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虚拟化之-virtio学习

virtio学习

基于kernel 6.8-rc5和virtio规范1.1、1.2。

1. virtio queue

  • 通用初始化流程：

1.1 split queue

1.1.1 结构

从Desc角度看，可以把Desc理解成一个链表，添加到avail和回收就是裁剪一段子链表和把子链表接回去的过程。

struct vring_desc {
	__virtio64 addr;
	__virtio32 len;
	__virtio16 flags;
	__virtio16 next;
};

struct vring_avail {
	__virtio16 flags;
	__virtio16 idx;
	__virtio16 ring[];
};

struct vring_used {
	__virtio16 flags;
	__virtio16 idx;
	vring_used_elem_t ring[];
};
/* u32 is used here for ids for padding reasons. */
struct vring_used_elem {
	/* Index of start of used descriptor chain. */
	__virtio32 id;
	/* Total length of the descriptor chain which was used (written to) */
	__virtio32 len;
};

typedef struct vring_used_elem __attribute__((aligned(VRING_USED_ALIGN_SIZE)))
	vring_used_elem_t;

1.2 packed queue

1.2.1 结构

​ 相比较于split模式，packed模式所占用的硬件空间显然更小，只要一条descring的空间和8个byte的空间。


​ driver_event和device_event是用来做中断合并的。驱动通过设置driver_event，与设备协商什么时候需要发出通知；设备通过配置device_event，通知驱动什么时候需要发出avail event。具体的含义见spec1.2：

/* Enable events */
#define RING_EVENT_FLAGS_ENABLE 0x0
/* Disable events */
#define RING_EVENT_FLAGS_DISABLE 0x1
/*
* Enable events for a specific descriptor
* (as specified by Descriptor Ring Change Event Offset/Wrap Counter).
* Only valid if VIRTIO_F_EVENT_IDX has been negotiated.
*/
#define RING_EVENT_FLAGS_DESC 0x2
/* The value 0x3 is reserved */

​

​ 在驱动程序中，除了要映射上面提到的packed queue的基本结构（与硬件中一一对应），还有驱动自己申请的一些空间，用来记录virtqueue工作过程中的一些状态，这些结构容易和基本结构造成混淆，因此下面先拿出来介绍。分别是

  • state array（用来记录添加到ring中的desc的状态字段，间接表的位置和last desc id）

    struct vring_desc_state_packed *state;
state = kmalloc_array(queue_size, sizeof(struct vring_desc_state_packed), GFP_KERNEL);

  • extra array（用来记录map的缓冲区(正常情况下不用)和ID）

    struct vring_desc_extra *extra;
int i;
extra = kmalloc_array(queue_size, sizeof(struct vring_desc_extra),GFP_KERNEL);
memset(extra, 0, queue_size * sizeof(struct vring_desc_extra));
for (i = 0; i < queue_size - 1; i++)
		extra[i].next = i + 1;

1.2.2 数据流程

1.2.2.1 驱动生产job

  • 使用indiret desc（优先）

    static int virtqueue_add_indirect_packed(struct vring_virtqueue *vq,
					 struct scatterlist *sgs[],
					 unsigned int total_sg,
					 unsigned int out_sgs,
					 unsigned int in_sgs,
					 void *data,
					 gfp_t gfp)；

    第一步：申请一条indir desc ring。

    第二步：使用scattergatterlist表中的每一项，填充indir desc ring，id字段不用填。

    第三步：修改desc ring中的next_avail_idx这个slot，使之指向indir desc ring，ID字段填充为free_head,FLAG字段加上VRING_DESC_F_INDIRECT。

    第四步：驱动更新自己维护的字段，包括avail_wrap_counter、avail_used_flags、next_avail_idx、free_head，最后记录这个desc到state array。

    以下图为例，假设queue_size为6，在初始化后，我们在0x8000000处申请了一个长度为5的二级表，并添加到virtqueue里面。

  • 使用chained desc

    chained desc的流程跟indirect类似，只是state array记录的有较大区别。

    这里ID全部设为为Head的ID的意义有点不明确，从extra array的角度理解，实际的ID和next ID都存放在这个数组里面，这里改了难道只是为了辅助设备判断这是一个chain的吗？也可能是为了乱序使用而预留的？

1.2.2.2 设备消费job

​ 以chained desc为例，介绍设备消费Job。设备内部需要维护一个used_idx变量，以便记录上次消费到什么位置。此外，设备内还有一个used_wrap_counter位。这两个字段组合成一个16bit的值。

