]> Git Repo - qemu.git/blob - block/qcow2-cluster.c
0fd26bb4ccfd3f4666db669848fe7121f59417c5
[qemu.git] / block / qcow2-cluster.c
1 /*
2  * Block driver for the QCOW version 2 format
3  *
4  * Copyright (c) 2004-2006 Fabrice Bellard
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
12  *
13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
14  * all copies or substantial portions of the Software.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
22  * THE SOFTWARE.
23  */
24
25 #include <zlib.h>
26
27 #include "qemu-common.h"
28 #include "block/block_int.h"
29 #include "block/qcow2.h"
30 #include "trace.h"
31
32 int qcow2_grow_l1_table(BlockDriverState *bs, uint64_t min_size,
33                         bool exact_size)
34 {
35     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
36     int new_l1_size2, ret, i;
37     uint64_t *new_l1_table;
38     int64_t old_l1_table_offset, old_l1_size;
39     int64_t new_l1_table_offset, new_l1_size;
40     uint8_t data[12];
41
42     if (min_size <= s->l1_size)
43         return 0;
44
45     if (exact_size) {
46         new_l1_size = min_size;
47     } else {
48         /* Bump size up to reduce the number of times we have to grow */
49         new_l1_size = s->l1_size;
50         if (new_l1_size == 0) {
51             new_l1_size = 1;
52         }
53         while (min_size > new_l1_size) {
54             new_l1_size = (new_l1_size * 3 + 1) / 2;
55         }
56     }
57
58     if (new_l1_size > INT_MAX) {
59         return -EFBIG;
60     }
61
62 #ifdef DEBUG_ALLOC2
63     fprintf(stderr, "grow l1_table from %d to %" PRId64 "\n",
64             s->l1_size, new_l1_size);
65 #endif
66
67     new_l1_size2 = sizeof(uint64_t) * new_l1_size;
68     new_l1_table = g_malloc0(align_offset(new_l1_size2, 512));
69     memcpy(new_l1_table, s->l1_table, s->l1_size * sizeof(uint64_t));
70
71     /* write new table (align to cluster) */
72     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ALLOC_TABLE);
73     new_l1_table_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, new_l1_size2);
74     if (new_l1_table_offset < 0) {
75         g_free(new_l1_table);
76         return new_l1_table_offset;
77     }
78
79     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
80     if (ret < 0) {
81         goto fail;
82     }
83
84     /* the L1 position has not yet been updated, so these clusters must
85      * indeed be completely free */
86     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_DEFAULT,
87                                         new_l1_table_offset, new_l1_size2);
88     if (ret < 0) {
89         goto fail;
90     }
91
92     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_WRITE_TABLE);
93     for(i = 0; i < s->l1_size; i++)
94         new_l1_table[i] = cpu_to_be64(new_l1_table[i]);
95     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, new_l1_table_offset, new_l1_table, new_l1_size2);
96     if (ret < 0)
97         goto fail;
98     for(i = 0; i < s->l1_size; i++)
99         new_l1_table[i] = be64_to_cpu(new_l1_table[i]);
100
101     /* set new table */
102     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ACTIVATE_TABLE);
103     cpu_to_be32w((uint32_t*)data, new_l1_size);
104     cpu_to_be64wu((uint64_t*)(data + 4), new_l1_table_offset);
105     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, offsetof(QCowHeader, l1_size), data,sizeof(data));
106     if (ret < 0) {
107         goto fail;
108     }
109     g_free(s->l1_table);
110     old_l1_table_offset = s->l1_table_offset;
111     s->l1_table_offset = new_l1_table_offset;
112     s->l1_table = new_l1_table;
113     old_l1_size = s->l1_size;
114     s->l1_size = new_l1_size;
115     qcow2_free_clusters(bs, old_l1_table_offset, old_l1_size * sizeof(uint64_t),
116                         QCOW2_DISCARD_OTHER);
117     return 0;
118  fail:
119     g_free(new_l1_table);
120     qcow2_free_clusters(bs, new_l1_table_offset, new_l1_size2,
121                         QCOW2_DISCARD_OTHER);
122     return ret;
123 }
124
125 /*
126  * l2_load
127  *
128  * Loads a L2 table into memory. If the table is in the cache, the cache
129  * is used; otherwise the L2 table is loaded from the image file.
130  *
131  * Returns a pointer to the L2 table on success, or NULL if the read from
132  * the image file failed.
133  */
134
135 static int l2_load(BlockDriverState *bs, uint64_t l2_offset,
136     uint64_t **l2_table)
137 {
138     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
139     int ret;
140
141     ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, l2_offset, (void**) l2_table);
142
143     return ret;
144 }
145
146 /*
147  * Writes one sector of the L1 table to the disk (can't update single entries
148  * and we really don't want bdrv_pread to perform a read-modify-write)
149  */
150 #define L1_ENTRIES_PER_SECTOR (512 / 8)
151 int qcow2_write_l1_entry(BlockDriverState *bs, int l1_index)
152 {
153     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
154     uint64_t buf[L1_ENTRIES_PER_SECTOR];
155     int l1_start_index;
156     int i, ret;
157
158     l1_start_index = l1_index & ~(L1_ENTRIES_PER_SECTOR - 1);
159     for (i = 0; i < L1_ENTRIES_PER_SECTOR; i++) {
160         buf[i] = cpu_to_be64(s->l1_table[l1_start_index + i]);
161     }
162
163     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs,
164             QCOW2_OL_DEFAULT & ~QCOW2_OL_ACTIVE_L1,
165             s->l1_table_offset + 8 * l1_start_index, sizeof(buf));
166     if (ret < 0) {
167         return ret;
168     }
169
170     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_UPDATE);
171     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, s->l1_table_offset + 8 * l1_start_index,
172         buf, sizeof(buf));
173     if (ret < 0) {
174         return ret;
175     }
176
177     return 0;
178 }
179
180 /*
181  * l2_allocate
182  *
183  * Allocate a new l2 entry in the file. If l1_index points to an already
184  * used entry in the L2 table (i.e. we are doing a copy on write for the L2
185  * table) copy the contents of the old L2 table into the newly allocated one.
186  * Otherwise the new table is initialized with zeros.
