Quelle  mmap.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*
 * eCryptfs: Linux filesystem encryption layer
 * This is where eCryptfs coordinates the symmetric encryption and
 * decryption of the file data as it passes between the lower
 * encrypted file and the upper decrypted file.
 *
 * Copyright (C) 1997-2003 Erez Zadok
 * Copyright (C) 2001-2003 Stony Brook University
 * Copyright (C) 2004-2007 International Business Machines Corp.
 *   Author(s): Michael A. Halcrow <mahalcro@us.ibm.com>
 */

#include <linux/pagemap.h>
#include <linux/writeback.h>
#include <linux/page-flags.h>
#include <linux/mount.h>
#include <linux/file.h>
#include <linux/scatterlist.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/xattr.h>
#include <linux/unaligned.h>
#include "ecryptfs_kernel.h"

/*
 * This is where we encrypt the data and pass the encrypted data to
 * the lower filesystem.  In OpenPGP-compatible mode, we operate on
 * entire underlying packets.
 */
static int ecryptfs_writepages(struct address_space *mapping,
  struct writeback_control *wbc)
{
 struct folio *folio = NULL;
 int error;

 while ((folio = writeback_iter(mapping, wbc, folio, &error))) {
  error = ecryptfs_encrypt_page(folio);
  if (error) {
   ecryptfs_printk(KERN_WARNING,
    "Error encrypting folio (index [0x%.16lx])\n",
    folio->index);
   folio_clear_uptodate(folio);
   mapping_set_error(mapping, error);
  }
  folio_unlock(folio);
 }

 return error;
}

static void strip_xattr_flag(char *page_virt,
        struct ecryptfs_crypt_stat *crypt_stat)
{
 if (crypt_stat->flags & ECRYPTFS_METADATA_IN_XATTR) {
  size_t written;

  crypt_stat->flags &= ~ECRYPTFS_METADATA_IN_XATTR;
  ecryptfs_write_crypt_stat_flags(page_virt, crypt_stat,
      &written);
  crypt_stat->flags |= ECRYPTFS_METADATA_IN_XATTR;
 }
}

/*
 *   Header Extent:
 *     Octets 0-7:        Unencrypted file size (big-endian)
 *     Octets 8-15:       eCryptfs special marker
 *     Octets 16-19:      Flags
 *      Octet 16:         File format version number (between 0 and 255)
 *      Octets 17-18:     Reserved
 *      Octet 19:         Bit 1 (lsb): Reserved
 *                        Bit 2: Encrypted?
 *                        Bits 3-8: Reserved
 *     Octets 20-23:      Header extent size (big-endian)
 *     Octets 24-25:      Number of header extents at front of file
 *                        (big-endian)
 *     Octet  26:         Begin RFC 2440 authentication token packet set
 */

/**
 * ecryptfs_copy_up_encrypted_with_header
 * @folio: Sort of a ``virtual'' representation of the encrypted lower
 *        file. The actual lower file does not have the metadata in
 *        the header. This is locked.
 * @crypt_stat: The eCryptfs inode's cryptographic context
 *
 * The ``view'' is the version of the file that userspace winds up
 * seeing, with the header information inserted.
 */
static int
ecryptfs_copy_up_encrypted_with_header(struct folio *folio,
           struct ecryptfs_crypt_stat *crypt_stat)
{
 loff_t extent_num_in_page = 0;
 loff_t num_extents_per_page = (PAGE_SIZE
           / crypt_stat->extent_size);
 int rc = 0;

 while (extent_num_in_page < num_extents_per_page) {
  loff_t view_extent_num = ((loff_t)folio->index
        * num_extents_per_page)
       + extent_num_in_page;
  size_t num_header_extents_at_front =
   (crypt_stat->metadata_size / crypt_stat->extent_size);

  if (view_extent_num < num_header_extents_at_front) {
   /* This is a header extent */
   char *page_virt;

   page_virt = kmap_local_folio(folio, 0);
   memset(page_virt, 0, PAGE_SIZE);
   /* TODO: Support more than one header extent */
   if (view_extent_num == 0) {
    size_t written;

    rc = ecryptfs_read_xattr_region(
     page_virt, folio->mapping->host);
    strip_xattr_flag(page_virt + 16, crypt_stat);
    ecryptfs_write_header_metadata(page_virt + 20,
              crypt_stat,
              &written);
   }
   kunmap_local(page_virt);
   flush_dcache_folio(folio);
   if (rc) {
    printk(KERN_ERR "%s: Error reading xattr "
           "region; rc = [%d]\n", __func__, rc);
    goto out;
   }
  } else {
   /* This is an encrypted data extent */
   loff_t lower_offset =
    ((view_extent_num * crypt_stat->extent_size)
     - crypt_stat->metadata_size);

   rc = ecryptfs_read_lower_page_segment(
    folio, (lower_offset >> PAGE_SHIFT),
    (lower_offset & ~PAGE_MASK),
    crypt_stat->extent_size, folio->mapping->host);
   if (rc) {
    printk(KERN_ERR "%s: Error attempting to read "
           "extent at offset [%lld] in the lower "
           "file; rc = [%d]\n", __func__,
           lower_offset, rc);
    goto out;
   }
  }
  extent_num_in_page++;
 }
out:
 return rc;
}

