[i] = state->parray[i];
2832
2833                 /* Use the basic free routine. */
2834                 m->m_ext.ext_free = mb_free_mext_pgs;
2835         }
2836
2837         /* Pages are now writable. */
2838         m->m_epg_flags |= EPG_FLAG_ANON;
2839 }
2840
2841 static __noinline void
2842 ktls_encrypt(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *top)
2843 {
2844         struct ktls_ocf_encrypt_state state;
2845         struct ktls_session *tls;
2846         struct socket *so;
2847         struct mbuf *m;
2848         int error, npages, total_pages;
2849
2850         so = top->m_epg_so;
2851         tls = top->m_epg_tls;
2852         KASSERT(tls != NULL, ("tls = NULL, top = %p\n", top));
2853         KASSERT(so != NULL, ("so = NULL, top = %p\n", top));
2854 #ifdef INVARIANTS
2855         top->m_epg_so = NULL;
2856 #endif
2857         total_pages = top->m_epg_enc_cnt;
2858         npages = 0;
2859
2860         /*
2861          * Encrypt the TLS records in the chain of mbufs starting with
2862          * 'top'.  'total_pages' gives us a total count of pages and is
2863          * used to know when we have finished encrypting the TLS
2864          * records originally queued with 'top'.
2865          *
2866          * NB: These mbufs are queued in the socket buffer and
2867          * 'm_next' is traversing the mbufs in the socket buffer.  The
2868          * socket buffer lock is not held while traversing this chain.
2869          * Since the mbufs are all marked M_NOTREADY their 'm_next'
2870          * pointers should be stable.  However, the 'm_next' of the
2871          * last mbuf encrypted is not necessarily NULL.  It can point
2872          * to other mbufs appended while 'top' was on the TLS work
2873          * queue.
2874          *
2875          * Each mbuf holds an entire TLS record.
2876          */
2877         error = 0;
2878         for (m = top; npages != total_pages; m = m->m_next) {
2879                 KASSERT(m->m_epg_tls == tls,
2880                     ("different TLS sessions in a single mbuf chain: %p vs %p",
2881                     tls, m->m_epg_tls));
2882                 KASSERT(npages + m->m_epg_npgs <= total_pages,
2883                     ("page count mismatch: top %p, total_pages %d, m %p", top,
2884                     total_pages, m));
2885
2886                 error = ktls_encrypt_record(wq, m, tls, &state);
2887                 if (error) {
2888                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2889                         break;
2890                 }
2891
2892                 if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0)
2893                         ktls_finish_nonanon(m, &state);
2894
2895                 npages += m->m_epg_nrdy;
2896
2897                 /*
2898                  * Drop a reference to the session now that it is no
2899                  * longer needed.  Existing code depends on encrypted
2900                  * records having no associated session vs
2901                  * yet-to-be-encrypted records having an associated
2902                  * session.
2903                  */
2904                 m->m_epg_tls = NULL;
2905                 ktls_free(tls);
2906         }
2907
2908         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2909         if (error == 0) {
2910                 (void)so->so_proto->pr_ready(so, top, npages);
2911         } else {
2912                 ktls_drop(so, EIO);
2913                 mb_free_notready(top, total_pages);
2914         }
2915
2916         sorele(so);
2917         CURVNET_RESTORE();
2918 }
2919
2920 void
2921 ktls_encrypt_cb(struct ktls_ocf_encrypt_state *state, int error)
2922 {
2923         struct ktls_session *tls;
2924         struct socket *so;
2925         struct mbuf *m;
2926         int npages;
2927
2928         m = state->m;
2929
2930         if ((m->m_epg_flags & EPG_FLAG_ANON) == 0)
2931                 ktls_finish_nonanon(m, state);
2932
2933         so = state->so;
2934         free(state, M_KTLS);
2935
2936         /*
2937          * Drop a reference to the session now that it is no longer
2938          * needed.  Existing code depends on encrypted records having
2939          * no associated session vs yet-to-be-encrypted records having
2940          * an associated session.
