]> Git Repo - qemu.git/blob - block/qcow2-cluster.c
qcow2: COMPRESSED on count_contiguous_clusters
[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 new_l1_table_offset, new_l1_size;
39     uint8_t data[12];
40
41     if (min_size <= s->l1_size)
42         return 0;
43
44     if (exact_size) {
45         new_l1_size = min_size;
46     } else {
47         /* Bump size up to reduce the number of times we have to grow */
48         new_l1_size = s->l1_size;
49         if (new_l1_size == 0) {
50             new_l1_size = 1;
51         }
52         while (min_size > new_l1_size) {
53             new_l1_size = (new_l1_size * 3 + 1) / 2;
54         }
55     }
56
57     if (new_l1_size > INT_MAX) {
58         return -EFBIG;
59     }
60
61 #ifdef DEBUG_ALLOC2
62     fprintf(stderr, "grow l1_table from %d to %" PRId64 "\n",
63             s->l1_size, new_l1_size);
64 #endif
65
66     new_l1_size2 = sizeof(uint64_t) * new_l1_size;
67     new_l1_table = g_malloc0(align_offset(new_l1_size2, 512));
68     memcpy(new_l1_table, s->l1_table, s->l1_size * sizeof(uint64_t));
69
70     /* write new table (align to cluster) */
71     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ALLOC_TABLE);
72     new_l1_table_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, new_l1_size2);
73     if (new_l1_table_offset < 0) {
74         g_free(new_l1_table);
75         return new_l1_table_offset;
76     }
77
78     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
79     if (ret < 0) {
80         goto fail;
81     }
82
83     /* the L1 position has not yet been updated, so these clusters must
84      * indeed be completely free */
85     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_DEFAULT,
86                                         new_l1_table_offset, new_l1_size2);
87     if (ret < 0) {
88         goto fail;
89     }
90
91     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_WRITE_TABLE);
92     for(i = 0; i < s->l1_size; i++)
93         new_l1_table[i] = cpu_to_be64(new_l1_table[i]);
94     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, new_l1_table_offset, new_l1_table, new_l1_size2);
95     if (ret < 0)
96         goto fail;
97     for(i = 0; i < s->l1_size; i++)
98         new_l1_table[i] = be64_to_cpu(new_l1_table[i]);
99
100     /* set new table */
101     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ACTIVATE_TABLE);
102     cpu_to_be32w((uint32_t*)data, new_l1_size);
103     cpu_to_be64wu((uint64_t*)(data + 4), new_l1_table_offset);
104     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, offsetof(QCowHeader, l1_size), data,sizeof(data));
105     if (ret < 0) {
106         goto fail;
107     }
108     g_free(s->l1_table);
109     qcow2_free_clusters(bs, s->l1_table_offset, s->l1_size * sizeof(uint64_t),
110                         QCOW2_DISCARD_OTHER);
111     s->l1_table_offset = new_l1_table_offset;
112     s->l1_table = new_l1_table;
113     s->l1_size = new_l1_size;
114     return 0;
115  fail:
116     g_free(new_l1_table);
117     qcow2_free_clusters(bs, new_l1_table_offset, new_l1_size2,
118                         QCOW2_DISCARD_OTHER);
119     return ret;
120 }
121
122 /*
123  * l2_load
124  *
125  * Loads a L2 table into memory. If the table is in the cache, the cache
126  * is used; otherwise the L2 table is loaded from the image file.
127  *
128  * Returns a pointer to the L2 table on success, or NULL if the read from
129  * the image file failed.
130  */
131
132 static int l2_load(BlockDriverState *bs, uint64_t l2_offset,
133     uint64_t **l2_table)
134 {
135     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
136     int ret;
137
138     ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, l2_offset, (void**) l2_table);
139
140     return ret;
141 }
142
143 /*
144  * Writes one sector of the L1 table to the disk (can't update single entries
145  * and we really don't want bdrv_pread to perform a read-modify-write)
146  */
147 #define L1_ENTRIES_PER_SECTOR (512 / 8)
148 int qcow2_write_l1_entry(BlockDriverState *bs, int l1_index)
149 {
150     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
151     uint64_t buf[L1_ENTRIES_PER_SECTOR];
152     int l1_start_index;
153     int i, ret;
154
155     l1_start_index = l1_index & ~(L1_ENTRIES_PER_SECTOR - 1);
156     for (i = 0; i < L1_ENTRIES_PER_SECTOR; i++) {
157         buf[i] = cpu_to_be64(s->l1_table[l1_start_index + i]);
158     }
159
160     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs,
161             QCOW2_OL_DEFAULT & ~QCOW2_OL_ACTIVE_L1,
162             s->l1_table_offset + 8 * l1_start_index, sizeof(buf));
163     if (ret < 0) {
164         return ret;
165     }
166
167     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_UPDATE);
168     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, s->l1_table_offset + 8 * l1_start_index,
169         buf, sizeof(buf));
170     if (ret < 0) {
171         return ret;
172     }
173
174     return 0;
175 }
176
177 /*
178  * l2_allocate
179  *
180  * Allocate a new l2 entry in the file. If l1_index points to an already
181  * used entry in the L2 table (i.e. we are doing a copy on write for the L2
182  * table) copy the contents of the old L2 table into the newly allocated one.