/**
 * ecryptfs_read_folio
 * @file: An eCryptfs file
 * @folio: Folio from eCryptfs inode mapping into which to stick the read data
 *
 * Read in a folio, decrypting if necessary.
 *
 * Returns zero on success; non-zero on error.
 */
static int ecryptfs_read_folio(struct file *file, struct folio *folio)
{
 struct inode *inode = folio->mapping->host;
 struct ecryptfs_crypt_stat *crypt_stat =
  &ecryptfs_inode_to_private(inode)->crypt_stat;
 int err = 0;

 if (!crypt_stat || !(crypt_stat->flags & ECRYPTFS_ENCRYPTED)) {
  err = ecryptfs_read_lower_page_segment(folio, folio->index, 0,
    folio_size(folio), inode);
 } else if (crypt_stat->flags & ECRYPTFS_VIEW_AS_ENCRYPTED) {
  if (crypt_stat->flags & ECRYPTFS_METADATA_IN_XATTR) {
   err = ecryptfs_copy_up_encrypted_with_header(folio,
     crypt_stat);
   if (err) {
    printk(KERN_ERR "%s: Error attempting to copy "
           "the encrypted content from the lower "
           "file whilst inserting the metadata "
           "from the xattr into the header; err = "
           "[%d]\n", __func__, err);
    goto out;
   }

  } else {
   err = ecryptfs_read_lower_page_segment(folio,
     folio->index, 0, folio_size(folio),
     inode);
   if (err) {
    printk(KERN_ERR "Error reading page; err = "
           "[%d]\n", err);
    goto out;
   }
  }
 } else {
  err = ecryptfs_decrypt_page(folio);
  if (err) {
   ecryptfs_printk(KERN_ERR, "Error decrypting page; "
     "err = [%d]\n", err);
   goto out;
  }
 }
out:
 ecryptfs_printk(KERN_DEBUG, "Unlocking folio with index = [0x%.16lx]\n",
   folio->index);
 folio_end_read(folio, err == 0);
 return err;
}

/*
 * Called with lower inode mutex held.
 */
static int fill_zeros_to_end_of_page(struct folio *folio, unsigned int to)
{
 struct inode *inode = folio->mapping->host;
 int end_byte_in_page;

 if ((i_size_read(inode) / PAGE_SIZE) != folio->index)
  goto out;
 end_byte_in_page = i_size_read(inode) % PAGE_SIZE;
 if (to > end_byte_in_page)
  end_byte_in_page = to;
 folio_zero_segment(folio, end_byte_in_page, PAGE_SIZE);
out:
 return 0;
}

/**
 * ecryptfs_write_begin
 * @iocb: I/O control block for the eCryptfs file
 * @mapping: The eCryptfs object
 * @pos: The file offset at which to start writing
 * @len: Length of the write
 * @foliop: Pointer to return the folio
 * @fsdata: Pointer to return fs data (unused)
 *
 * This function must zero any hole we create
 *
 * Returns zero on success; non-zero otherwise
 */
static int ecryptfs_write_begin(const struct kiocb *iocb,
   struct address_space *mapping,
   loff_t pos, unsigned len,
   struct folio **foliop, void **fsdata)
{
 pgoff_t index = pos >> PAGE_SHIFT;
 struct folio *folio;
 loff_t prev_page_end_size;
 int rc = 0;

 folio = __filemap_get_folio(mapping, index, FGP_WRITEBEGIN,
   mapping_gfp_mask(mapping));
 if (IS_ERR(folio))
  return PTR_ERR(folio);
 *foliop = folio;

 prev_page_end_size = ((loff_t)index << PAGE_SHIFT);
 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
  struct ecryptfs_crypt_stat *crypt_stat =
   &ecryptfs_inode_to_private(mapping->host)->crypt_stat;