187  *
188  */
189
190 static int l2_allocate(BlockDriverState *bs, int l1_index, uint64_t **table)
191 {
192     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
193     uint64_t old_l2_offset;
194     uint64_t *l2_table = NULL;
195     int64_t l2_offset;
196     int ret;
197
198     old_l2_offset = s->l1_table[l1_index];
199
200     trace_qcow2_l2_allocate(bs, l1_index);
201
202     /* allocate a new l2 entry */
203
204     l2_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
205     if (l2_offset < 0) {
206         ret = l2_offset;
207         goto fail;
208     }
209
210     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
211     if (ret < 0) {
212         goto fail;
213     }
214
215     /* allocate a new entry in the l2 cache */
216
217     trace_qcow2_l2_allocate_get_empty(bs, l1_index);
218     ret = qcow2_cache_get_empty(bs, s->l2_table_cache, l2_offset, (void**) table);
219     if (ret < 0) {
220         goto fail;
221     }
222
223     l2_table = *table;
224
225     if ((old_l2_offset & L1E_OFFSET_MASK) == 0) {
226         /* if there was no old l2 table, clear the new table */
227         memset(l2_table, 0, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
228     } else {
229         uint64_t* old_table;
230
231         /* if there was an old l2 table, read it from the disk */
232         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_COW_READ);
233         ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache,
234             old_l2_offset & L1E_OFFSET_MASK,
235             (void**) &old_table);
236         if (ret < 0) {
237             goto fail;
238         }
239
240         memcpy(l2_table, old_table, s->cluster_size);
241
242         ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &old_table);
243         if (ret < 0) {
244             goto fail;
245         }
246     }
247
248     /* write the l2 table to the file */
249     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_WRITE);
250
251     trace_qcow2_l2_allocate_write_l2(bs, l1_index);
252     qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
253     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->l2_table_cache);
254     if (ret < 0) {
255         goto fail;
256     }
257
258     /* update the L1 entry */
259     trace_qcow2_l2_allocate_write_l1(bs, l1_index);
260     s->l1_table[l1_index] = l2_offset | QCOW_OFLAG_COPIED;
261     ret = qcow2_write_l1_entry(bs, l1_index);
262     if (ret < 0) {
263         goto fail;
264     }
265
266     *table = l2_table;
267     trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, 0);
268     return 0;
269
270 fail:
271     trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, ret);
272     if (l2_table != NULL) {
273         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) table);
274     }
275     s->l1_table[l1_index] = old_l2_offset;
276     if (l2_offset > 0) {
277         qcow2_free_clusters(bs, l2_offset, s->l2_size * sizeof(uint64_t),
278                             QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
279     }
280     return ret;
281 }
282
283 /*
284  * Checks how many clusters in a given L2 table are contiguous in the image
285  * file. As soon as one of the flags in the bitmask stop_flags changes compared
286  * to the first cluster, the search is stopped and the cluster is not counted
287  * as contiguous. (This allows it, for example, to stop at the first compressed
288  * cluster which may require a different handling)
289  */
290 static int count_contiguous_clusters(uint64_t nb_clusters, int cluster_size,
291         uint64_t *l2_table, uint64_t stop_flags)
292 {
293     int i;
294     uint64_t mask = stop_flags | L2E_OFFSET_MASK | QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED;
295     uint64_t first_entry = be64_to_cpu(l2_table[0]);
296     uint64_t offset = first_entry & mask;
297
298     if (!offset)
299         return 0;
300
301     assert(qcow2_get_cluster_type(first_entry) != QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED);
302
303     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
304         uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[i]) & mask;
305         if (offset + (uint64_t) i * cluster_size != l2_entry) {
306             break;
307         }
308     }
309
310         return i;
311 }
312
313 static int count_contiguous_free_clusters(uint64_t nb_clusters, uint64_t *l2_table)
314 {
315     int i;
316
317     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
318         int type = qcow2_get_cluster_type(be64_to_cpu(l2_table[i]));
319
320         if (type != QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED) {
321             break;
322         }
323     }
324
325     return i;
326 }
327
328 /* The crypt function is compatible with the linux cryptoloop
329    algorithm for < 4 GB images. NOTE: out_buf == in_buf is
330    supported */
331 void qcow2_encrypt_sectors(BDRVQcowState *s, int64_t sector_num,
332                            uint8_t *out_buf, const uint8_t *in_buf,
333                            int nb_sectors, int enc,
334                            const AES_KEY *key)
335 {
336     union {
337         uint64_t ll[2];
338         uint8_t b[16];
339     } ivec;
340     int i;
341
342     for(i = 0; i < nb_sectors; i++) {
343         ivec.ll[0] = cpu_to_le64(sector_num);
344         ivec.ll[1] = 0;
345         AES_cbc_encrypt(in_buf, out_buf, 512, key,
346                         ivec.b, enc);
347         sector_num++;
348         in_buf += 512;
349         out_buf += 512;
350     }
351 }
352
353 static int coroutine_fn copy_sectors(BlockDriverState *bs,
354                                      uint64_t start_sect,
355                                      uint64_t cluster_offset,
356                                      int n_start, int n_end)
357 {
358     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
359     QEMUIOVector qiov;
360     struct iovec iov;
361     int n, ret;
362
363     /*
364      * If this is the last cluster and it is only partially used, we must only
365      * copy until the end of the image, or bdrv_check_request will fail for the
366      * bdrv_read/write calls below.
367      */
368     if (start_sect + n_end > bs->total_sectors) {
369         n_end = bs->total_sectors - start_sect;
370     }
371
372     n = n_end - n_start;
373     if (n <= 0) {
374         return 0;
375     }
376
377     iov.iov_len = n * BDRV_SECTOR_SIZE;
378     iov.iov_base = qemu_blockalign(bs, iov.iov_len);
379
380     qemu_iovec_init_external(&qiov, &iov, 1);
381
382     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_READ);
383
384     /* Call .bdrv_co_readv() directly instead of using the public block-layer
385      * interface.  This avoids double I/O throttling and request tracking,
386      * which can lead to deadlock when block layer copy-on-read is enabled.
387      */
388     ret = bs->drv->bdrv_co_readv(bs, start_sect + n_start, n, &qiov);
389     if (ret < 0) {
390         goto out;
391     }
392
393     if (s->crypt_method) {
394         qcow2_encrypt_sectors(s, start_sect + n_start,
395                         iov.iov_base, iov.iov_base, n, 1,
396                         &s->aes_encrypt_key);
397     }
398
399     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_DEFAULT,
400             cluster_offset + n_start * BDRV_SECTOR_SIZE, n * BDRV_SECTOR_SIZE);
401     if (ret < 0) {
402         goto out;
403     }
404
405     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_WRITE);
406     ret = bdrv_co_writev(bs->file, (cluster_offset >> 9) + n_start, n, &qiov);
407     if (ret < 0) {
408         goto out;
409     }
410
411     ret = 0;
412 out:
413     qemu_vfree(iov.iov_base);
414     return ret;
415 }
416
417
418 /*
419  * get_cluster_offset
420  *
421  * For a given offset of the disk image, find the cluster offset in
422  * qcow2 file. The offset is stored in *cluster_offset.
423  *
424  * on entry, *num is the number of contiguous sectors we'd like to
425  * access following offset.
426  *
427  * on exit, *num is the number of contiguous sectors we can read.
428  *
429  * Returns the cluster type (QCOW2_CLUSTER_*) on success, -errno in error
430  * cases.