183  * Otherwise the new table is initialized with zeros.
184  *
185  */
186
187 static int l2_allocate(BlockDriverState *bs, int l1_index, uint64_t **table)
188 {
189     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
190     uint64_t old_l2_offset;
191     uint64_t *l2_table = NULL;
192     int64_t l2_offset;
193     int ret;
194
195     old_l2_offset = s->l1_table[l1_index];
196
197     trace_qcow2_l2_allocate(bs, l1_index);
198
199     /* allocate a new l2 entry */
200
201     l2_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
202     if (l2_offset < 0) {
203         ret = l2_offset;
204         goto fail;
205     }
206
207     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
208     if (ret < 0) {
209         goto fail;
210     }
211
212     /* allocate a new entry in the l2 cache */
213
214     trace_qcow2_l2_allocate_get_empty(bs, l1_index);
215     ret = qcow2_cache_get_empty(bs, s->l2_table_cache, l2_offset, (void**) table);
216     if (ret < 0) {
217         goto fail;
218     }
219
220     l2_table = *table;
221
222     if ((old_l2_offset & L1E_OFFSET_MASK) == 0) {
223         /* if there was no old l2 table, clear the new table */
224         memset(l2_table, 0, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
225     } else {
226         uint64_t* old_table;
227
228         /* if there was an old l2 table, read it from the disk */
229         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_COW_READ);
230         ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache,
231             old_l2_offset & L1E_OFFSET_MASK,
232             (void**) &old_table);
233         if (ret < 0) {
234             goto fail;
235         }
236
237         memcpy(l2_table, old_table, s->cluster_size);
238
239         ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &old_table);
240         if (ret < 0) {
241             goto fail;
242         }
243     }
244
245     /* write the l2 table to the file */
246     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_WRITE);
247
248     trace_qcow2_l2_allocate_write_l2(bs, l1_index);
249     qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
250     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->l2_table_cache);
251     if (ret < 0) {
252         goto fail;
253     }
254
255     /* update the L1 entry */
256     trace_qcow2_l2_allocate_write_l1(bs, l1_index);
257     s->l1_table[l1_index] = l2_offset | QCOW_OFLAG_COPIED;
258     ret = qcow2_write_l1_entry(bs, l1_index);
259     if (ret < 0) {
260         goto fail;
261     }
262
263     *table = l2_table;
264     trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, 0);
265     return 0;
266
267 fail:
268     trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, ret);
269     if (l2_table != NULL) {
270         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) table);
271     }
272     s->l1_table[l1_index] = old_l2_offset;
273     return ret;
274 }
275
276 /*
277  * Checks how many clusters in a given L2 table are contiguous in the image
278  * file. As soon as one of the flags in the bitmask stop_flags changes compared
279  * to the first cluster, the search is stopped and the cluster is not counted
280  * as contiguous. (This allows it, for example, to stop at the first compressed
281  * cluster which may require a different handling)
282  */
283 static int count_contiguous_clusters(uint64_t nb_clusters, int cluster_size,
284         uint64_t *l2_table, uint64_t start, uint64_t stop_flags)
285 {
286     int i;
287     uint64_t mask = stop_flags | L2E_OFFSET_MASK | QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED;
288     uint64_t first_entry = be64_to_cpu(l2_table[0]);
289     uint64_t offset = first_entry & mask;
290
291     if (!offset)
292         return 0;
293
294     assert(qcow2_get_cluster_type(first_entry) != QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED);
295
296     for (i = start; i < start + nb_clusters; i++) {
297         uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[i]) & mask;
298         if (offset + (uint64_t) i * cluster_size != l2_entry) {
299             break;
300         }
301     }
302
303         return (i - start);
304 }
305
306 static int count_contiguous_free_clusters(uint64_t nb_clusters, uint64_t *l2_table)
307 {
308     int i;
309
310     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
311         int type = qcow2_get_cluster_type(be64_to_cpu(l2_table[i]));
312
313         if (type != QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED) {
314             break;
315         }
316     }
317
318     return i;
319 }
320
321 /* The crypt function is compatible with the linux cryptoloop
322    algorithm for < 4 GB images. NOTE: out_buf == in_buf is
323    supported */
324 void qcow2_encrypt_sectors(BDRVQcowState *s, int64_t sector_num,
325                            uint8_t *out_buf, const uint8_t *in_buf,
326                            int nb_sectors, int enc,
327                            const AES_KEY *key)
328 {
329     union {
330         uint64_t ll[2];
331         uint8_t b[16];
332     } ivec;
333     int i;
334
335     for(i = 0; i < nb_sectors; i++) {
336         ivec.ll[0] = cpu_to_le64(sector_num);
337         ivec.ll[1] = 0;
338         AES_cbc_encrypt(in_buf, out_buf, 512, key,
339                         ivec.b, enc);
340         sector_num++;
341         in_buf += 512;
342         out_buf += 512;
343     }
344 }
345
346 static int coroutine_fn copy_sectors(BlockDriverState *bs,
347                                      uint64_t start_sect,
348                                      uint64_t cluster_offset,
349                                      int n_start, int n_end)
350 {
351     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
352     QEMUIOVector qiov;
353     struct iovec iov;
354     int n, ret;
355
356     /*
357      * If this is the last cluster and it is only partially used, we must only
358      * copy until the end of the image, or bdrv_check_request will fail for the
359      * bdrv_read/write calls below.
