random: do not use batches when !crng_ready()
authorJason A. Donenfeld <Jason@zx2c4.com>
Tue, 3 May 2022 12:14:32 +0000 (14:14 +0200)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Sat, 25 Jun 2022 09:46:39 +0000 (11:46 +0200)
commit cbe89e5a375a51bbb952929b93fa973416fea74e upstream.

It's too hard to keep the batches synchronized, and pointless anyway,
since in !crng_ready(), we're updating the base_crng key really often,
where batching only hurts. So instead, if the crng isn't ready, just
call into get_random_bytes(). At this stage nothing is performance
critical anyhow.

Cc: Theodore Ts'o <tytso@mit.edu>
Reviewed-by: Dominik Brodowski <linux@dominikbrodowski.net>
Signed-off-by: Jason A. Donenfeld <Jason@zx2c4.com>
Signed-off-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
drivers/char/random.c

index 3f4df5e1fde782cc460fae66fb10c766f7609868..06225a98806000f7860dc860b8ca50c9b9607f08 100644 (file)
@@ -233,10 +233,7 @@ static void _warn_unseeded_randomness(const char *func_name, void *caller, void
  *
  *********************************************************************/
 
-enum {
-       CRNG_RESEED_INTERVAL = 300 * HZ,
-       CRNG_INIT_CNT_THRESH = 2 * CHACHA20_KEY_SIZE
-};
+enum { CRNG_RESEED_INTERVAL = 300 * HZ };
 
 static struct {
        u8 key[CHACHA20_KEY_SIZE] __aligned(__alignof__(long));
@@ -258,6 +255,8 @@ static DEFINE_PER_CPU(struct crng, crngs) = {
 
 /* Used by crng_reseed() to extract a new seed from the input pool. */
 static bool drain_entropy(void *buf, size_t nbytes);
+/* Used by crng_make_state() to extract a new seed when crng_init==0. */
+static void extract_entropy(void *buf, size_t nbytes);
 
 /*
  * This extracts a new crng key from the input pool, but only if there is a
@@ -382,17 +381,20 @@ static void crng_make_state(u32 chacha_state[CHACHA20_BLOCK_SIZE / sizeof(u32)],
        /*
         * For the fast path, we check whether we're ready, unlocked first, and
         * then re-check once locked later. In the case where we're really not
-        * ready, we do fast key erasure with the base_crng directly, because
-        * this is what crng_pre_init_inject() mutates during early init.
+        * ready, we do fast key erasure with the base_crng directly, extracting
+        * when crng_init==0.
         */
        if (!crng_ready()) {
                bool ready;
 
                spin_lock_irqsave(&base_crng.lock, flags);
                ready = crng_ready();
-               if (!ready)
+               if (!ready) {
+                       if (crng_init == 0)
+                               extract_entropy(base_crng.key, sizeof(base_crng.key));
                        crng_fast_key_erasure(base_crng.key, chacha_state,
                                              random_data, random_data_len);
+               }
                spin_unlock_irqrestore(&base_crng.lock, flags);
                if (!ready)
                        return;
@@ -433,50 +435,6 @@ static void crng_make_state(u32 chacha_state[CHACHA20_BLOCK_SIZE / sizeof(u32)],
        local_irq_restore(flags);
 }
 
-/*
- * This function is for crng_init == 0 only. It loads entropy directly
- * into the crng's key, without going through the input pool. It is,
- * generally speaking, not very safe, but we use this only at early
- * boot time when it's better to have something there rather than
- * nothing.
- *
- * If account is set, then the crng_init_cnt counter is incremented.
- * This shouldn't be set by functions like add_device_randomness(),
- * where we can't trust the buffer passed to it is guaranteed to be
- * unpredictable (so it might not have any entropy at all).
- */
-static void crng_pre_init_inject(const void *input, size_t len, bool account)
-{
-       static int crng_init_cnt = 0;
-       struct blake2s_state hash;
-       unsigned long flags;
-
-       blake2s_init(&hash, sizeof(base_crng.key));
-
-       spin_lock_irqsave(&base_crng.lock, flags);
-       if (crng_init != 0) {
-               spin_unlock_irqrestore(&base_crng.lock, flags);
-               return;
-       }
-
-       blake2s_update(&hash, base_crng.key, sizeof(base_crng.key));
-       blake2s_update(&hash, input, len);
-       blake2s_final(&hash, base_crng.key);
-
-       if (account) {
-               crng_init_cnt += min_t(size_t, len, CRNG_INIT_CNT_THRESH - crng_init_cnt);
-               if (crng_init_cnt >= CRNG_INIT_CNT_THRESH) {
-                       ++base_crng.generation;
-                       crng_init = 1;
-               }
-       }
-
-       spin_unlock_irqrestore(&base_crng.lock, flags);
-
-       if (crng_init == 1)
-               pr_notice("fast init done\n");
-}
-
 static void _get_random_bytes(void *buf, size_t nbytes)
 {
        u32 chacha_state[CHACHA20_BLOCK_SIZE / sizeof(u32)];
@@ -622,6 +580,11 @@ u64 get_random_u64(void)
 