431  */
432 int qcow2_get_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
433     int *num, uint64_t *cluster_offset)
434 {
435     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
436     unsigned int l2_index;
437     uint64_t l1_index, l2_offset, *l2_table;
438     int l1_bits, c;
439     unsigned int index_in_cluster, nb_clusters;
440     uint64_t nb_available, nb_needed;
441     int ret;
442
443     index_in_cluster = (offset >> 9) & (s->cluster_sectors - 1);
444     nb_needed = *num + index_in_cluster;
445
446     l1_bits = s->l2_bits + s->cluster_bits;
447
448     /* compute how many bytes there are between the offset and
449      * the end of the l1 entry
450      */
451
452     nb_available = (1ULL << l1_bits) - (offset & ((1ULL << l1_bits) - 1));
453
454     /* compute the number of available sectors */
455
456     nb_available = (nb_available >> 9) + index_in_cluster;
457
458     if (nb_needed > nb_available) {
459         nb_needed = nb_available;
460     }
461
462     *cluster_offset = 0;
463
464     /* seek the the l2 offset in the l1 table */
465
466     l1_index = offset >> l1_bits;
467     if (l1_index >= s->l1_size) {
468         ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
469         goto out;
470     }
471
472     l2_offset = s->l1_table[l1_index] & L1E_OFFSET_MASK;
473     if (!l2_offset) {
474         ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
475         goto out;
476     }
477
478     /* load the l2 table in memory */
479
480     ret = l2_load(bs, l2_offset, &l2_table);
481     if (ret < 0) {
482         return ret;
483     }
484
485     /* find the cluster offset for the given disk offset */
486
487     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
488     *cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
489     nb_clusters = size_to_clusters(s, nb_needed << 9);
490
491     ret = qcow2_get_cluster_type(*cluster_offset);
492     switch (ret) {
493     case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
494         /* Compressed clusters can only be processed one by one */
495         c = 1;
496         *cluster_offset &= L2E_COMPRESSED_OFFSET_SIZE_MASK;
497         break;
498     case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
499         if (s->qcow_version < 3) {
500             return -EIO;
501         }
502         c = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
503                 &l2_table[l2_index], QCOW_OFLAG_ZERO);
504         *cluster_offset = 0;
505         break;
506     case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
507         /* how many empty clusters ? */
508         c = count_contiguous_free_clusters(nb_clusters, &l2_table[l2_index]);
509         *cluster_offset = 0;
510         break;
511     case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
512         /* how many allocated clusters ? */
513         c = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
514                 &l2_table[l2_index], QCOW_OFLAG_ZERO);
515         *cluster_offset &= L2E_OFFSET_MASK;
516         break;
517     default:
518         abort();
519     }
520
521     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
522
523     nb_available = (c * s->cluster_sectors);
524
525 out:
526     if (nb_available > nb_needed)
527         nb_available = nb_needed;
528
529     *num = nb_available - index_in_cluster;
530
531     return ret;
532 }
533
534 /*
535  * get_cluster_table
536  *
537  * for a given disk offset, load (and allocate if needed)
538  * the l2 table.
539  *
540  * the l2 table offset in the qcow2 file and the cluster index
541  * in the l2 table are given to the caller.
542  *
543  * Returns 0 on success, -errno in failure case
544  */
545 static int get_cluster_table(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
546                              uint64_t **new_l2_table,
547                              int *new_l2_index)
548 {
549     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
550     unsigned int l2_index;
551     uint64_t l1_index, l2_offset;
552     uint64_t *l2_table = NULL;
553     int ret;
554
555     /* seek the the l2 offset in the l1 table */
556
557     l1_index = offset >> (s->l2_bits + s->cluster_bits);
558     if (l1_index >= s->l1_size) {
559         ret = qcow2_grow_l1_table(bs, l1_index + 1, false);
560         if (ret < 0) {
561             return ret;
562         }
563     }
564
565     assert(l1_index < s->l1_size);
566     l2_offset = s->l1_table[l1_index] & L1E_OFFSET_MASK;
567
568     /* seek the l2 table of the given l2 offset */
569
570     if (s->l1_table[l1_index] & QCOW_OFLAG_COPIED) {
571         /* load the l2 table in memory */
572         ret = l2_load(bs, l2_offset, &l2_table);
573         if (ret < 0) {
574             return ret;
575         }
576     } else {
577         /* First allocate a new L2 table (and do COW if needed) */
578         ret = l2_allocate(bs, l1_index, &l2_table);
579         if (ret < 0) {
580             return ret;
581         }
582
583         /* Then decrease the refcount of the old table */
584         if (l2_offset) {
585             qcow2_free_clusters(bs, l2_offset, s->l2_size * sizeof(uint64_t),
586                                 QCOW2_DISCARD_OTHER);
587         }
588     }
589
590     /* find the cluster offset for the given disk offset */
591
592     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
593
594     *new_l2_table = l2_table;
595     *new_l2_index = l2_index;
596
597     return 0;
598 }
599
600 /*
601  * alloc_compressed_cluster_offset
602  *
603  * For a given offset of the disk image, return cluster offset in
604  * qcow2 file.
605  *
606  * If the offset is not found, allocate a new compressed cluster.
607  *
608  * Return the cluster offset if successful,
609  * Return 0, otherwise.
610  *
611  */
612
613 uint64_t qcow2_alloc_compressed_cluster_offset(BlockDriverState *bs,
614                                                uint64_t offset,
615                                                int compressed_size)
616 {
617     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
618     int l2_index, ret;
619     uint64_t *l2_table;
620     int64_t cluster_offset;
621     int nb_csectors;
622
623     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
624     if (ret < 0) {
625         return 0;
626     }
627
628     /* Compression can't overwrite anything. Fail if the cluster was already
629      * allocated. */
630     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
631     if (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK) {
632         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
633         return 0;
634     }
635
636     cluster_offset = qcow2_alloc_bytes(bs, compressed_size);
637     if (cluster_offset < 0) {
638         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
639         return 0;
640     }
641
642     nb_csectors = ((cluster_offset + compressed_size - 1) >> 9) -
643                   (cluster_offset >> 9);
644
645     cluster_offset |= QCOW_OFLAG_COMPRESSED |
646                       ((uint64_t)nb_csectors << s->csize_shift);
647
648     /* update L2 table */
649
650     /* compressed clusters never have the copied flag */
651
652     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_UPDATE_COMPRESSED);
653     qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
654     l2_table[l2_index] = cpu_to_be64(cluster_offset);
655     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
656     if (ret < 0) {
657         return 0;
658     }
659
660     return cluster_offset;
661 }
662
663 static int perform_cow(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m, Qcow2COWRegion *r)
664 {
665     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
666     int ret;
667
668     if (r->nb_sectors == 0) {
669         return 0;
670     }
671
672     qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
673     ret = copy_sectors(bs, m->offset / BDRV_SECTOR_SIZE, m->alloc_offset,
674                        r->offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
675                        r->offset / BDRV_SECTOR_SIZE + r->nb_sectors);
676     qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
677
678     if (ret < 0) {
679         return ret;
680     }
681
682     /*
683      * Before we update the L2 table to actually point to the new cluster, we
684      * need to be sure that the refcounts have been increased and COW was
685      * handled.
686      */
687     qcow2_cache_depends_on_flush(s->l2_table_cache);
688
689     return 0;
690 }
691
692 int qcow2_alloc_cluster_link_l2(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m)
693 {
694     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
695     int i, j = 0, l2_index, ret;
696     uint64_t *old_cluster, *l2_table;
697     uint64_t cluster_offset = m->alloc_offset;
698
699     trace_qcow2_cluster_link_l2(qemu_coroutine_self(), m->nb_clusters);
700     assert(m->nb_clusters > 0);
701
702     old_cluster = g_malloc(m->nb_clusters * sizeof(uint64_t));
703
704     /* copy content of unmodified sectors */
705     ret = perform_cow(bs, m, &m->cow_start);
706     if (ret < 0) {
707         goto err;
708     }
709
710     ret = perform_cow(bs, m, &m->cow_end);
711     if (ret < 0) {
712         goto err;
713     }
714
715     /* Update L2 table. */
716     if (s->use_lazy_refcounts) {
717         qcow2_mark_dirty(bs);
718     }
719     if (qcow2_need_accurate_refcounts(s)) {
720         qcow2_cache_set_dependency(bs, s->l2_table_cache,
721                                    s->refcount_block_cache);
722     }
723
724     ret = get_cluster_table(bs, m->offset, &l2_table, &l2_index);
725     if (ret < 0) {
726         goto err;
727     }
728     qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
729
730     assert(l2_index + m->nb_clusters <= s->l2_size);
731     for (i = 0; i < m->nb_clusters; i++) {
732         /* if two concurrent writes happen to the same unallocated cluster
733          * each write allocates separate cluster and writes data concurrently.