360      */
361     if (start_sect + n_end > bs->total_sectors) {
362         n_end = bs->total_sectors - start_sect;
363     }
364
365     n = n_end - n_start;
366     if (n <= 0) {
367         return 0;
368     }
369
370     iov.iov_len = n * BDRV_SECTOR_SIZE;
371     iov.iov_base = qemu_blockalign(bs, iov.iov_len);
372
373     qemu_iovec_init_external(&qiov, &iov, 1);
374
375     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_READ);
376
377     /* Call .bdrv_co_readv() directly instead of using the public block-layer
378      * interface.  This avoids double I/O throttling and request tracking,
379      * which can lead to deadlock when block layer copy-on-read is enabled.
380      */
381     ret = bs->drv->bdrv_co_readv(bs, start_sect + n_start, n, &qiov);
382     if (ret < 0) {
383         goto out;
384     }
385
386     if (s->crypt_method) {
387         qcow2_encrypt_sectors(s, start_sect + n_start,
388                         iov.iov_base, iov.iov_base, n, 1,
389                         &s->aes_encrypt_key);
390     }
391
392     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_DEFAULT,
393             cluster_offset + n_start * BDRV_SECTOR_SIZE, n * BDRV_SECTOR_SIZE);
394     if (ret < 0) {
395         goto out;
396     }
397
398     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_WRITE);
399     ret = bdrv_co_writev(bs->file, (cluster_offset >> 9) + n_start, n, &qiov);
400     if (ret < 0) {
401         goto out;
402     }
403
404     ret = 0;
405 out:
406     qemu_vfree(iov.iov_base);
407     return ret;
408 }
409
410
411 /*
412  * get_cluster_offset
413  *
414  * For a given offset of the disk image, find the cluster offset in
415  * qcow2 file. The offset is stored in *cluster_offset.
416  *
417  * on entry, *num is the number of contiguous sectors we'd like to
418  * access following offset.
419  *
420  * on exit, *num is the number of contiguous sectors we can read.
421  *
422  * Returns the cluster type (QCOW2_CLUSTER_*) on success, -errno in error
423  * cases.
424  */
425 int qcow2_get_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
426     int *num, uint64_t *cluster_offset)
427 {
428     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
429     unsigned int l2_index;
430     uint64_t l1_index, l2_offset, *l2_table;
431     int l1_bits, c;
432     unsigned int index_in_cluster, nb_clusters;
433     uint64_t nb_available, nb_needed;
434     int ret;
435
436     index_in_cluster = (offset >> 9) & (s->cluster_sectors - 1);
437     nb_needed = *num + index_in_cluster;
438
439     l1_bits = s->l2_bits + s->cluster_bits;
440
441     /* compute how many bytes there are between the offset and
442      * the end of the l1 entry
443      */
444
445     nb_available = (1ULL << l1_bits) - (offset & ((1ULL << l1_bits) - 1));
446
447     /* compute the number of available sectors */
448
449     nb_available = (nb_available >> 9) + index_in_cluster;
450
451     if (nb_needed > nb_available) {
452         nb_needed = nb_available;
453     }
454
455     *cluster_offset = 0;
456
457     /* seek the the l2 offset in the l1 table */
458
459     l1_index = offset >> l1_bits;
460     if (l1_index >= s->l1_size) {
461         ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
462         goto out;
463     }
464
465     l2_offset = s->l1_table[l1_index] & L1E_OFFSET_MASK;
466     if (!l2_offset) {
467         ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
468         goto out;
469     }
470
471     /* load the l2 table in memory */
472
473     ret = l2_load(bs, l2_offset, &l2_table);
474     if (ret < 0) {
475         return ret;
476     }
477
478     /* find the cluster offset for the given disk offset */
479
480     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
481     *cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
482     nb_clusters = size_to_clusters(s, nb_needed << 9);
483
484     ret = qcow2_get_cluster_type(*cluster_offset);
485     switch (ret) {
486     case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
487         /* Compressed clusters can only be processed one by one */
488         c = 1;
489         *cluster_offset &= L2E_COMPRESSED_OFFSET_SIZE_MASK;
490         break;
491     case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
492         if (s->qcow_version < 3) {
493             return -EIO;
494         }
495         c = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
496                 &l2_table[l2_index], 0, QCOW_OFLAG_ZERO);
497         *cluster_offset = 0;
498         break;
499     case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
500         /* how many empty clusters ? */
501         c = count_contiguous_free_clusters(nb_clusters, &l2_table[l2_index]);
502         *cluster_offset = 0;
503         break;
504     case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
505         /* how many allocated clusters ? */
506         c = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
507                 &l2_table[l2_index], 0, QCOW_OFLAG_ZERO);
508         *cluster_offset &= L2E_OFFSET_MASK;
509         break;
510     default:
511         abort();
512     }
513
514     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
515
516     nb_available = (c * s->cluster_sectors);
517
518 out:
519     if (nb_available > nb_needed)
520         nb_available = nb_needed;
521
522     *num = nb_available - index_in_cluster;
523
524     return ret;
525 }
526
527 /*
528  * get_cluster_table
529  *
530  * for a given disk offset, load (and allocate if needed)
531  * the l2 table.