  if (!(crypt_stat->flags & ECRYPTFS_ENCRYPTED)) {
   rc = ecryptfs_read_lower_page_segment(
    folio, index, 0, PAGE_SIZE, mapping->host);
   if (rc) {
    printk(KERN_ERR "%s: Error attempting to read "
           "lower page segment; rc = [%d]\n",
           __func__, rc);
    folio_clear_uptodate(folio);
    goto out;
   } else
    folio_mark_uptodate(folio);
  } else if (crypt_stat->flags & ECRYPTFS_VIEW_AS_ENCRYPTED) {
   if (crypt_stat->flags & ECRYPTFS_METADATA_IN_XATTR) {
    rc = ecryptfs_copy_up_encrypted_with_header(
     folio, crypt_stat);
    if (rc) {
     printk(KERN_ERR "%s: Error attempting "
            "to copy the encrypted content "
            "from the lower file whilst "
            "inserting the metadata from "
            "the xattr into the header; rc "
            "= [%d]\n", __func__, rc);
     folio_clear_uptodate(folio);
     goto out;
    }
    folio_mark_uptodate(folio);
   } else {
    rc = ecryptfs_read_lower_page_segment(
     folio, index, 0, PAGE_SIZE,
     mapping->host);
    if (rc) {
     printk(KERN_ERR "%s: Error reading "
            "page; rc = [%d]\n",
            __func__, rc);
     folio_clear_uptodate(folio);
     goto out;
    }
    folio_mark_uptodate(folio);
   }
  } else {
   if (prev_page_end_size
       >= i_size_read(mapping->host)) {
    folio_zero_range(folio, 0, PAGE_SIZE);
    folio_mark_uptodate(folio);
   } else if (len < PAGE_SIZE) {
    rc = ecryptfs_decrypt_page(folio);
    if (rc) {
     printk(KERN_ERR "%s: Error decrypting "
            "page at index [%ld]; "
            "rc = [%d]\n",
            __func__, folio->index, rc);
     folio_clear_uptodate(folio);
     goto out;
    }
    folio_mark_uptodate(folio);
   }
  }
 }
 /* If creating a page or more of holes, zero them out via truncate.
 * Note, this will increase i_size. */
 if (index != 0) {
  if (prev_page_end_size > i_size_read(mapping->host)) {
   rc = ecryptfs_truncate(iocb->ki_filp->f_path.dentry,
            prev_page_end_size);
   if (rc) {
    printk(KERN_ERR "%s: Error on attempt to "
           "truncate to (higher) offset [%lld];"
           " rc = [%d]\n", __func__,
           prev_page_end_size, rc);
    goto out;
   }
  }
 }
 /* Writing to a new page, and creating a small hole from start
 * of page?  Zero it out. */
 if ((i_size_read(mapping->host) == prev_page_end_size)
     && (pos != 0))
  folio_zero_range(folio, 0, PAGE_SIZE);
out:
 if (unlikely(rc)) {
  folio_unlock(folio);
  folio_put(folio);
 }
 return rc;
}

/*
 * ecryptfs_write_inode_size_to_header
 *
 * Writes the lower file size to the first 8 bytes of the header.
 *
 * Returns zero on success; non-zero on error.
 */
static int ecryptfs_write_inode_size_to_header(struct inode *ecryptfs_inode)
{
 char *file_size_virt;
 int rc;

 file_size_virt = kmalloc(sizeof(u64), GFP_KERNEL);
 if (!file_size_virt) {
  rc = -ENOMEM;
  goto out;
 }
 put_unaligned_be64(i_size_read(ecryptfs_inode), file_size_virt);
 rc = ecryptfs_write_lower(ecryptfs_inode, file_size_virt, 0,
      sizeof(u64));
 kfree(file_size_virt);
 if (rc < 0)
  printk(KERN_ERR "%s: Error writing file size to header; "
         "rc = [%d]\n", __func__, rc);
 else
  rc = 0;
out:
 return rc;
}

struct kmem_cache *ecryptfs_xattr_cache;

static int ecryptfs_write_inode_size_to_xattr(struct inode *ecryptfs_inode)
{
 ssize_t size;
 void *xattr_virt;
 struct dentry *lower_dentry =
  ecryptfs_inode_to_private(ecryptfs_inode)->lower_file->f_path.dentry;
 struct inode *lower_inode = d_inode(lower_dentry);
 int rc;

 if (!(lower_inode->i_opflags & IOP_XATTR)) {
  printk(KERN_WARNING
         "No support for setting xattr in lower filesystem\n");
  rc = -ENOSYS;
  goto out;
 }
 xattr_virt = kmem_cache_alloc(ecryptfs_xattr_cache, GFP_KERNEL);
 if (!xattr_virt) {
  rc = -ENOMEM;
  goto out;
 }
 inode_lock(lower_inode);
 size = __vfs_getxattr(lower_dentry, lower_inode, ECRYPTFS_XATTR_NAME,
         xattr_virt, PAGE_SIZE);
 if (size < 0)
  size = 8;
 put_unaligned_be64(i_size_read(ecryptfs_inode), xattr_virt);
 rc = __vfs_setxattr(&nop_mnt_idmap, lower_dentry, lower_inode,
       ECRYPTFS_XATTR_NAME, xattr_virt, size, 0);
 inode_unlock(lower_inode);
 if (rc)
  printk(KERN_ERR "Error whilst attempting to write inode size "
         "to lower file xattr; rc = [%d]\n", rc);
 kmem_cache_free(ecryptfs_xattr_cache, xattr_virt);
out:
 return rc;
}