734          * The first one to complete updates l2 table with pointer to its
735          * cluster the second one has to do RMW (which is done above by
736          * copy_sectors()), update l2 table with its cluster pointer and free
737          * old cluster. This is what this loop does */
738         if(l2_table[l2_index + i] != 0)
739             old_cluster[j++] = l2_table[l2_index + i];
740
741         l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64((cluster_offset +
742                     (i << s->cluster_bits)) | QCOW_OFLAG_COPIED);
743      }
744
745
746     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
747     if (ret < 0) {
748         goto err;
749     }
750
751     /*
752      * If this was a COW, we need to decrease the refcount of the old cluster.
753      * Also flush bs->file to get the right order for L2 and refcount update.
754      *
755      * Don't discard clusters that reach a refcount of 0 (e.g. compressed
756      * clusters), the next write will reuse them anyway.
757      */
758     if (j != 0) {
759         for (i = 0; i < j; i++) {
760             qcow2_free_any_clusters(bs, be64_to_cpu(old_cluster[i]), 1,
761                                     QCOW2_DISCARD_NEVER);
762         }
763     }
764
765     ret = 0;
766 err:
767     g_free(old_cluster);
768     return ret;
769  }
770
771 /*
772  * Returns the number of contiguous clusters that can be used for an allocating
773  * write, but require COW to be performed (this includes yet unallocated space,
774  * which must copy from the backing file)
775  */
776 static int count_cow_clusters(BDRVQcowState *s, int nb_clusters,
777     uint64_t *l2_table, int l2_index)
778 {
779     int i;
780
781     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
782         uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
783         int cluster_type = qcow2_get_cluster_type(l2_entry);
784
785         switch(cluster_type) {
786         case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
787             if (l2_entry & QCOW_OFLAG_COPIED) {
788                 goto out;
789             }
790             break;
791         case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
792         case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
793         case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
794             break;
795         default:
796             abort();
797         }
798     }
799
800 out:
801     assert(i <= nb_clusters);
802     return i;
803 }
804
805 /*
806  * Check if there already is an AIO write request in flight which allocates
807  * the same cluster. In this case we need to wait until the previous
808  * request has completed and updated the L2 table accordingly.
809  *
810  * Returns:
811  *   0       if there was no dependency. *cur_bytes indicates the number of
812  *           bytes from guest_offset that can be read before the next
813  *           dependency must be processed (or the request is complete)
814  *
815  *   -EAGAIN if we had to wait for another request, previously gathered
816  *           information on cluster allocation may be invalid now. The caller
817  *           must start over anyway, so consider *cur_bytes undefined.
818  */
819 static int handle_dependencies(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
820     uint64_t *cur_bytes, QCowL2Meta **m)
821 {
822     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
823     QCowL2Meta *old_alloc;
824     uint64_t bytes = *cur_bytes;
825
826     QLIST_FOREACH(old_alloc, &s->cluster_allocs, next_in_flight) {
827
828         uint64_t start = guest_offset;
829         uint64_t end = start + bytes;
830         uint64_t old_start = l2meta_cow_start(old_alloc);
831         uint64_t old_end = l2meta_cow_end(old_alloc);
832
833         if (end <= old_start || start >= old_end) {
834             /* No intersection */
835         } else {
836             if (start < old_start) {
837                 /* Stop at the start of a running allocation */
838                 bytes = old_start - start;
839             } else {
840                 bytes = 0;
841             }
842
843             /* Stop if already an l2meta exists. After yielding, it wouldn't
844              * be valid any more, so we'd have to clean up the old L2Metas
845              * and deal with requests depending on them before starting to
846              * gather new ones. Not worth the trouble. */
847             if (bytes == 0 && *m) {
848                 *cur_bytes = 0;
849                 return 0;
850             }
851
852             if (bytes == 0) {
853                 /* Wait for the dependency to complete. We need to recheck
854                  * the free/allocated clusters when we continue. */
855                 qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
856                 qemu_co_queue_wait(&old_alloc->dependent_requests);
857                 qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
858                 return -EAGAIN;
859             }
860         }
861     }
862
863     /* Make sure that existing clusters and new allocations are only used up to
864      * the next dependency if we shortened the request above */
865     *cur_bytes = bytes;
866
867     return 0;
868 }
869
870 /*
871  * Checks how many already allocated clusters that don't require a copy on
872  * write there are at the given guest_offset (up to *bytes). If
873  * *host_offset is not zero, only physically contiguous clusters beginning at
874  * this host offset are counted.
875  *
876  * Note that guest_offset may not be cluster aligned. In this case, the
877  * returned *host_offset points to exact byte referenced by guest_offset and
878  * therefore isn't cluster aligned as well.
879  *
880  * Returns:
881  *   0:     if no allocated clusters are available at the given offset.
882  *          *bytes is normally unchanged. It is set to 0 if the cluster
883  *          is allocated and doesn't need COW, but doesn't have the right
884  *          physical offset.
885  *
886  *   1:     if allocated clusters that don't require a COW are available at
887  *          the requested offset. *bytes may have decreased and describes
888  *          the length of the area that can be written to.
889  *
890  *  -errno: in error cases
891  */
892 static int handle_copied(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
893     uint64_t *host_offset, uint64_t *bytes, QCowL2Meta **m)
894 {
895     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
896     int l2_index;
897     uint64_t cluster_offset;
898     uint64_t *l2_table;
899     unsigned int nb_clusters;
900     unsigned int keep_clusters;
901     int ret, pret;
902
903     trace_qcow2_handle_copied(qemu_coroutine_self(), guest_offset, *host_offset,
904                               *bytes);
905
906     assert(*host_offset == 0 ||    offset_into_cluster(s, guest_offset)
907                                 == offset_into_cluster(s, *host_offset));
908
909     /*
910      * Calculate the number of clusters to look for. We stop at L2 table
911      * boundaries to keep things simple.