        warn_unseeded_randomness(&previous);
 
+       if  (!crng_ready()) {
+               _get_random_bytes(&ret, sizeof(ret));
+               return ret;
+       }
+
        local_irq_save(flags);
        batch = raw_cpu_ptr(&batched_entropy_u64);
 
@@ -655,6 +618,11 @@ u32 get_random_u32(void)
 
        warn_unseeded_randomness(&previous);
 
+       if  (!crng_ready()) {
+               _get_random_bytes(&ret, sizeof(ret));
+               return ret;
+       }
+
        local_irq_save(flags);
        batch = raw_cpu_ptr(&batched_entropy_u32);
 
@@ -776,7 +744,8 @@ EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes_arch);
 
 enum {
        POOL_BITS = BLAKE2S_HASH_SIZE * 8,
-       POOL_MIN_BITS = POOL_BITS /* No point in settling for less. */
+       POOL_MIN_BITS = POOL_BITS, /* No point in settling for less. */
+       POOL_FAST_INIT_BITS = POOL_MIN_BITS / 2
 };
 
 /* For notifying userspace should write into /dev/random. */
@@ -813,24 +782,6 @@ static void mix_pool_bytes(const void *in, size_t nbytes)
        spin_unlock_irqrestore(&input_pool.lock, flags);
 }
 
-static void credit_entropy_bits(size_t nbits)
-{
-       unsigned int entropy_count, orig, add;
-
-       if (!nbits)
-               return;
-
-       add = min_t(size_t, nbits, POOL_BITS);
-
-       do {
-               orig = READ_ONCE(input_pool.entropy_count);
-               entropy_count = min_t(unsigned int, POOL_BITS, orig + add);
-       } while (cmpxchg(&input_pool.entropy_count, orig, entropy_count) != orig);
-
-       if (!crng_ready() && entropy_count >= POOL_MIN_BITS)
-               crng_reseed();
-}
-
 /*
  * This is an HKDF-like construction for using the hashed collected entropy
  * as a PRF key, that's then expanded block-by-block.
@@ -896,6 +847,33 @@ static bool drain_entropy(void *buf, size_t nbytes)
        return true;
 }
 
+static void credit_entropy_bits(size_t nbits)
+{
+       unsigned int entropy_count, orig, add;
+       unsigned long flags;
+
+       if (!nbits)
+               return;
+
+       add = min_t(size_t, nbits, POOL_BITS);
+
+       do {
+               orig = READ_ONCE(input_pool.entropy_count);
+               entropy_count = min_t(unsigned int, POOL_BITS, orig + add);
+       } while (cmpxchg(&input_pool.entropy_count, orig, entropy_count) != orig);
+
+       if (!crng_ready() && entropy_count >= POOL_MIN_BITS)
+               crng_reseed();
+       else if (unlikely(crng_init == 0 && entropy_count >= POOL_FAST_INIT_BITS)) {
+               spin_lock_irqsave(&base_crng.lock, flags);
+               if (crng_init == 0) {
+                       extract_entropy(base_crng.key, sizeof(base_crng.key));
+                       crng_init = 1;
+               }
+               spin_unlock_irqrestore(&base_crng.lock, flags);
+       }
+}
+
 