532  *
533  * the l2 table offset in the qcow2 file and the cluster index
534  * in the l2 table are given to the caller.
535  *
536  * Returns 0 on success, -errno in failure case
537  */
538 static int get_cluster_table(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
539                              uint64_t **new_l2_table,
540                              int *new_l2_index)
541 {
542     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
543     unsigned int l2_index;
544     uint64_t l1_index, l2_offset;
545     uint64_t *l2_table = NULL;
546     int ret;
547
548     /* seek the the l2 offset in the l1 table */
549
550     l1_index = offset >> (s->l2_bits + s->cluster_bits);
551     if (l1_index >= s->l1_size) {
552         ret = qcow2_grow_l1_table(bs, l1_index + 1, false);
553         if (ret < 0) {
554             return ret;
555         }
556     }
557
558     assert(l1_index < s->l1_size);
559     l2_offset = s->l1_table[l1_index] & L1E_OFFSET_MASK;
560
561     /* seek the l2 table of the given l2 offset */
562
563     if (s->l1_table[l1_index] & QCOW_OFLAG_COPIED) {
564         /* load the l2 table in memory */
565         ret = l2_load(bs, l2_offset, &l2_table);
566         if (ret < 0) {
567             return ret;
568         }
569     } else {
570         /* First allocate a new L2 table (and do COW if needed) */
571         ret = l2_allocate(bs, l1_index, &l2_table);
572         if (ret < 0) {
573             return ret;
574         }
575
576         /* Then decrease the refcount of the old table */
577         if (l2_offset) {
578             qcow2_free_clusters(bs, l2_offset, s->l2_size * sizeof(uint64_t),
579                                 QCOW2_DISCARD_OTHER);
580         }
581     }
582
583     /* find the cluster offset for the given disk offset */
584
585     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
586
587     *new_l2_table = l2_table;
588     *new_l2_index = l2_index;
589
590     return 0;
591 }
592
593 /*
594  * alloc_compressed_cluster_offset
595  *
596  * For a given offset of the disk image, return cluster offset in
597  * qcow2 file.
598  *
599  * If the offset is not found, allocate a new compressed cluster.
600  *
601  * Return the cluster offset if successful,
602  * Return 0, otherwise.
603  *
604  */
605
606 uint64_t qcow2_alloc_compressed_cluster_offset(BlockDriverState *bs,
607                                                uint64_t offset,
608                                                int compressed_size)
609 {
610     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
611     int l2_index, ret;
612     uint64_t *l2_table;
613     int64_t cluster_offset;
614     int nb_csectors;
615
616     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
617     if (ret < 0) {
618         return 0;
619     }
620
621     /* Compression can't overwrite anything. Fail if the cluster was already
622      * allocated. */
623     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
624     if (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK) {
625         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
626         return 0;
627     }
628
629     cluster_offset = qcow2_alloc_bytes(bs, compressed_size);
630     if (cluster_offset < 0) {
631         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
632         return 0;
633     }
634
635     nb_csectors = ((cluster_offset + compressed_size - 1) >> 9) -
636                   (cluster_offset >> 9);
637
638     cluster_offset |= QCOW_OFLAG_COMPRESSED |
639                       ((uint64_t)nb_csectors << s->csize_shift);
640
641     /* update L2 table */
642
643     /* compressed clusters never have the copied flag */
644
645     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_UPDATE_COMPRESSED);
646     qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
647     l2_table[l2_index] = cpu_to_be64(cluster_offset);
648     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
649     if (ret < 0) {
650         return 0;
651     }
652
653     return cluster_offset;
654 }
655
656 static int perform_cow(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m, Qcow2COWRegion *r)
657 {
658     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
659     int ret;
660
661     if (r->nb_sectors == 0) {
662         return 0;
663     }
664
665     qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
666     ret = copy_sectors(bs, m->offset / BDRV_SECTOR_SIZE, m->alloc_offset,
667                        r->offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
668                        r->offset / BDRV_SECTOR_SIZE + r->nb_sectors);
669     qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
670
671     if (ret < 0) {
672         return ret;
673     }
674
675     /*
676      * Before we update the L2 table to actually point to the new cluster, we
677      * need to be sure that the refcounts have been increased and COW was
678      * handled.