​ 设备从used_idx开始poll，发现flags变成了W|A，然后往下遍历，发现一直到第5个slot都是W|A，然后开始处理，并且最后覆写第一个slot的FLAG字段，len字段，此时ring的结构如下图所示。

​ 然后设备通过中断或者其他通知机制，通知驱动处理。

1.2.2.3 驱动回收job

​ 驱动收到通知后，开始回收job。

​ 第一步：读取设备的used_idx。发现前15个bit为0，最后一个bit为1。此时驱动就知道设备这次使用的desc的slot为0，且没经过翻转边界。接着就去读取desc[0]的各个字段，发现ID是0。然后去查询state array[ID],先把data字段取出来，作为任务的完成状态字段。

​ 第二步：调用detach_buf_packed(vq, id, ctx);处理缓冲区。首先读取state array[ID]，发现这次任务涵盖5个desc，最后一个desc的ID为4。则先做一个类似链表接回去的操作，把extra array的信息先更新了，最后把free_head又设置为ID=0的位置。

​ 第三步：驱动判断消费的数量是否发生越界，从而是否需要更新used_wrap_counter和used_idx,最后写回到设备，让设备直到下次从哪里开始poll。此时ring的结构如下所示。

1.2.2.4 发生越界的情况

​ 我们在上一节的情况下继续讨论。加入现在又要添加一条长度为2的chain。那么ring的结构如下所示。此时由于发生了越界，因此驱动更新driver_wrap_counter，并且从头开始重复利用desc。因此slot为0位置的A标志被置为0，U标志被置为1。

​ 设备从used_idx=5的位置开始poll，发现这个slot上是可用的（因为此时设备内部的device_wrap_counter=0，因此识别A=1)，然后翻转device_wrap_counter=0，此时又发现slot=0的位置，A=0又符合，因此发现这个也是可用的，接下来发现slot=1的位置不符合，因此就处理两个desc(最后只更新slot为5的那个）。处理完了之后ring的结构如下所示：

​ 驱动回收job的过程类似，只是多了越界时的处理，然后把used_idx设置到1，使得设备下次从1开始poll，驱动包括翻转used_wrap_counter，这样device设置U标志的时候就设置为0，设备写入的标志位就变W|!A|!U。

2. virtio device

2.1 cypto device

  • 对硬件的要求：最后一条virtqueue为control queue

  • Feature bits：

    config空间中的device features的bit0~4
0：VIRTIO_CRYPTO_F_REVISION_1				/*版本是否1.0以上*/
1：VIRTIO_CRYPTO_F_CIPHER_STATELESS_MODE		/*无状态模式，仅在1.0以上支持*/
2：VIRTIO_CRYPTO_F_HASH_STATELESS_MODE
3：VIRTIO_CRYPTO_F_MAC_STATELESS_MODE
4：VIRTIO_CRYPTO_F_AEAD_STATELESS_MODE

  • 设备配置字段

​ virtio-crypto设备的配置字段如下所示，驱动通过读取配置字段，了解设备信息，从而决定向上提供哪些算法接口。具体配置字段里面每个BIT代表什么参见virtio spec1.2。

struct virtio_crypto_config {
    le32 status;			//设备状态，目前只有1个bit有效，指示驱动设备已经准备好
    le32 max_dataqueues;	//dataqueue的最大数量
    le32 crypto_services;   //指示设备提供哪些加密服务，6.8代码中有5种
    /* Detailed algorithms mask */
    le32 cipher_algo_l;		//指示设备支持哪些cipher加密算法
    le32 cipher_algo_h;
    le32 hash_algo;			//指示设备支持哪些HASH算法
    le32 mac_algo_l;		//指示设备支持哪些MAC算法
    le32 mac_algo_h;
    le32 aead_algo;			//指示设备支持哪些AEAD算法
    /* Maximum length of cipher key in bytes */
    le32 max_cipher_key_len;
    /* Maximum length of authenticated key in bytes */
    le32 max_auth_key_len;
    le32 akcipher_algo;			//指示设备支持哪些akcipher算法
    /* Maximum size of each crypto request's content in bytes */
    le64 max_size;
};

2.1.1设备操作

​ virtio-crypto设备需要提供两种交互模式：session和stateless模式，具体需要看virtqueue的feature字段协商结果。通常情况下应该使用session模式，stateless模式要VIRTIO_CRYPTO_F_REVISION_1=1才支持。