2941          */
2942         tls = m->m_epg_tls;
2943         m->m_epg_tls = NULL;
2944         ktls_free(tls);
2945
2946         if (error != 0)
2947                 counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
2948
2949         CURVNET_SET(so->so_vnet);
2950         npages = m->m_epg_nrdy;
2951
2952         if (error == 0) {
2953                 (void)so->so_proto->pr_ready(so, m, npages);
2954         } else {
2955                 ktls_drop(so, EIO);
2956                 mb_free_notready(m, npages);
2957         }
2958
2959         sorele(so);
2960         CURVNET_RESTORE();
2961 }
2962
2963 /*
2964  * Similar to ktls_encrypt, but used with asynchronous OCF backends
2965  * (coprocessors) where encryption does not use host CPU resources and
2966  * it can be beneficial to queue more requests than CPUs.
2967  */
2968 static __noinline void
2969 ktls_encrypt_async(struct ktls_wq *wq, struct mbuf *top)
2970 {
2971         struct ktls_ocf_encrypt_state *state;
2972         struct ktls_session *tls;
2973         struct socket *so;
2974         struct mbuf *m, *n;
2975         int error, mpages, npages, total_pages;
2976
2977         so = top->m_epg_so;
2978         tls = top->m_epg_tls;
2979         KASSERT(tls != NULL, ("tls = NULL, top = %p\n", top));
2980         KASSERT(so != NULL, ("so = NULL, top = %p\n", top));
2981 #ifdef INVARIANTS
2982         top->m_epg_so = NULL;
2983 #endif
2984         total_pages = top->m_epg_enc_cnt;
2985         npages = 0;
2986
2987         error = 0;
2988         for (m = top; npages != total_pages; m = n) {
2989                 KASSERT(m->m_epg_tls == tls,
2990                     ("different TLS sessions in a single mbuf chain: %p vs %p",
2991                     tls, m->m_epg_tls));
2992                 KASSERT(npages + m->m_epg_npgs <= total_pages,
2993                     ("page count mismatch: top %p, total_pages %d, m %p", top,
2994                     total_pages, m));
2995
2996                 state = malloc(sizeof(*state), M_KTLS, M_WAITOK | M_ZERO);
2997                 soref(so);
2998                 state->so = so;
2999                 state->m = m;
3000
3001                 mpages = m->m_epg_nrdy;
3002                 n = m->m_next;
3003
3004                 error = ktls_encrypt_record(wq, m, tls, state);
3005                 if (error) {
3006                         counter_u64_add(ktls_offload_failed_crypto, 1);
3007                         free(state, M_KTLS);
3008                         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3009                         sorele(so);
3010                         CURVNET_RESTORE();
3011                         break;
3012                 }
3013
3014                 npages += mpages;
3015         }
3016
3017         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3018         if (error != 0) {
3019                 ktls_drop(so, EIO);
3020                 mb_free_notready(m, total_pages - npages);
3021         }
3022
3023         sorele(so);
3024         CURVNET_RESTORE();
3025 }
3026
3027 static int
3028 ktls_bind_domain(int domain)
3029 {
3030         int error;
3031
3032         error = cpuset_setthread(curthread->td_tid, &cpuset_domain[domain]);
3033         if (error != 0)
3034                 return (error);
3035         curthread->td_domain.dr_policy = DOMAINSET_PREF(domain);
3036         return (0);
3037 }
3038
3039 static void
3040 ktls_alloc_thread(void *ctx)
3041 {
3042         struct ktls_domain_info *ktls_domain = ctx;
3043         struct ktls_alloc_thread *sc = &ktls_domain->alloc_td;
3044         void **buf;
3045         struct sysctl_oid *oid;
3046         char name[80];
3047         int domain, error, i, nbufs;
3048
3049         domain = ktls_domain - ktls_domains;
3050         if (bootverbose)
3051                 printf("Starting KTLS alloc thread for domain %d\n", domain);
3052         error = ktls_bind_domain(domain);
3053         if (error)
3054                 printf("Unable to bind KTLS alloc thread for domain %d: error %d\n",
3055                     domain, error);
3056         snprintf(name, sizeof(name), "domain%d", domain);
3057         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_kern_ipc_tls), OID_AUTO,
3058             name, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
3059         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "allocs",