679      */
680     qcow2_cache_depends_on_flush(s->l2_table_cache);
681
682     return 0;
683 }
684
685 int qcow2_alloc_cluster_link_l2(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m)
686 {
687     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
688     int i, j = 0, l2_index, ret;
689     uint64_t *old_cluster, *l2_table;
690     uint64_t cluster_offset = m->alloc_offset;
691
692     trace_qcow2_cluster_link_l2(qemu_coroutine_self(), m->nb_clusters);
693     assert(m->nb_clusters > 0);
694
695     old_cluster = g_malloc(m->nb_clusters * sizeof(uint64_t));
696
697     /* copy content of unmodified sectors */
698     ret = perform_cow(bs, m, &m->cow_start);
699     if (ret < 0) {
700         goto err;
701     }
702
703     ret = perform_cow(bs, m, &m->cow_end);
704     if (ret < 0) {
705         goto err;
706     }
707
708     /* Update L2 table. */
709     if (s->use_lazy_refcounts) {
710         qcow2_mark_dirty(bs);
711     }
712     if (qcow2_need_accurate_refcounts(s)) {
713         qcow2_cache_set_dependency(bs, s->l2_table_cache,
714                                    s->refcount_block_cache);
715     }
716
717     ret = get_cluster_table(bs, m->offset, &l2_table, &l2_index);
718     if (ret < 0) {
719         goto err;
720     }
721     qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
722
723     assert(l2_index + m->nb_clusters <= s->l2_size);
724     for (i = 0; i < m->nb_clusters; i++) {
725         /* if two concurrent writes happen to the same unallocated cluster
726          * each write allocates separate cluster and writes data concurrently.
727          * The first one to complete updates l2 table with pointer to its
728          * cluster the second one has to do RMW (which is done above by
729          * copy_sectors()), update l2 table with its cluster pointer and free
730          * old cluster. This is what this loop does */
731         if(l2_table[l2_index + i] != 0)
732             old_cluster[j++] = l2_table[l2_index + i];
733
734         l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64((cluster_offset +
735                     (i << s->cluster_bits)) | QCOW_OFLAG_COPIED);
736      }
737
738
739     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
740     if (ret < 0) {
741         goto err;
742     }
743
744     /*
745      * If this was a COW, we need to decrease the refcount of the old cluster.
746      * Also flush bs->file to get the right order for L2 and refcount update.
747      *
748      * Don't discard clusters that reach a refcount of 0 (e.g. compressed
749      * clusters), the next write will reuse them anyway.
750      */
751     if (j != 0) {
752         for (i = 0; i < j; i++) {
753             qcow2_free_any_clusters(bs, be64_to_cpu(old_cluster[i]), 1,
754                                     QCOW2_DISCARD_NEVER);
755         }
756     }
757
758     ret = 0;
759 err:
760     g_free(old_cluster);
761     return ret;
762  }
763
764 /*
765  * Returns the number of contiguous clusters that can be used for an allocating
766  * write, but require COW to be performed (this includes yet unallocated space,
767  * which must copy from the backing file)
768  */
769 static int count_cow_clusters(BDRVQcowState *s, int nb_clusters,
770     uint64_t *l2_table, int l2_index)
771 {
772     int i;
773
774     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
775         uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
776         int cluster_type = qcow2_get_cluster_type(l2_entry);
777
778         switch(cluster_type) {
779         case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
780             if (l2_entry & QCOW_OFLAG_COPIED) {
781                 goto out;
782             }
783             break;
784         case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
785         case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
786         case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
787             break;
788         default:
789             abort();
790         }
791     }
792
793 out:
794     assert(i <= nb_clusters);
795     return i;
796 }
797
798 /*
799  * Check if there already is an AIO write request in flight which allocates
800  * the same cluster. In this case we need to wait until the previous
801  * request has completed and updated the L2 table accordingly.
802  *
803  * Returns:
804  *   0       if there was no dependency. *cur_bytes indicates the number of
805  *           bytes from guest_offset that can be read before the next
806  *           dependency must be processed (or the request is complete)
807  *
808  *   -EAGAIN if we had to wait for another request, previously gathered
809  *           information on cluster allocation may be invalid now. The caller
810  *           must start over anyway, so consider *cur_bytes undefined.
811  */
812 static int handle_dependencies(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
813     uint64_t *cur_bytes, QCowL2Meta **m)
814 {
815     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
816     QCowL2Meta *old_alloc;
817     uint64_t bytes = *cur_bytes;
818
819     QLIST_FOREACH(old_alloc, &s->cluster_allocs, next_in_flight) {
820
821         uint64_t start = guest_offset;
822         uint64_t end = start + bytes;
823         uint64_t old_start = l2meta_cow_start(old_alloc);
824         uint64_t old_end = l2meta_cow_end(old_alloc);
825
826         if (end <= old_start || start >= old_end) {
827             /* No intersection */
828         } else {
829             if (start < old_start) {
830                 /* Stop at the start of a running allocation */
831                 bytes = old_start - start;
832             } else {
833                 bytes = 0;
834             }
835
836             /* Stop if already an l2meta exists. After yielding, it wouldn't
837              * be valid any more, so we'd have to clean up the old L2Metas
838              * and deal with requests depending on them before starting to
839              * gather new ones. Not worth the trouble. */
840             if (bytes == 0 && *m) {
841                 *cur_bytes = 0;
842                 return 0;
843             }
844
845             if (bytes == 0) {
846                 /* Wait for the dependency to complete. We need to recheck
847                  * the free/allocated clusters when we continue. */
848                 qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
849                 qemu_co_queue_wait(&old_alloc->dependent_requests);
850                 qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
851                 return -EAGAIN;
852             }
853         }
854     }
855
856     /* Make sure that existing clusters and new allocations are only used up to
857      * the next dependency if we shortened the request above */
858     *cur_bytes = bytes;
859
860     return 0;
861 }
862
863 /*
864  * Checks how many already allocated clusters that don't require a copy on
865  * write there are at the given guest_offset (up to *bytes). If
866  * *host_offset is not zero, only physically contiguous clusters beginning at
867  * this host offset are counted.