2.1.2 control virtqueue

​ 规范要求，crypto设备的最后一条Ring为control ring，用来交互CMD指令。

​ 驱动通过填充struct virtio_crypto_ctrl_request中的各个字段，向设备发起一个控制请求，为具体的加密算法协商一些基础参数。其中协商的具体参数在struct virtio_crypto_op_ctrl_req的第二个字段中，这个字段的长度为56个Byte，具体参数跟选择的算法有关，而算法类型在header中已经指明。

​ 具体算法的req参数如下：

  • virtio_crypto_sym_create_session_req

    对称算法分为两种模式，一种是单独对称，一种是衔接一个HASH算法。

    单独对称加密算法的参数：

    struct virtio_crypto_cipher_session_para{
	__le32 algo;/*目前支持14种，具体见代码里宏定义*/
	__le32 keylen;
	__le32 op; /*1代表加密，2代表解密*/
	__le32 padding;
}

    衔接一个HASH算法的参数：

    struct virtio_crypto_alg_chain_session_para{
	__le32 alg_chain_order;/*1代表先HASH再加密，2代表先加密再HASH*/
    __le32 hash_mode;/*1:Plain hash 2:Authenticated hash (mac) 3:Nested hash*/
    struct virtio_crypto_cipher_session_para cipher_param;
    union {
		struct virtio_crypto_hash_session_para{
            __le32 algo;/*目前支持12种*/
            __le32 hash_result_len;
            __u8 padding[8];
        }hash_param;
		struct virtio_crypto_mac_session_para{
            __le32 algo;/*目前支持16种*/
            __le32 hash_result_len;
            __le32 auth_key_len;
            __le32 padding;
        }mac_param；
		__u8 padding[16];
	} u;
	__le32 aad_len;/*附加的认证数据的长度(additional authenticated data,AAD)*/
	__le32 padding;
}

  • virtio_crypto_hash_create_session_req

    见上hash_param。

  • virtio_crypto_mac_create_session_req

    见上mac_param。

  • virtio_crypto_aead_create_session_req

    struct virtio_crypto_aead_session_para {
	__le32 algo;/*0:NO 1:GCM 2:CCM 3:CHACHA20_POLY1305*/
    __le32 key_len;
    __le32 hash_result_len;
    __le32 add_len;
    __le32 op;/*1:加密 2：解密*/
    __le32 padding;
}

  • virtio_crypto_akcipher_create_session_req

    struct virtio_crypto_akcipher_session_para{
    __le32 algo;/*0:No 1:RSA 2:DSA 3:ECDSA*/
    __le32 keytype;/*1:public 2:private*/
   	union{
        struct virtio_crypto_rsa_session_para{
            __le32 padding_algo;/*0:RAW PADDING 1:PKCS1 PADDING*/
            __le32 hash_algo;/*10种，具体看代码*/
        }rsa;
        struct virtio_crypto_ecdsa_session_para{
            __le32 curve_id;/*6种，具体看代码*/
            __le32 padding;
        }ecdsa;
    }u;
}

2.1.3 data virtqueue

​ 相比于contro virtqueue，data virtqueue要简单很多。下面介绍具体算法的data req参数。

  • virtio_crypto_sym_data_req

    这部分同样分为两个类型，分别是单独的对称加密和与hash结合的。

    struct virtio_crypto_sym_data_req {
	union {
		struct virtio_crypto_cipher_data_req{
            __le32 iv_len;
            __le32 src_data_len;
            __le32 dst_data_len;
            __le32 padding;
        }；
		struct virtio_crypto_alg_chain_data_req{
            __le32 iv_len;
            __le32 src_data_len;
            __le32 dst_data_len;
            /* Starting point for cipher processing in source data */
            __le32 cipher_start_src_offset;
            /* Length of the source data that the cipher will be computed on */
            __le32 len_to_cipher;
            /* Starting point for hash processing in source data */
            __le32 hash_start_src_offset;
            /* Length of the source data that the hash will be computed on */
            __le32 len_to_hash;
            /* Length of the additional auth data */
            __le32 aad_len;
            /* Length of the hash result */
            __le32 hash_result_len;
            __le32 reserved;
        }；
		__u8 padding[40];
	} u;
	/* See above VIRTIO_CRYPTO_SYM_OP_* */
	__le32 op_type;
	__le32 padding;
};