int ecryptfs_write_inode_size_to_metadata(struct inode *ecryptfs_inode)
{
 struct ecryptfs_crypt_stat *crypt_stat;

 crypt_stat = &ecryptfs_inode_to_private(ecryptfs_inode)->crypt_stat;
 BUG_ON(!(crypt_stat->flags & ECRYPTFS_ENCRYPTED));
 if (crypt_stat->flags & ECRYPTFS_METADATA_IN_XATTR)
  return ecryptfs_write_inode_size_to_xattr(ecryptfs_inode);
 else
  return ecryptfs_write_inode_size_to_header(ecryptfs_inode);
}

/**
 * ecryptfs_write_end
 * @iocb: I/O control block for the eCryptfs file
 * @mapping: The eCryptfs object
 * @pos: The file position
 * @len: The length of the data (unused)
 * @copied: The amount of data copied
 * @folio: The eCryptfs folio
 * @fsdata: The fsdata (unused)
 */
static int ecryptfs_write_end(const struct kiocb *iocb,
   struct address_space *mapping,
   loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
   struct folio *folio, void *fsdata)
{
 pgoff_t index = pos >> PAGE_SHIFT;
 unsigned from = pos & (PAGE_SIZE - 1);
 unsigned to = from + copied;
 struct inode *ecryptfs_inode = mapping->host;
 struct ecryptfs_crypt_stat *crypt_stat =
  &ecryptfs_inode_to_private(ecryptfs_inode)->crypt_stat;
 int rc;

 ecryptfs_printk(KERN_DEBUG, "Calling fill_zeros_to_end_of_page"
   "(page w/ index = [0x%.16lx], to = [%d])\n", index, to);
 if (!(crypt_stat->flags & ECRYPTFS_ENCRYPTED)) {
  rc = ecryptfs_write_lower_page_segment(ecryptfs_inode,
    folio, 0, to);
  if (!rc) {
   rc = copied;
   fsstack_copy_inode_size(ecryptfs_inode,
    ecryptfs_inode_to_lower(ecryptfs_inode));
  }
  goto out;
 }
 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
  if (copied < PAGE_SIZE) {
   rc = 0;
   goto out;
  }
  folio_mark_uptodate(folio);
 }
 /* Fills in zeros if 'to' goes beyond inode size */
 rc = fill_zeros_to_end_of_page(folio, to);
 if (rc) {
  ecryptfs_printk(KERN_WARNING, "Error attempting to fill "
   "zeros in page with index = [0x%.16lx]\n", index);
  goto out;
 }
 rc = ecryptfs_encrypt_page(folio);
 if (rc) {
  ecryptfs_printk(KERN_WARNING, "Error encrypting page (upper "
    "index [0x%.16lx])\n", index);
  goto out;
 }
 if (pos + copied > i_size_read(ecryptfs_inode)) {
  i_size_write(ecryptfs_inode, pos + copied);
  ecryptfs_printk(KERN_DEBUG, "Expanded file size to "
   "[0x%.16llx]\n",
   (unsigned long long)i_size_read(ecryptfs_inode));
 }
 rc = ecryptfs_write_inode_size_to_metadata(ecryptfs_inode);
 if (rc)
  printk(KERN_ERR "Error writing inode size to metadata; "
         "rc = [%d]\n", rc);
 else
  rc = copied;
out:
 folio_unlock(folio);
 folio_put(folio);
 return rc;
}

static sector_t ecryptfs_bmap(struct address_space *mapping, sector_t block)
{
 struct inode *lower_inode = ecryptfs_inode_to_lower(mapping->host);
 int ret = bmap(lower_inode, &block);

 if (ret)
  return 0;
 return block;
}

#include <linux/buffer_head.h>

const struct address_space_operations ecryptfs_aops = {
 /*
  * XXX: This is pretty broken for multiple reasons: ecryptfs does not
  * actually use buffer_heads, and ecryptfs will crash without
  * CONFIG_BLOCK.  But it matches the behavior before the default for
  * address_space_operations without the ->dirty_folio method was
  * cleaned up, so this is the best we can do without maintainer
  * feedback.
 */
#ifdef CONFIG_BLOCK
 .dirty_folio = block_dirty_folio,
 .invalidate_folio = block_invalidate_folio,
#endif
 .writepages = ecryptfs_writepages,
 .read_folio = ecryptfs_read_folio,
 .write_begin = ecryptfs_write_begin,
 .write_end = ecryptfs_write_end,
 .migrate_folio = filemap_migrate_folio,
 .bmap = ecryptfs_bmap,
};