868  *
869  * Note that guest_offset may not be cluster aligned. In this case, the
870  * returned *host_offset points to exact byte referenced by guest_offset and
871  * therefore isn't cluster aligned as well.
872  *
873  * Returns:
874  *   0:     if no allocated clusters are available at the given offset.
875  *          *bytes is normally unchanged. It is set to 0 if the cluster
876  *          is allocated and doesn't need COW, but doesn't have the right
877  *          physical offset.
878  *
879  *   1:     if allocated clusters that don't require a COW are available at
880  *          the requested offset. *bytes may have decreased and describes
881  *          the length of the area that can be written to.
882  *
883  *  -errno: in error cases
884  */
885 static int handle_copied(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
886     uint64_t *host_offset, uint64_t *bytes, QCowL2Meta **m)
887 {
888     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
889     int l2_index;
890     uint64_t cluster_offset;
891     uint64_t *l2_table;
892     unsigned int nb_clusters;
893     unsigned int keep_clusters;
894     int ret, pret;
895
896     trace_qcow2_handle_copied(qemu_coroutine_self(), guest_offset, *host_offset,
897                               *bytes);
898
899     assert(*host_offset == 0 ||    offset_into_cluster(s, guest_offset)
900                                 == offset_into_cluster(s, *host_offset));
901
902     /*
903      * Calculate the number of clusters to look for. We stop at L2 table
904      * boundaries to keep things simple.
905      */
906     nb_clusters =
907         size_to_clusters(s, offset_into_cluster(s, guest_offset) + *bytes);
908
909     l2_index = offset_to_l2_index(s, guest_offset);
910     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
911
912     /* Find L2 entry for the first involved cluster */
913     ret = get_cluster_table(bs, guest_offset, &l2_table, &l2_index);
914     if (ret < 0) {
915         return ret;
916     }
917
918     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
919
920     /* Check how many clusters are already allocated and don't need COW */
921     if (qcow2_get_cluster_type(cluster_offset) == QCOW2_CLUSTER_NORMAL
922         && (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COPIED))
923     {
924         /* If a specific host_offset is required, check it */
925         bool offset_matches =
926             (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK) == *host_offset;
927
928         if (*host_offset != 0 && !offset_matches) {
929             *bytes = 0;
930             ret = 0;
931             goto out;
932         }
933
934         /* We keep all QCOW_OFLAG_COPIED clusters */
935         keep_clusters =
936             count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
937                                       &l2_table[l2_index], 0,
938                                       QCOW_OFLAG_COPIED | QCOW_OFLAG_ZERO);
939         assert(keep_clusters <= nb_clusters);
940
941         *bytes = MIN(*bytes,
942                  keep_clusters * s->cluster_size
943                  - offset_into_cluster(s, guest_offset));
944
945         ret = 1;
946     } else {
947         ret = 0;
948     }
949
950     /* Cleanup */
951 out:
952     pret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
953     if (pret < 0) {
954         return pret;
955     }
956
957     /* Only return a host offset if we actually made progress. Otherwise we
958      * would make requirements for handle_alloc() that it can't fulfill */
959     if (ret) {
960         *host_offset = (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK)
961                      + offset_into_cluster(s, guest_offset);
962     }
963
964     return ret;
965 }
966
967 /*
968  * Allocates new clusters for the given guest_offset.
969  *
970  * At most *nb_clusters are allocated, and on return *nb_clusters is updated to
971  * contain the number of clusters that have been allocated and are contiguous
972  * in the image file.
973  *
974  * If *host_offset is non-zero, it specifies the offset in the image file at
975  * which the new clusters must start. *nb_clusters can be 0 on return in this
976  * case if the cluster at host_offset is already in use. If *host_offset is
977  * zero, the clusters can be allocated anywhere in the image file.
978  *
979  * *host_offset is updated to contain the offset into the image file at which
980  * the first allocated cluster starts.
981  *
982  * Return 0 on success and -errno in error cases. -EAGAIN means that the
983  * function has been waiting for another request and the allocation must be
984  * restarted, but the whole request should not be failed.