  • virtio_crypto_hash_data_req

    struct virtio_crypto_hash_para {
	/* length of source data */
	__le32 src_data_len;
	/* hash result length */
	__le32 hash_result_len;
};

  • virtio_crypto_mac_data_req

    同上

  • virtio_crypto_aead_data_req

    struct virtio_crypto_aead_para {
	/*
	 * Byte Length of valid IV data pointed to by the below iv_addr
	 * parameter.
	 *
	 * For GCM mode, this is either 12 (for 96-bit IVs) or 16, in which
	 *   case iv_addr points to J0.
	 * For CCM mode, this is the length of the nonce, which can be in the
	 *   range 7 to 13 inclusive.
	 */
	__le32 iv_len;
	/* length of additional auth data */
	__le32 aad_len;
	/* length of source data */
	__le32 src_data_len;
	/* length of dst data */
	__le32 dst_data_len;
};

  • virtio_crypto_akcipher_para

    struct virtio_crypto_akcipher_para {
	__le32 src_data_len;
	__le32 dst_data_len;
};

2.1.4 virtio_crypto驱动

​ 对于硬件来说，主要就是Sec引擎要能先识别CMD指令（control ring的请求），然后解析并设置加密参数。

​ 对于data queue来说没什么特殊的，就是Src地址和Dst地址而已。

​ 接下来复杂的是驱动如何跟内核的crpytp子系统进行交互，本节将举例说明。

  • probe流程

    virtcrypto_probe
    1.virtio_cread_le读取设备配置空间各个字段
    2.软件设置配置字段到软件句柄
    3.virtcrypto_init_vqs
    	-->virtcrypto_alloc_queues
    	-->virtcrypto_find_vqs
    		-->virtio_find_vqs /* 调用virtio的标准钩子函数，初始化virtqueue */
    		-->crypto_engine_alloc_init_and_set
 			/*为每条data queue初始化crypto引擎，从而可以通过crpyto框架管理queue*/
    		-->tasklet_init/*注册任务完成的回调*/
    	-->virtcrypto_set_affinity/*设置cpu亲和性*/
    4.virtcrypto_start_crypto_engines
    5.virtio_device_ready
    6.virtcrypto_update_status
    	-->virtcrypto_dev_start
    		-->virtio_crypto_skcipher_algs_register 
    			-->crypto_engine_register_skcipher /*遍历算法，依次注册到crypto子系统*/
    		-->virtio_crypto_akcipher_algs_register
    7.注册配置更改的回调vcrypto_config_changed_work

  • 提供的算法接口示例

    static struct virtio_crypto_algo virtio_crypto_algs[] = { {
	.algonum = VIRTIO_CRYPTO_CIPHER_AES_CBC,
	.service = VIRTIO_CRYPTO_SERVICE_CIPHER,
	.algo.base = {
		.base.cra_name		= "cbc(aes)",
		.base.cra_driver_name	= "virtio_crypto_aes_cbc",
		.base.cra_priority	= 150,
		.base.cra_flags		= CRYPTO_ALG_ASYNC |
					  CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY,
		.base.cra_blocksize	= AES_BLOCK_SIZE,
		.base.cra_ctxsize	= sizeof(struct virtio_crypto_skcipher_ctx),
		.base.cra_module	= THIS_MODULE,
		.init			= virtio_crypto_skcipher_init,
		.exit			= virtio_crypto_skcipher_exit,
		.setkey			= virtio_crypto_skcipher_setkey,
		.decrypt		= virtio_crypto_skcipher_decrypt,
		.encrypt		= virtio_crypto_skcipher_encrypt,
		.min_keysize		= AES_MIN_KEY_SIZE,
		.max_keysize		= AES_MAX_KEY_SIZE,
		.ivsize			= AES_BLOCK_SIZE,
	},
	.algo.op = {
		.do_one_request = virtio_crypto_skcipher_crypt_req,
	},
} };

    下面逐步分析三个实际操作的API

    static int virtio_crypto_skcipher_setkey(struct crypto_skcipher *tfm,
					 const uint8_t *key,
					 unsigned int keylen)
{
    ....
        ret = virtio_crypto_alg_skcipher_init_sessions(ctx, key, keylen);
    ....
}
static int virtio_crypto_alg_skcipher_init_sessions(
		struct virtio_crypto_skcipher_ctx *ctx,
		const uint8_t *key, unsigned int keylen)
{
	....	
	/* Create encryption session */
	ret = virtio_crypto_alg_skcipher_init_session(ctx,
			alg, key, keylen, 1);