 /**********************************************************************
  *
@@ -938,9 +916,9 @@ static bool drain_entropy(void *buf, size_t nbytes)
  * entropy as specified by the caller. If the entropy pool is full it will
  * block until more entropy is needed.
  *
- * add_bootloader_randomness() is the same as add_hwgenerator_randomness() or
- * add_device_randomness(), depending on whether or not the configuration
- * option CONFIG_RANDOM_TRUST_BOOTLOADER is set.
+ * add_bootloader_randomness() is called by bootloader drivers, such as EFI
+ * and device tree, and credits its input depending on whether or not the
+ * configuration option CONFIG_RANDOM_TRUST_BOOTLOADER is set.
  *
  * add_interrupt_randomness() uses the interrupt timing as random
  * inputs to the entropy pool. Using the cycle counters and the irq source
@@ -1020,9 +998,6 @@ void add_device_randomness(const void *buf, size_t size)
        unsigned long entropy = random_get_entropy();
        unsigned long flags;
 
-       if (crng_init == 0 && size)
-               crng_pre_init_inject(buf, size, false);
-
        spin_lock_irqsave(&input_pool.lock, flags);
        _mix_pool_bytes(&entropy, sizeof(entropy));
        _mix_pool_bytes(buf, size);
@@ -1138,12 +1113,6 @@ void rand_initialize_disk(struct gendisk *disk)
 void add_hwgenerator_randomness(const void *buffer, size_t count,
                                size_t entropy)
 {
-       if (unlikely(crng_init == 0 && entropy < POOL_MIN_BITS)) {
-               crng_pre_init_inject(buffer, count, true);
-               mix_pool_bytes(buffer, count);
-               return;
-       }
-
        /*
         * Throttle writing if we're above the trickle threshold.
         * We'll be woken up again once below POOL_MIN_BITS, when
@@ -1151,7 +1120,7 @@ void add_hwgenerator_randomness(const void *buffer, size_t count,
         * CRNG_RESEED_INTERVAL has elapsed.
         */
        wait_event_interruptible_timeout(random_write_wait,
-                       !system_wq || kthread_should_stop() ||
+                       kthread_should_stop() ||
                        input_pool.entropy_count < POOL_MIN_BITS,
                        CRNG_RESEED_INTERVAL);
        mix_pool_bytes(buffer, count);
@@ -1160,17 +1129,14 @@ void add_hwgenerator_randomness(const void *buffer, size_t count,
 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_hwgenerator_randomness);
 
 /*
- * Handle random seed passed by bootloader.
- * If the seed is trustworthy, it would be regarded as hardware RNGs. Otherwise
- * it would be regarded as device data.
- * The decision is controlled by CONFIG_RANDOM_TRUST_BOOTLOADER.
+ * Handle random seed passed by bootloader, and credit it if
+ * CONFIG_RANDOM_TRUST_BOOTLOADER is set.
  */
 void add_bootloader_randomness(const void *buf, size_t size)
 {
+       mix_pool_bytes(buf, size);
        if (trust_bootloader)
-               add_hwgenerator_randomness(buf, size, size * 8);
-       else
-               add_device_randomness(buf, size);
+               credit_entropy_bits(size * 8);
 }
 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_bootloader_randomness);
 
@@ -1270,13 +1236,8 @@ static void mix_interrupt_randomness(struct work_struct *work)
        fast_pool->last = jiffies;
        local_irq_enable();
 
-       if (unlikely(crng_init == 0)) {
-               crng_pre_init_inject(pool, sizeof(pool), true);
-               mix_pool_bytes(pool, sizeof(pool));
-       } else {
-               mix_pool_bytes(pool, sizeof(pool));
-               credit_entropy_bits(1);
-       }
+       mix_pool_bytes(pool, sizeof(pool));
+       credit_entropy_bits(1);
 
        memzero_explicit(pool, sizeof(pool));
 }
@@ -1298,8 +1259,7 @@ void add_interrupt_randomness(int irq)
        if (new_count & MIX_INFLIGHT)
                return;
 
-       if (new_count < 64 && (!time_is_before_jiffies(fast_pool->last + HZ) ||
-                              unlikely(crng_init == 0)))
+       if (new_count < 64 && !time_is_before_jiffies(fast_pool->last + HZ))
                return;
 
        if (unlikely(!fast_pool->mix.func))