3060             CTLFLAG_RD,  &sc->allocs, 0, "buffers allocated");
3061         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "wakeups",
3062             CTLFLAG_RD,  &sc->wakeups, 0, "thread wakeups");
3063         SYSCTL_ADD_INT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO, "running",
3064             CTLFLAG_RD,  &sc->running, 0, "thread running");
3065
3066         buf = NULL;
3067         nbufs = 0;
3068         for (;;) {
3069                 atomic_store_int(&sc->running, 0);
3070                 tsleep(sc, PZERO | PNOLOCK, "-",  0);
3071                 atomic_store_int(&sc->running, 1);
3072                 sc->wakeups++;
3073                 if (nbufs != ktls_max_alloc) {
3074                         free(buf, M_KTLS);
3075                         nbufs = atomic_load_int(&ktls_max_alloc);
3076                         buf = malloc(sizeof(void *) * nbufs, M_KTLS,
3077                             M_WAITOK | M_ZERO);
3078                 }
3079                 /*
3080                  * Below we allocate nbufs with different allocation
3081                  * flags than we use when allocating normally during
3082                  * encryption in the ktls worker thread.  We specify
3083                  * M_NORECLAIM in the worker thread. However, we omit
3084                  * that flag here and add M_WAITOK so that the VM
3085                  * system is permitted to perform expensive work to
3086                  * defragment memory.  We do this here, as it does not
3087                  * matter if this thread blocks.  If we block a ktls
3088                  * worker thread, we risk developing backlogs of
3089                  * buffers to be encrypted, leading to surges of
3090                  * traffic and potential NIC output drops.
3091                  */
3092                 for (i = 0; i < nbufs; i++) {
3093                         buf[i] = uma_zalloc(ktls_buffer_zone, M_WAITOK);
3094                         sc->allocs++;
3095                 }
3096                 for (i = 0; i < nbufs; i++) {
3097                         uma_zfree(ktls_buffer_zone, buf[i]);
3098                         buf[i] = NULL;
3099                 }
3100         }
3101 }
3102
3103 static void
3104 ktls_work_thread(void *ctx)
3105 {
3106         struct ktls_wq *wq = ctx;
3107         struct mbuf *m, *n;
3108         struct socket *so, *son;
3109         STAILQ_HEAD(, mbuf) local_m_head;
3110         STAILQ_HEAD(, socket) local_so_head;
3111         int cpu;
3112
3113         cpu = wq - ktls_wq;
3114         if (bootverbose)
3115                 printf("Starting KTLS worker thread for CPU %d\n", cpu);
3116
3117         /*
3118          * Bind to a core.  If ktls_bind_threads is > 1, then
3119          * we bind to the NUMA domain instead.
3120          */
3121         if (ktls_bind_threads) {
3122                 int error;
3123
3124                 if (ktls_bind_threads > 1) {
3125                         struct pcpu *pc = pcpu_find(cpu);
3126
3127                         error = ktls_bind_domain(pc->pc_domain);
3128                 } else {
3129                         cpuset_t mask;
3130
3131                         CPU_SETOF(cpu, &mask);
3132                         error = cpuset_setthread(curthread->td_tid, &mask);
3133                 }
3134                 if (error)
3135                         printf("Unable to bind KTLS worker thread for CPU %d: error %d\n",
3136                                 cpu, error);
3137         }
3138 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__i386__)
3139         fpu_kern_thread(0);
3140 #endif
3141         for (;;) {
3142                 mtx_lock(&wq->mtx);
3143                 while (STAILQ_EMPTY(&wq->m_head) &&
3144                     STAILQ_EMPTY(&wq->so_head)) {
3145                         wq->running = false;
3146                         mtx_sleep(wq, &wq->mtx, 0, "-", 0);
3147                         wq->running = true;
3148                 }
3149
3150                 STAILQ_INIT(&local_m_head);
3151                 STAILQ_CONCAT(&local_m_head, &wq->m_head);
3152                 STAILQ_INIT(&local_so_head);
3153                 STAILQ_CONCAT(&local_so_head, &wq->so_head);
3154                 mtx_unlock(&wq->mtx);
3155
3156                 STAILQ_FOREACH_SAFE(m, &local_m_head, m_epg_stailq, n) {