	/* Create decryption session */
	ret = virtio_crypto_alg_skcipher_init_session(ctx,
			alg, key, keylen, 0);
	....
	return 0;
}
static int virtio_crypto_alg_skcipher_init_session(
		struct virtio_crypto_skcipher_ctx *ctx,
		uint32_t alg, const uint8_t *key,
		unsigned int keylen,
		int encrypt)
{
	struct scatterlist outhdr, key_sg, inhdr, *sgs[3];
	struct virtio_crypto *vcrypto = ctx->vcrypto;
	int op = encrypt ? VIRTIO_CRYPTO_OP_ENCRYPT : VIRTIO_CRYPTO_OP_DECRYPT;
	int err;
	unsigned int num_out = 0, num_in = 0;
	struct virtio_crypto_op_ctrl_req *ctrl;
	struct virtio_crypto_session_input *input;
	struct virtio_crypto_sym_create_session_req *sym_create_session;
	//ctrl_request结构体包含了上面三个结构体和一个completion
    struct virtio_crypto_ctrl_request *vc_ctrl_req;

    ........

	/*第一步： 填充 ctrl header字段 */
	ctrl = &vc_ctrl_req->ctrl;
	ctrl->header.opcode = cpu_to_le32(VIRTIO_CRYPTO_CIPHER_CREATE_SESSION);
	ctrl->header.algo = cpu_to_le32(alg);
	/* Set the default dataqueue id to 0 */
	ctrl->header.queue_id = 0;
	/*第二步：填充virtio_crypto_session_input字段，主要用来记录会话状态*/
	input = &vc_ctrl_req->input;
	input->status = cpu_to_le32(VIRTIO_CRYPTO_ERR);
	/*第三步：填充cipher session的字段 */
	sym_create_session = &ctrl->u.sym_create_session;
	sym_create_session->op_type = cpu_to_le32(VIRTIO_CRYPTO_SYM_OP_CIPHER);
	sym_create_session->u.cipher.para.algo = ctrl->header.algo;
	sym_create_session->u.cipher.para.keylen = cpu_to_le32(keylen);
	sym_create_session->u.cipher.para.op = cpu_to_le32(op);
	/*初始化一个sg，把ctrl request先放进去*/
	sg_init_one(&outhdr, ctrl, sizeof(*ctrl));
	sgs[num_out++] = &outhdr;

	/*在把key放到sglist里*/
	sg_init_one(&key_sg, cipher_key, keylen);
	sgs[num_out++] = &key_sg;

	/* 最后把任务状态的req放进去 */
	sg_init_one(&inhdr, input, sizeof(*input));
	sgs[num_out + num_in++] = &inhdr;
	/*然后提交到vcrypto设备*/
    /*step1 调用virtqueue_add_sgs-->virtqueue_add，提交到control virtqueue*/
    /*step2 调用virtqueue_kick，通知设备*/
    /*step3 wait for compeletion */
	err = virtio_crypto_ctrl_vq_request(vcrypto, sgs, num_out, num_in, vc_ctrl_req);
	if (err < 0)
		goto out;
	
	if (le32_to_cpu(input->status) != VIRTIO_CRYPTO_OK) {
		pr_err("virtio_crypto: Create session failed status: %u\n",
			le32_to_cpu(input->status));
		err = -EINVAL;
		goto out;
	}

	if (encrypt)
		ctx->enc_sess_info.session_id = le64_to_cpu(input->session_id);
	else
		ctx->dec_sess_info.session_id = le64_to_cpu(input->session_id);

	err = 0;
out:
	kfree(vc_ctrl_req);
	kfree_sensitive(cipher_key);
	return err;
}

    static int virtio_crypto_skcipher_encrypt(struct skcipher_request *req)
{
	struct crypto_skcipher *atfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
	struct virtio_crypto_skcipher_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(atfm);
	struct virtio_crypto_sym_request *vc_sym_req =
				skcipher_request_ctx(req);
	struct virtio_crypto_request *vc_req = &vc_sym_req->base;
	struct virtio_crypto *vcrypto = ctx->vcrypto;
	/* Use the first data virtqueue as default */
	struct data_queue *data_vq = &vcrypto->data_vq[0];

	if (!req->cryptlen)
		return 0;
	if (req->cryptlen % AES_BLOCK_SIZE)
		return -EINVAL;
	/*填充virtio_crypto_sym_request结构体*/
	vc_req->dataq = data_vq;
	vc_req->alg_cb = virtio_crypto_dataq_sym_callback;
	vc_sym_req->skcipher_ctx = ctx;
	vc_sym_req->skcipher_req = req;
	vc_sym_req->encrypt = true;
    /*用crypto框架的api发出请求*/
    /*在初始化的时候通过crypto_engine_alloc_init_and_set为每条dataqueue添加了engine*/
	return crypto_transfer_skcipher_request_to_engine(data_vq->engine, req);
}