985  */
986 static int do_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
987     uint64_t *host_offset, unsigned int *nb_clusters)
988 {
989     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
990
991     trace_qcow2_do_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), guest_offset,
992                                          *host_offset, *nb_clusters);
993
994     /* Allocate new clusters */
995     trace_qcow2_cluster_alloc_phys(qemu_coroutine_self());
996     if (*host_offset == 0) {
997         int64_t cluster_offset =
998             qcow2_alloc_clusters(bs, *nb_clusters * s->cluster_size);
999         if (cluster_offset < 0) {
1000             return cluster_offset;
1001         }
1002         *host_offset = cluster_offset;
1003         return 0;
1004     } else {
1005         int ret = qcow2_alloc_clusters_at(bs, *host_offset, *nb_clusters);
1006         if (ret < 0) {
1007             return ret;
1008         }
1009         *nb_clusters = ret;
1010         return 0;
1011     }
1012 }
1013
1014 /*
1015  * Allocates new clusters for an area that either is yet unallocated or needs a
1016  * copy on write. If *host_offset is non-zero, clusters are only allocated if
1017  * the new allocation can match the specified host offset.
1018  *
1019  * Note that guest_offset may not be cluster aligned. In this case, the
1020  * returned *host_offset points to exact byte referenced by guest_offset and
1021  * therefore isn't cluster aligned as well.
1022  *
1023  * Returns:
1024  *   0:     if no clusters could be allocated. *bytes is set to 0,
1025  *          *host_offset is left unchanged.
1026  *
1027  *   1:     if new clusters were allocated. *bytes may be decreased if the
1028  *          new allocation doesn't cover all of the requested area.
1029  *          *host_offset is updated to contain the host offset of the first
1030  *          newly allocated cluster.
1031  *
1032  *  -errno: in error cases
1033  */
1034 static int handle_alloc(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
1035     uint64_t *host_offset, uint64_t *bytes, QCowL2Meta **m)
1036 {
1037     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1038     int l2_index;
1039     uint64_t *l2_table;
1040     uint64_t entry;
1041     unsigned int nb_clusters;
1042     int ret;
1043
1044     uint64_t alloc_cluster_offset;
1045
1046     trace_qcow2_handle_alloc(qemu_coroutine_self(), guest_offset, *host_offset,
1047                              *bytes);
1048     assert(*bytes > 0);
1049
1050     /*
1051      * Calculate the number of clusters to look for. We stop at L2 table
1052      * boundaries to keep things simple.
1053      */
1054     nb_clusters =
1055         size_to_clusters(s, offset_into_cluster(s, guest_offset) + *bytes);
1056
1057     l2_index = offset_to_l2_index(s, guest_offset);
1058     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1059
1060     /* Find L2 entry for the first involved cluster */
1061     ret = get_cluster_table(bs, guest_offset, &l2_table, &l2_index);
1062     if (ret < 0) {
1063         return ret;
1064     }
1065
1066     entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
1067
1068     /* For the moment, overwrite compressed clusters one by one */
1069     if (entry & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
1070         nb_clusters = 1;
1071     } else {
1072         nb_clusters = count_cow_clusters(s, nb_clusters, l2_table, l2_index);
1073     }
1074
1075     /* This function is only called when there were no non-COW clusters, so if
1076      * we can't find any unallocated or COW clusters either, something is
1077      * wrong with our code. */
1078     assert(nb_clusters > 0);
1079
1080     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1081     if (ret < 0) {
1082         return ret;
1083     }
1084
1085     /* Allocate, if necessary at a given offset in the image file */
1086     alloc_cluster_offset = start_of_cluster(s, *host_offset);
1087     ret = do_alloc_cluster_offset(bs, guest_offset, &alloc_cluster_offset,
1088                                   &nb_clusters);
1089     if (ret < 0) {
1090         goto fail;
1091     }
1092
1093     /* Can't extend contiguous allocation */
1094     if (nb_clusters == 0) {
1095         *bytes = 0;
1096         return 0;
1097     }
1098
1099     /*
1100      * Save info needed for meta data update.
1101      *
1102      * requested_sectors: Number of sectors from the start of the first
1103      * newly allocated cluster to the end of the (possibly shortened
1104      * before) write request.
1105      *
1106      * avail_sectors: Number of sectors from the start of the first
1107      * newly allocated to the end of the last newly allocated cluster.