912      */
913     nb_clusters =
914         size_to_clusters(s, offset_into_cluster(s, guest_offset) + *bytes);
915
916     l2_index = offset_to_l2_index(s, guest_offset);
917     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
918
919     /* Find L2 entry for the first involved cluster */
920     ret = get_cluster_table(bs, guest_offset, &l2_table, &l2_index);
921     if (ret < 0) {
922         return ret;
923     }
924
925     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
926
927     /* Check how many clusters are already allocated and don't need COW */
928     if (qcow2_get_cluster_type(cluster_offset) == QCOW2_CLUSTER_NORMAL
929         && (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COPIED))
930     {
931         /* If a specific host_offset is required, check it */
932         bool offset_matches =
933             (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK) == *host_offset;
934
935         if (*host_offset != 0 && !offset_matches) {
936             *bytes = 0;
937             ret = 0;
938             goto out;
939         }
940
941         /* We keep all QCOW_OFLAG_COPIED clusters */
942         keep_clusters =
943             count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
944                                       &l2_table[l2_index],
945                                       QCOW_OFLAG_COPIED | QCOW_OFLAG_ZERO);
946         assert(keep_clusters <= nb_clusters);
947
948         *bytes = MIN(*bytes,
949                  keep_clusters * s->cluster_size
950                  - offset_into_cluster(s, guest_offset));
951
952         ret = 1;
953     } else {
954         ret = 0;
955     }
956
957     /* Cleanup */
958 out:
959     pret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
960     if (pret < 0) {
961         return pret;
962     }
963
964     /* Only return a host offset if we actually made progress. Otherwise we
965      * would make requirements for handle_alloc() that it can't fulfill */
966     if (ret) {
967         *host_offset = (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK)
968                      + offset_into_cluster(s, guest_offset);
969     }
970
971     return ret;
972 }
973
974 /*
975  * Allocates new clusters for the given guest_offset.
976  *
977  * At most *nb_clusters are allocated, and on return *nb_clusters is updated to
978  * contain the number of clusters that have been allocated and are contiguous
979  * in the image file.
980  *
981  * If *host_offset is non-zero, it specifies the offset in the image file at
982  * which the new clusters must start. *nb_clusters can be 0 on return in this
983  * case if the cluster at host_offset is already in use. If *host_offset is
984  * zero, the clusters can be allocated anywhere in the image file.
985  *
986  * *host_offset is updated to contain the offset into the image file at which
987  * the first allocated cluster starts.
988  *
989  * Return 0 on success and -errno in error cases. -EAGAIN means that the
990  * function has been waiting for another request and the allocation must be
991  * restarted, but the whole request should not be failed.
992  */
993 static int do_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
994     uint64_t *host_offset, unsigned int *nb_clusters)
995 {
996     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
997
998     trace_qcow2_do_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), guest_offset,
999                                          *host_offset, *nb_clusters);
1000
1001     /* Allocate new clusters */
1002     trace_qcow2_cluster_alloc_phys(qemu_coroutine_self());
1003     if (*host_offset == 0) {
1004         int64_t cluster_offset =
1005             qcow2_alloc_clusters(bs, *nb_clusters * s->cluster_size);
1006         if (cluster_offset < 0) {
1007             return cluster_offset;
1008         }
1009         *host_offset = cluster_offset;
1010         return 0;
1011     } else {
1012         int ret = qcow2_alloc_clusters_at(bs, *host_offset, *nb_clusters);
1013         if (ret < 0) {
1014             return ret;
1015         }
1016         *nb_clusters = ret;
1017         return 0;
1018     }
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Allocates new clusters for an area that either is yet unallocated or needs a
1023  * copy on write. If *host_offset is non-zero, clusters are only allocated if
1024  * the new allocation can match the specified host offset.
1025  *
1026  * Note that guest_offset may not be cluster aligned. In this case, the
1027  * returned *host_offset points to exact byte referenced by guest_offset and
1028  * therefore isn't cluster aligned as well.
1029  *
1030  * Returns:
1031  *   0:     if no clusters could be allocated. *bytes is set to 0,
1032  *          *host_offset is left unchanged.
1033  *
1034  *   1:     if new clusters were allocated. *bytes may be decreased if the
1035  *          new allocation doesn't cover all of the requested area.
1036  *          *host_offset is updated to contain the host offset of the first
1037  *          newly allocated cluster.
1038  *
1039  *  -errno: in error cases
1040  */
1041 static int handle_alloc(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
1042     uint64_t *host_offset, uint64_t *bytes, QCowL2Meta **m)
1043 {
1044     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1045     int l2_index;
1046     uint64_t *l2_table;
1047     uint64_t entry;
1048     unsigned int nb_clusters;
1049     int ret;
1050
1051     uint64_t alloc_cluster_offset;
1052
1053     trace_qcow2_handle_alloc(qemu_coroutine_self(), guest_offset, *host_offset,
1054                              *bytes);
1055     assert(*bytes > 0);
1056
1057     /*
1058      * Calculate the number of clusters to look for. We stop at L2 table
1059      * boundaries to keep things simple.
1060      */
1061     nb_clusters =
1062         size_to_clusters(s, offset_into_cluster(s, guest_offset) + *bytes);
1063
1064     l2_index = offset_to_l2_index(s, guest_offset);
1065     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1066
1067     /* Find L2 entry for the first involved cluster */
1068     ret = get_cluster_table(bs, guest_offset, &l2_table, &l2_index);
1069     if (ret < 0) {
1070         return ret;
1071     }
1072
1073     entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
1074
1075     /* For the moment, overwrite compressed clusters one by one */
1076     if (entry & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
1077         nb_clusters = 1;
1078     } else {
1079         nb_clusters = count_cow_clusters(s, nb_clusters, l2_table, l2_index);
1080     }
1081
1082     /* This function is only called when there were no non-COW clusters, so if
1083      * we can't find any unallocated or COW clusters either, something is
1084      * wrong with our code. */
1085     assert(nb_clusters > 0);
1086
1087     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1088     if (ret < 0) {
1089         return ret;
1090     }
1091
1092     /* Allocate, if necessary at a given offset in the image file */
1093     alloc_cluster_offset = start_of_cluster(s, *host_offset);
1094     ret = do_alloc_cluster_offset(bs, guest_offset, &alloc_cluster_offset,
1095                                   &nb_clusters);
1096     if (ret < 0) {
1097         goto fail;
1098     }
1099
1100     /* Can't extend contiguous allocation */
1101     if (nb_clusters == 0) {
1102         *bytes = 0;
1103         return 0;
1104     }
1105
1106     /*
1107      * Save info needed for meta data update.
1108      *
1109      * requested_sectors: Number of sectors from the start of the first
1110      * newly allocated cluster to the end of the (possibly shortened
1111      * before) write request.
1112      *
1113      * avail_sectors: Number of sectors from the start of the first
1114      * newly allocated to the end of the last newly allocated cluster.