    把加密的请求提交给crypto_engine之后，之前注册加密算法的时候配置了alg.op.do_one_request=virtio_crypto_skcipher_crypt_req,因此crypto子系统会去调用这个注册的处理请求的函数，做实际的处理。

    int virtio_crypto_skcipher_crypt_req(
	struct crypto_engine *engine, void *vreq)
{
	struct skcipher_request *req = container_of(vreq, struct skcipher_request, base);
	struct virtio_crypto_sym_request *vc_sym_req =
				skcipher_request_ctx(req);
	struct virtio_crypto_request *vc_req = &vc_sym_req->base;
	struct data_queue *data_vq = vc_req->dataq;
	int ret;
	/*实际的处理函数，具体解析见下*/
	ret = __virtio_crypto_skcipher_do_req(vc_sym_req, req, data_vq);
	if (ret < 0)
		return ret;
	virtqueue_kick(data_vq->vq);

	return 0;
}
static int
__virtio_crypto_skcipher_do_req(struct virtio_crypto_sym_request *vc_sym_req,
		struct skcipher_request *req,
		struct data_queue *data_vq)
{
	....
    ....
    ...
	src_nents = sg_nents_for_len(req->src, req->cryptlen);
	if (src_nents < 0) {
		pr_err("Invalid number of src SG.\n");
		return src_nents;
	}

	dst_nents = sg_nents(req->dst);

	pr_debug("virtio_crypto: Number of sgs (src_nents: %d, dst_nents: %d)\n",
			src_nents, dst_nents);
	/*总sg数量里还要包括一个两个头和一个初始化向量*/
	/* Why 3?  outhdr + iv + inhdr */
	sg_total = src_nents + dst_nents + 3;
	sgs = kcalloc_node(sg_total, sizeof(*sgs), GFP_KERNEL,
				dev_to_node(&vcrypto->vdev->dev));
	if (!sgs)
		return -ENOMEM;

	req_data = kzalloc_node(sizeof(*req_data), GFP_KERNEL,
				dev_to_node(&vcrypto->vdev->dev));
	if (!req_data) {
		kfree(sgs);
		return -ENOMEM;
	}

	vc_req->req_data = req_data;
	vc_sym_req->type = VIRTIO_CRYPTO_SYM_OP_CIPHER;
	/* Head of operation */
	if (vc_sym_req->encrypt) {
		req_data->header.session_id =
			cpu_to_le64(ctx->enc_sess_info.session_id);
		req_data->header.opcode =
			cpu_to_le32(VIRTIO_CRYPTO_CIPHER_ENCRYPT);
	} else {
		req_data->header.session_id =
			cpu_to_le64(ctx->dec_sess_info.session_id);
		req_data->header.opcode =
			cpu_to_le32(VIRTIO_CRYPTO_CIPHER_DECRYPT);
	}
	req_data->u.sym_req.op_type = cpu_to_le32(VIRTIO_CRYPTO_SYM_OP_CIPHER);
	req_data->u.sym_req.u.cipher.para.iv_len = cpu_to_le32(ivsize);
	req_data->u.sym_req.u.cipher.para.src_data_len =
			cpu_to_le32(req->cryptlen);

	dst_len = virtio_crypto_alg_sg_nents_length(req->dst);
	if (unlikely(dst_len > U32_MAX)) {
		pr_err("virtio_crypto: The dst_len is beyond U32_MAX\n");
		err = -EINVAL;
		goto free;
	}

	dst_len = min_t(unsigned int, req->cryptlen, dst_len);
	pr_debug("virtio_crypto: src_len: %u, dst_len: %llu\n",
			req->cryptlen, dst_len);

	if (unlikely(req->cryptlen + dst_len + ivsize +
		sizeof(vc_req->status) > vcrypto->max_size)) {
		pr_err("virtio_crypto: The length is too big\n");
		err = -EINVAL;
		goto free;
	}

	req_data->u.sym_req.u.cipher.para.dst_data_len =
			cpu_to_le32((uint32_t)dst_len);