3157                         if (m->m_epg_flags & EPG_FLAG_2FREE) {
3158                                 ktls_free(m->m_epg_tls);
3159                                 m_free_raw(m);
3160                         } else {
3161                                 if (m->m_epg_tls->sync_dispatch)
3162                                         ktls_encrypt(wq, m);
3163                                 else
3164                                         ktls_encrypt_async(wq, m);
3165                                 counter_u64_add(ktls_cnt_tx_queued, -1);
3166                         }
3167                 }
3168
3169                 STAILQ_FOREACH_SAFE(so, &local_so_head, so_ktls_rx_list, son) {
3170                         ktls_decrypt(so);
3171                         counter_u64_add(ktls_cnt_rx_queued, -1);
3172                 }
3173         }
3174 }
3175
3176 #if defined(INET) || defined(INET6)
3177 static void
3178 ktls_disable_ifnet_help(void *context, int pending __unused)
3179 {
3180         struct ktls_session *tls;
3181         struct inpcb *inp;
3182         struct tcpcb *tp;
3183         struct socket *so;
3184         int err;
3185
3186         tls = context;
3187         inp = tls->inp;
3188         if (inp == NULL)
3189                 return;
3190         INP_WLOCK(inp);
3191         so = inp->inp_socket;
3192         MPASS(so != NULL);
3193         if (inp->inp_flags & INP_DROPPED) {
3194                 goto out;
3195         }
3196
3197         if (so->so_snd.sb_tls_info != NULL)
3198                 err = ktls_set_tx_mode(so, TCP_TLS_MODE_SW);
3199         else
3200                 err = ENXIO;
3201         if (err == 0) {
3202                 counter_u64_add(ktls_ifnet_disable_ok, 1);
3203                 /* ktls_set_tx_mode() drops inp wlock, so recheck flags */
3204                 if ((inp->inp_flags & INP_DROPPED) == 0 &&
3205                     (tp = intotcpcb(inp)) != NULL &&
3206                     tp->t_fb->tfb_hwtls_change != NULL)
3207                         (*tp->t_fb->tfb_hwtls_change)(tp, 0);
3208         } else {
3209                 counter_u64_add(ktls_ifnet_disable_fail, 1);
3210         }
3211
3212 out:
3213         CURVNET_SET(so->so_vnet);
3214         sorele(so);
3215         CURVNET_RESTORE();
3216         if (!in_pcbrele_wlocked(inp))
3217                 INP_WUNLOCK(inp);
3218         ktls_free(tls);
3219 }
3220
3221 /*
3222  * Called when re-transmits are becoming a substantial portion of the
3223  * sends on this connection.  When this happens, we transition the
3224  * connection to software TLS.  This is needed because most inline TLS
3225  * NICs keep crypto state only for in-order transmits.  This means
3226  * that to handle a TCP rexmit (which is out-of-order), the NIC must
3227  * re-DMA the entire TLS record up to and including the current
3228  * segment.  This means that when re-transmitting the last ~1448 byte
3229  * segment of a 16KB TLS record, we could wind up re-DMA'ing an order
3230  * of magnitude more data than we are sending.  This can cause the
3231  * PCIe link to saturate well before the network, which can cause
3232  * output drops, and a general loss of capacity.
3233  */
3234 void
3235 ktls_disable_ifnet(void *arg)
3236 {
3237         struct tcpcb *tp;
3238         struct inpcb *inp;
3239         struct socket *so;
3240         struct ktls_session *tls;
3241
3242         tp = arg;
3243         inp = tptoinpcb(tp);
3244         INP_WLOCK_ASSERT(inp);
3245         so = inp->inp_socket;
3246         SOCK_LOCK(so);
3247         tls = so->so_snd.sb_tls_info;
3248         if (tls->disable_ifnet_pending) {
3249                 SOCK_UNLOCK(so);
3250                 return;
3251         }
3252
3253         /*
3254          * note that disable_ifnet_pending is never cleared; disabling
3255          * ifnet can only be done once per session, so we never want
3256          * to do it again
3257          */
3258
3259         (void)ktls_hold(tls);
3260         in_pcbref(inp);
3261         soref(so);
3262         tls->disable_ifnet_pending = true;
3263         tls->inp = inp;
3264         SOCK_UNLOCK(so);
3265         TASK_INIT(&tls->disable_ifnet_task, 0, ktls_disable_ifnet_help, tls);
3266         (void)taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &tls->disable_ifnet_task);
3267 }
3268 #endif