1115      *
1116      * nb_sectors: The number of sectors from the start of the first
1117      * newly allocated cluster to the end of the area that the write
1118      * request actually writes to (excluding COW at the end)
1119      */
1120     int requested_sectors =
1121         (*bytes + offset_into_cluster(s, guest_offset))
1122         >> BDRV_SECTOR_BITS;
1123     int avail_sectors = nb_clusters
1124                         << (s->cluster_bits - BDRV_SECTOR_BITS);
1125     int alloc_n_start = offset_into_cluster(s, guest_offset)
1126                         >> BDRV_SECTOR_BITS;
1127     int nb_sectors = MIN(requested_sectors, avail_sectors);
1128     QCowL2Meta *old_m = *m;
1129
1130     *m = g_malloc0(sizeof(**m));
1131
1132     **m = (QCowL2Meta) {
1133         .next           = old_m,
1134
1135         .alloc_offset   = alloc_cluster_offset,
1136         .offset         = start_of_cluster(s, guest_offset),
1137         .nb_clusters    = nb_clusters,
1138         .nb_available   = nb_sectors,
1139
1140         .cow_start = {
1141             .offset     = 0,
1142             .nb_sectors = alloc_n_start,
1143         },
1144         .cow_end = {
1145             .offset     = nb_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE,
1146             .nb_sectors = avail_sectors - nb_sectors,
1147         },
1148     };
1149     qemu_co_queue_init(&(*m)->dependent_requests);
1150     QLIST_INSERT_HEAD(&s->cluster_allocs, *m, next_in_flight);
1151
1152     *host_offset = alloc_cluster_offset + offset_into_cluster(s, guest_offset);
1153     *bytes = MIN(*bytes, (nb_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE)
1154                          - offset_into_cluster(s, guest_offset));
1155     assert(*bytes != 0);
1156
1157     return 1;
1158
1159 fail:
1160     if (*m && (*m)->nb_clusters > 0) {
1161         QLIST_REMOVE(*m, next_in_flight);
1162     }
1163     return ret;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * alloc_cluster_offset
1168  *
1169  * For a given offset on the virtual disk, find the cluster offset in qcow2
1170  * file. If the offset is not found, allocate a new cluster.
1171  *
1172  * If the cluster was already allocated, m->nb_clusters is set to 0 and
1173  * other fields in m are meaningless.
1174  *
1175  * If the cluster is newly allocated, m->nb_clusters is set to the number of
1176  * contiguous clusters that have been allocated. In this case, the other
1177  * fields of m are valid and contain information about the first allocated
1178  * cluster.
1179  *
1180  * If the request conflicts with another write request in flight, the coroutine
1181  * is queued and will be reentered when the dependency has completed.
1182  *
1183  * Return 0 on success and -errno in error cases
1184  */
1185 int qcow2_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1186     int n_start, int n_end, int *num, uint64_t *host_offset, QCowL2Meta **m)
1187 {
1188     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1189     uint64_t start, remaining;
1190     uint64_t cluster_offset;
1191     uint64_t cur_bytes;
1192     int ret;
1193
1194     trace_qcow2_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), offset,
1195                                       n_start, n_end);
1196
1197     assert(n_start * BDRV_SECTOR_SIZE == offset_into_cluster(s, offset));
1198     offset = start_of_cluster(s, offset);
1199
1200 again:
1201     start = offset + (n_start << BDRV_SECTOR_BITS);
1202     remaining = (n_end - n_start) << BDRV_SECTOR_BITS;
1203     cluster_offset = 0;
1204     *host_offset = 0;
1205     cur_bytes = 0;
1206     *m = NULL;
1207
1208     while (true) {
1209
1210         if (!*host_offset) {
1211             *host_offset = start_of_cluster(s, cluster_offset);
1212         }
1213
1214         assert(remaining >= cur_bytes);
1215
1216         start           += cur_bytes;
1217         remaining       -= cur_bytes;
1218         cluster_offset  += cur_bytes;
1219
1220         if (remaining == 0) {
1221             break;
1222         }
1223
1224         cur_bytes = remaining;
1225
1226         /*
1227          * Now start gathering as many contiguous clusters as possible:
1228          *
1229          * 1. Check for overlaps with in-flight allocations
1230          *
1231          *      a) Overlap not in the first cluster -> shorten this request and
1232          *         let the caller handle the rest in its next loop iteration.
1233          *
1234          *      b) Real overlaps of two requests. Yield and restart the search
1235          *         for contiguous clusters (the situation could have changed
1236          *         while we were sleeping)
1237          *
1238          *      c) TODO: Request starts in the same cluster as the in-flight
1239          *         allocation ends. Shorten the COW of the in-fight allocation,
1240          *         set cluster_offset to write to the same cluster and set up
1241          *         the right synchronisation between the in-flight request and
1242          *         the new one.
1243          */
1244         ret = handle_dependencies(bs, start, &cur_bytes, m);
1245         if (ret == -EAGAIN) {
1246             /* Currently handle_dependencies() doesn't yield if we already had
1247              * an allocation. If it did, we would have to clean up the L2Meta
1248              * structs before starting over. */
1249             assert(*m == NULL);
1250             goto again;
1251         } else if (ret < 0) {
1252             return ret;
1253         } else if (cur_bytes == 0) {
1254             break;
1255         } else {
1256             /* handle_dependencies() may have decreased cur_bytes (shortened
1257              * the allocations below) so that the next dependency is processed
1258              * correctly during the next loop iteration. */
1259         }
1260
1261         /*
1262          * 2. Count contiguous COPIED clusters.
1263          */
1264         ret = handle_copied(bs, start, &cluster_offset, &cur_bytes, m);
1265         if (ret < 0) {
1266             return ret;
1267         } else if (ret) {
1268             continue;
1269         } else if (cur_bytes == 0) {
1270             break;
1271         }
1272
1273         /*
1274          * 3. If the request still hasn't completed, allocate new clusters,
1275          *    considering any cluster_offset of steps 1c or 2.
1276          */
1277         ret = handle_alloc(bs, start, &cluster_offset, &cur_bytes, m);
1278         if (ret < 0) {
1279             return ret;
1280         } else if (ret) {
1281             continue;
1282         } else {
1283             assert(cur_bytes == 0);
1284             break;
1285         }
1286     }
1287
1288     *num = (n_end - n_start) - (remaining >> BDRV_SECTOR_BITS);
1289     assert(*num > 0);
1290     assert(*host_offset != 0);
1291
1292     return 0;
1293 }
1294
1295 static int decompress_buffer(uint8_t *out_buf, int out_buf_size,
1296                              const uint8_t *buf, int buf_size)
1297 {
1298     z_stream strm1, *strm = &strm1;
1299     int ret, out_len;
1300
1301     memset(strm, 0, sizeof(*strm));
1302
1303     strm->next_in = (uint8_t *)buf;
1304     strm->avail_in = buf_size;
1305     strm->next_out = out_buf;
1306     strm->avail_out = out_buf_size;
1307
1308     ret = inflateInit2(strm, -12);
1309     if (ret != Z_OK)
1310         return -1;
1311     ret = inflate(strm, Z_FINISH);
1312     out_len = strm->next_out - out_buf;
1313     if ((ret != Z_STREAM_END && ret != Z_BUF_ERROR) ||
1314         out_len != out_buf_size) {
1315         inflateEnd(strm);
1316         return -1;
1317     }
1318     inflateEnd(strm);
1319     return 0;
1320 }
1321
1322 int qcow2_decompress_cluster(BlockDriverState *bs, uint64_t cluster_offset)
1323 {
1324     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1325     int ret, csize, nb_csectors, sector_offset;
1326     uint64_t coffset;
1327
1328     coffset = cluster_offset & s->cluster_offset_mask;
1329     if (s->cluster_cache_offset != coffset) {
1330         nb_csectors = ((cluster_offset >> s->csize_shift) & s->csize_mask) + 1;
1331         sector_offset = coffset & 511;
1332         csize = nb_csectors * 512 - sector_offset;
1333         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_READ_COMPRESSED);
1334         ret = bdrv_read(bs->file, coffset >> 9, s->cluster_data, nb_csectors);
1335         if (ret < 0) {
1336             return ret;
1337         }
1338         if (decompress_buffer(s->cluster_cache, s->cluster_size,
1339                               s->cluster_data + sector_offset, csize) < 0) {
1340             return -EIO;
1341         }
1342         s->cluster_cache_offset = coffset;
1343     }
1344     return 0;
1345 }
1346
1347 /*
1348  * This discards as many clusters of nb_clusters as possible at once (i.e.