	/* Outhdr */
	sg_init_one(&outhdr, req_data, sizeof(*req_data));
	sgs[num_out++] = &outhdr;

	/* IV */

	/*
	 * Avoid to do DMA from the stack, switch to using
	 * dynamically-allocated for the IV
	 */
    /*初始化向量默认为0*/
	iv = kzalloc_node(ivsize, GFP_ATOMIC,
				dev_to_node(&vcrypto->vdev->dev));
	if (!iv) {
		err = -ENOMEM;
		goto free;
	}
	memcpy(iv, req->iv, ivsize);
	if (!vc_sym_req->encrypt)
		scatterwalk_map_and_copy(req->iv, req->src,
					 req->cryptlen - AES_BLOCK_SIZE,
					 AES_BLOCK_SIZE, 0);

	sg_init_one(&iv_sg, iv, ivsize);
	sgs[num_out++] = &iv_sg;
	vc_sym_req->iv = iv;
	
	/* Source data */
	for (sg = req->src; src_nents; sg = sg_next(sg), src_nents--)
		sgs[num_out++] = sg;

	/* Destination data */
	for (sg = req->dst; sg; sg = sg_next(sg))
		sgs[num_out + num_in++] = sg;

	/* Status */
	sg_init_one(&status_sg, &vc_req->status, sizeof(vc_req->status));
	sgs[num_out + num_in++] = &status_sg;

	vc_req->sgs = sgs;

	spin_lock_irqsave(&data_vq->lock, flags);
    /*调用virtqueue_add_sgs添加到virtqueue*/
	err = virtqueue_add_sgs(data_vq->vq, sgs, num_out,
				num_in, vc_req, GFP_ATOMIC);
    /*通知dataqueue*/
	virtqueue_kick(data_vq->vq);
	spin_unlock_irqrestore(&data_vq->lock, flags);
	if (unlikely(err < 0))
		goto free_iv;

	return 0;

free_iv:
	kfree_sensitive(iv);
free:
	kfree_sensitive(req_data);
	kfree(sgs);
	return err;
}

    当任务通过virtioqueue框架完成后，virtio-crypto驱动负责回收会话：

    static void virtio_crypto_dataq_sym_callback
		(struct virtio_crypto_request *vc_req, int len)
{
	struct virtio_crypto_sym_request *vc_sym_req =
		container_of(vc_req, struct virtio_crypto_sym_request, base);
	struct skcipher_request *ablk_req;
	int error;

    /*根据设备写入的status字段做处理*/
	/* Finish the encrypt or decrypt process */
	if (vc_sym_req->type == VIRTIO_CRYPTO_SYM_OP_CIPHER) {
		switch (vc_req->status) {
		case VIRTIO_CRYPTO_OK:
			error = 0;
			break;
		case VIRTIO_CRYPTO_INVSESS:
		case VIRTIO_CRYPTO_ERR:
			error = -EINVAL;
			break;
		case VIRTIO_CRYPTO_BADMSG:
			error = -EBADMSG;
			break;
		default:
			error = -EIO;
			break;
		}
		ablk_req = vc_sym_req->skcipher_req;
		virtio_crypto_skcipher_finalize_req(vc_sym_req,
							ablk_req, error);
	}
}
/*释放request资源*/
static void virtio_crypto_skcipher_finalize_req(
	struct virtio_crypto_sym_request *vc_sym_req,
	struct skcipher_request *req,
	int err)
{
	if (vc_sym_req->encrypt)
 /*The scatterwalk_map_and_copy function 在两个散列表之间拷贝，就是把加密后的结果iv拷贝到dst里面.*/
		scatterwalk_map_and_copy(req->iv, req->dst,
					 req->cryptlen - AES_BLOCK_SIZE,
					 AES_BLOCK_SIZE, 0);
	kfree_sensitive(vc_sym_req->iv);
	virtcrypto_clear_request(&vc_sym_req->base);
    /*最后让crypto子系统接管*/
	crypto_finalize_skcipher_request(vc_sym_req->base.dataq->engine,
					   req, err);
}
posted @ 2024-03-27 10:03  量子诗人  阅读(75)  评论(0)  编辑  收藏  举报
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