1349  * all clusters in the same L2 table) and returns the number of discarded
1350  * clusters.
1351  */
1352 static int discard_single_l2(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1353     unsigned int nb_clusters, enum qcow2_discard_type type)
1354 {
1355     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1356     uint64_t *l2_table;
1357     int l2_index;
1358     int ret;
1359     int i;
1360
1361     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
1362     if (ret < 0) {
1363         return ret;
1364     }
1365
1366     /* Limit nb_clusters to one L2 table */
1367     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1368
1369     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
1370         uint64_t old_offset;
1371
1372         old_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
1373         if ((old_offset & L2E_OFFSET_MASK) == 0) {
1374             continue;
1375         }
1376
1377         /* First remove L2 entries */
1378         qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
1379         l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(0);
1380
1381         /* Then decrease the refcount */
1382         qcow2_free_any_clusters(bs, old_offset, 1, type);
1383     }
1384
1385     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1386     if (ret < 0) {
1387         return ret;
1388     }
1389
1390     return nb_clusters;
1391 }
1392
1393 int qcow2_discard_clusters(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1394     int nb_sectors, enum qcow2_discard_type type)
1395 {
1396     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1397     uint64_t end_offset;
1398     unsigned int nb_clusters;
1399     int ret;
1400
1401     end_offset = offset + (nb_sectors << BDRV_SECTOR_BITS);
1402
1403     /* Round start up and end down */
1404     offset = align_offset(offset, s->cluster_size);
1405     end_offset &= ~(s->cluster_size - 1);
1406
1407     if (offset > end_offset) {
1408         return 0;
1409     }
1410
1411     nb_clusters = size_to_clusters(s, end_offset - offset);
1412
1413     s->cache_discards = true;
1414
1415     /* Each L2 table is handled by its own loop iteration */
1416     while (nb_clusters > 0) {
1417         ret = discard_single_l2(bs, offset, nb_clusters, type);
1418         if (ret < 0) {
1419             goto fail;
1420         }
1421
1422         nb_clusters -= ret;
1423         offset += (ret * s->cluster_size);
1424     }
1425
1426     ret = 0;
1427 fail:
1428     s->cache_discards = false;
1429     qcow2_process_discards(bs, ret);
1430
1431     return ret;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * This zeroes as many clusters of nb_clusters as possible at once (i.e.
1436  * all clusters in the same L2 table) and returns the number of zeroed
1437  * clusters.
1438  */
1439 static int zero_single_l2(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1440     unsigned int nb_clusters)
1441 {
1442     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1443     uint64_t *l2_table;
1444     int l2_index;
1445     int ret;
1446     int i;
1447
1448     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
1449     if (ret < 0) {
1450         return ret;
1451     }
1452
1453     /* Limit nb_clusters to one L2 table */
1454     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1455
1456     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
1457         uint64_t old_offset;
1458
1459         old_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
1460
1461         /* Update L2 entries */
1462         qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
1463         if (old_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
1464             l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1465             qcow2_free_any_clusters(bs, old_offset, 1, QCOW2_DISCARD_REQUEST);
1466         } else {
1467             l2_table[l2_index + i] |= cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1468         }
1469     }
1470
1471     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1472     if (ret < 0) {
1473         return ret;
1474     }
1475
1476     return nb_clusters;
1477 }
1478
1479 int qcow2_zero_clusters(BlockDriverState *bs, uint64_t offset, int nb_sectors)
1480 {
1481     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1482     unsigned int nb_clusters;
1483     int ret;
1484
1485     /* The zero flag is only supported by version 3 and newer */
1486     if (s->qcow_version < 3) {
1487         return -ENOTSUP;
1488     }
1489
1490     /* Each L2 table is handled by its own loop iteration */
1491     nb_clusters = size_to_clusters(s, nb_sectors << BDRV_SECTOR_BITS);
1492
1493     s->cache_discards = true;
1494
1495     while (nb_clusters > 0) {
1496         ret = zero_single_l2(bs, offset, nb_clusters);
1497         if (ret < 0) {
1498             goto fail;
1499         }
1500
1501         nb_clusters -= ret;
1502         offset += (ret * s->cluster_size);
1503     }
1504
1505     ret = 0;
1506 fail:
1507     s->cache_discards = false;
1508     qcow2_process_discards(bs, ret);
1509
1510     return ret;
1511 }
1512
1513 /*
1514  * Expands all zero clusters in a specific L1 table (or deallocates them, for
1515  * non-backed non-pre-allocated zero clusters).
1516  *
1517  * expanded_clusters is a bitmap where every bit corresponds to one cluster in
1518  * the image file; a bit gets set if the corresponding cluster has been used for
1519  * zero expansion (i.e., has been filled with zeroes and is referenced from an
1520  * L2 table). nb_clusters contains the total cluster count of the image file,
1521  * i.e., the number of bits in expanded_clusters.
1522  */
1523 static int expand_zero_clusters_in_l1(BlockDriverState *bs, uint64_t *l1_table,
1524                                       int l1_size, uint8_t **expanded_clusters,
1525                                       uint64_t *nb_clusters)
1526 {
1527     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1528     bool is_active_l1 = (l1_table == s->l1_table);
1529     uint64_t *l2_table = NULL;
1530     int ret;
1531     int i, j;
1532
1533     if (!is_active_l1) {
1534         /* inactive L2 tables require a buffer to be stored in when loading
1535          * them from disk */
1536         l2_table = qemu_blockalign(bs, s->cluster_size);
1537     }
1538
1539     for (i = 0; i < l1_size; i++) {
1540         uint64_t l2_offset = l1_table[i] & L1E_OFFSET_MASK;
1541         bool l2_dirty = false;
1542
1543         if (!l2_offset) {
1544             /* unallocated */
1545             continue;
1546         }
1547
1548         if (is_active_l1) {
1549             /* get active L2 tables from cache */
1550             ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, l2_offset,
1551                     (void **)&l2_table);
1552         } else {
1553             /* load inactive L2 tables from disk */
1554             ret = bdrv_read(bs->file, l2_offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1555                     (void *)l2_table, s->cluster_sectors);
1556         }
1557         if (ret < 0) {
1558             goto fail;
1559         }
1560
1561         for (j = 0; j < s->l2_size; j++) {
1562             uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[j]);
1563             int64_t offset = l2_entry & L2E_OFFSET_MASK, cluster_index;
1564             int cluster_type = qcow2_get_cluster_type(l2_entry);
1565             bool preallocated = offset != 0;
1566
1567             if (cluster_type == QCOW2_CLUSTER_NORMAL) {
1568                 cluster_index = offset >> s->cluster_bits;
1569                 assert((cluster_index >= 0) && (cluster_index < *nb_clusters));
1570                 if ((*expanded_clusters)[cluster_index / 8] &
1571                     (1 << (cluster_index % 8))) {
1572                     /* Probably a shared L2 table; this cluster was a zero
1573                      * cluster which has been expanded, its refcount
1574                      * therefore most likely requires an update. */
1575                     ret = qcow2_update_cluster_refcount(bs, cluster_index, 1,
1576                                                         QCOW2_DISCARD_NEVER);
1577                     if (ret < 0) {
1578                         goto fail;
1579                     }
1580                     /* Since we just increased the refcount, the COPIED flag may
1581                      * no longer be set. */
1582                     l2_table[j] = cpu_to_be64(l2_entry & ~QCOW_OFLAG_COPIED);
1583                     l2_dirty = true;
1584                 }
1585                 continue;
1586             }
1587             else if (qcow2_get_cluster_type(l2_entry) != QCOW2_CLUSTER_ZERO) {
1588                 continue;
1589             }
1590
1591             if (!preallocated) {
1592                 if (!bs->backing_hd) {
1593                     /* not backed; therefore we can simply deallocate the
1594                      * cluster */
1595                     l2_table[j] = 0;
1596                     l2_dirty = true;
1597                     continue;
1598                 }
1599
1600                 offset = qcow2_alloc_clusters(bs, s->cluster_size);
1601                 if (offset < 0) {
1602                     ret = offset;
1603                     goto fail;
1604                 }
1605             }
1606
1607             ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_DEFAULT,
1608                                                 offset, s->cluster_size);
1609             if (ret < 0) {
1610                 if (!preallocated) {
1611                     qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1612                                         QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
1613                 }
1614                 goto fail;
1615             }
1616
1617             ret = bdrv_write_zeroes(bs->file, offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1618                                     s->cluster_sectors);
1619             if (ret < 0) {
1620                 if (!preallocated) {
1621                     qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1622                                         QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
1623                 }
1624                 goto fail;
1625             }
1626
1627             l2_table[j] = cpu_to_be64(offset | QCOW_OFLAG_COPIED);
1628             l2_dirty = true;
1629
1630             cluster_index = offset >> s->cluster_bits;
1631
1632             if (cluster_index >= *nb_clusters) {
1633                 uint64_t old_bitmap_size = (*nb_clusters + 7) / 8;
1634                 uint64_t new_bitmap_size;
1635                 /* The offset may lie beyond the old end of the underlying image
1636                  * file for growable files only */
1637                 assert(bs->file->growable);
1638                 *nb_clusters = size_to_clusters(s, bs->file->total_sectors *
1639                                                 BDRV_SECTOR_SIZE);
1640                 new_bitmap_size = (*nb_clusters + 7) / 8;
1641                 *expanded_clusters = g_realloc(*expanded_clusters,
1642                                                new_bitmap_size);
1643                 /* clear the newly allocated space */
1644                 memset(&(*expanded_clusters)[old_bitmap_size], 0,
1645                        new_bitmap_size - old_bitmap_size);
1646             }
1647
1648             assert((cluster_index >= 0) && (cluster_index < *nb_clusters));
1649             (*expanded_clusters)[cluster_index / 8] |= 1 << (cluster_index % 8);
1650         }
1651
1652         if (is_active_l1) {
1653             if (l2_dirty) {
1654                 qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
1655                 qcow2_cache_depends_on_flush(s->l2_table_cache);
1656             }
1657             ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **)&l2_table);
1658             if (ret < 0) {
1659                 l2_table = NULL;
1660                 goto fail;
1661             }
1662         } else {
1663             if (l2_dirty) {
1664                 ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_DEFAULT &
1665                         ~(QCOW2_OL_INACTIVE_L2 | QCOW2_OL_ACTIVE_L2), l2_offset,
1666                         s->cluster_size);
1667                 if (ret < 0) {
1668                     goto fail;
1669                 }
1670
1671                 ret = bdrv_write(bs->file, l2_offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1672                         (void *)l2_table, s->cluster_sectors);
1673                 if (ret < 0) {
1674                     goto fail;
1675                 }
1676             }
1677         }
1678     }
1679
1680     ret = 0;
1681
1682 fail:
1683     if (l2_table) {
1684         if (!is_active_l1) {
1685             qemu_vfree(l2_table);
1686         } else {
1687             if (ret < 0) {
1688                 qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **)&l2_table);
1689             } else {
1690                 ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache,
1691                         (void **)&l2_table);
1692             }
1693         }
1694     }
1695     return ret;
1696 }
1697
1698 /*
1699  * For backed images, expands all zero clusters on the image. For non-backed
1700  * images, deallocates all non-pre-allocated zero clusters (and claims the
1701  * allocation for pre-allocated ones). This is important for downgrading to a
1702  * qcow2 version which doesn't yet support metadata zero clusters.
1703  */
1704 int qcow2_expand_zero_clusters(BlockDriverState *bs)
1705 {
1706     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1707     uint64_t *l1_table = NULL;
1708     uint64_t nb_clusters;
1709     uint8_t *expanded_clusters;
1710     int ret;
1711     int i, j;
1712
1713     nb_clusters = size_to_clusters(s, bs->file->total_sectors *
1714                                    BDRV_SECTOR_SIZE);
1715     expanded_clusters = g_malloc0((nb_clusters + 7) / 8);
1716
1717     ret = expand_zero_clusters_in_l1(bs, s->l1_table, s->l1_size,
1718                                      &expanded_clusters, &nb_clusters);
1719     if (ret < 0) {
1720         goto fail;
1721     }
1722
1723     /* Inactive L1 tables may point to active L2 tables - therefore it is
1724      * necessary to flush the L2 table cache before trying to access the L2
1725      * tables pointed to by inactive L1 entries (else we might try to expand
1726      * zero clusters that have already been expanded); furthermore, it is also
1727      * necessary to empty the L2 table cache, since it may contain tables which
1728      * are now going to be modified directly on disk, bypassing the cache.
1729      * qcow2_cache_empty() does both for us. */
1730     ret = qcow2_cache_empty(bs, s->l2_table_cache);
1731     if (ret < 0) {
1732         goto fail;
1733     }
1734
1735     for (i = 0; i < s->nb_snapshots; i++) {
1736         int l1_sectors = (s->snapshots[i].l1_size * sizeof(uint64_t) +
1737                 BDRV_SECTOR_SIZE - 1) / BDRV_SECTOR_SIZE;
1738
1739         l1_table = g_realloc(l1_table, l1_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE);
1740
1741         ret = bdrv_read(bs->file, s->snapshots[i].l1_table_offset /
1742                 BDRV_SECTOR_SIZE, (void *)l1_table, l1_sectors);
1743         if (ret < 0) {
1744             goto fail;
1745         }
1746
1747         for (j = 0; j < s->snapshots[i].l1_size; j++) {
1748             be64_to_cpus(&l1_table[j]);
1749         }
1750
1751         ret = expand_zero_clusters_in_l1(bs, l1_table, s->snapshots[i].l1_size,
1752                                          &expanded_clusters, &nb_clusters);
1753         if (ret < 0) {
1754             goto fail;
1755         }
1756     }
1757
1758     ret = 0;
1759
1760 fail:
1761     g_free(expanded_clusters);
1762     g_free(l1_table);
1763     return ret;
1764 }
This page took 0.112409 seconds and 2 git commands to generate.