1108      *
1109      * nb_sectors: The number of sectors from the start of the first
1110      * newly allocated cluster to the end of the area that the write
1111      * request actually writes to (excluding COW at the end)
1112      */
1113     int requested_sectors =
1114         (*bytes + offset_into_cluster(s, guest_offset))
1115         >> BDRV_SECTOR_BITS;
1116     int avail_sectors = nb_clusters
1117                         << (s->cluster_bits - BDRV_SECTOR_BITS);
1118     int alloc_n_start = offset_into_cluster(s, guest_offset)
1119                         >> BDRV_SECTOR_BITS;
1120     int nb_sectors = MIN(requested_sectors, avail_sectors);
1121     QCowL2Meta *old_m = *m;
1122
1123     *m = g_malloc0(sizeof(**m));
1124
1125     **m = (QCowL2Meta) {
1126         .next           = old_m,
1127
1128         .alloc_offset   = alloc_cluster_offset,
1129         .offset         = start_of_cluster(s, guest_offset),
1130         .nb_clusters    = nb_clusters,
1131         .nb_available   = nb_sectors,
1132
1133         .cow_start = {
1134             .offset     = 0,
1135             .nb_sectors = alloc_n_start,
1136         },
1137         .cow_end = {
1138             .offset     = nb_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE,
1139             .nb_sectors = avail_sectors - nb_sectors,
1140         },
1141     };
1142     qemu_co_queue_init(&(*m)->dependent_requests);
1143     QLIST_INSERT_HEAD(&s->cluster_allocs, *m, next_in_flight);
1144
1145     *host_offset = alloc_cluster_offset + offset_into_cluster(s, guest_offset);
1146     *bytes = MIN(*bytes, (nb_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE)
1147                          - offset_into_cluster(s, guest_offset));
1148     assert(*bytes != 0);
1149
1150     return 1;
1151
1152 fail:
1153     if (*m && (*m)->nb_clusters > 0) {
1154         QLIST_REMOVE(*m, next_in_flight);
1155     }
1156     return ret;
1157 }
1158
1159 /*
1160  * alloc_cluster_offset
1161  *
1162  * For a given offset on the virtual disk, find the cluster offset in qcow2
1163  * file. If the offset is not found, allocate a new cluster.
1164  *
1165  * If the cluster was already allocated, m->nb_clusters is set to 0 and
1166  * other fields in m are meaningless.
1167  *
1168  * If the cluster is newly allocated, m->nb_clusters is set to the number of
1169  * contiguous clusters that have been allocated. In this case, the other
1170  * fields of m are valid and contain information about the first allocated
1171  * cluster.
1172  *
1173  * If the request conflicts with another write request in flight, the coroutine
1174  * is queued and will be reentered when the dependency has completed.
1175  *
1176  * Return 0 on success and -errno in error cases
1177  */
1178 int qcow2_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1179     int n_start, int n_end, int *num, uint64_t *host_offset, QCowL2Meta **m)
1180 {
1181     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1182     uint64_t start, remaining;
1183     uint64_t cluster_offset;
1184     uint64_t cur_bytes;
1185     int ret;
1186
1187     trace_qcow2_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), offset,
1188                                       n_start, n_end);
1189
1190     assert(n_start * BDRV_SECTOR_SIZE == offset_into_cluster(s, offset));
1191     offset = start_of_cluster(s, offset);
1192
1193 again:
1194     start = offset + (n_start << BDRV_SECTOR_BITS);
1195     remaining = (n_end - n_start) << BDRV_SECTOR_BITS;
1196     cluster_offset = 0;
1197     *host_offset = 0;
1198     cur_bytes = 0;
1199     *m = NULL;
1200
1201     while (true) {
1202
1203         if (!*host_offset) {
1204             *host_offset = start_of_cluster(s, cluster_offset);
1205         }
1206
1207         assert(remaining >= cur_bytes);
1208
1209         start           += cur_bytes;
1210         remaining       -= cur_bytes;
1211         cluster_offset  += cur_bytes;
1212
1213         if (remaining == 0) {
1214             break;
1215         }
1216
1217         cur_bytes = remaining;
1218
1219         /*
1220          * Now start gathering as many contiguous clusters as possible:
1221          *
1222          * 1. Check for overlaps with in-flight allocations
1223          *
1224          *      a) Overlap not in the first cluster -> shorten this request and
1225          *         let the caller handle the rest in its next loop iteration.
1226          *
1227          *      b) Real overlaps of two requests. Yield and restart the search
1228          *         for contiguous clusters (the situation could have changed
1229          *         while we were sleeping)
1230          *
1231          *      c) TODO: Request starts in the same cluster as the in-flight
1232          *         allocation ends. Shorten the COW of the in-fight allocation,
1233          *         set cluster_offset to write to the same cluster and set up
1234          *         the right synchronisation between the in-flight request and
1235          *         the new one.
1236          */
1237         ret = handle_dependencies(bs, start, &cur_bytes, m);
1238         if (ret == -EAGAIN) {
1239             /* Currently handle_dependencies() doesn't yield if we already had
1240              * an allocation. If it did, we would have to clean up the L2Meta
1241              * structs before starting over. */
1242             assert(*m == NULL);
1243             goto again;
1244         } else if (ret < 0) {
1245             return ret;
1246         } else if (cur_bytes == 0) {
1247             break;
1248         } else {
1249             /* handle_dependencies() may have decreased cur_bytes (shortened
1250              * the allocations below) so that the next dependency is processed
1251              * correctly during the next loop iteration. */
1252         }
1253
1254         /*
1255          * 2. Count contiguous COPIED clusters.
1256          */
1257         ret = handle_copied(bs, start, &cluster_offset, &cur_bytes, m);
1258         if (ret < 0) {
1259             return ret;
1260         } else if (ret) {
1261             continue;
1262         } else if (cur_bytes == 0) {
1263             break;
1264         }
1265
1266         /*
1267          * 3. If the request still hasn't completed, allocate new clusters,
1268          *    considering any cluster_offset of steps 1c or 2.
1269          */
1270         ret = handle_alloc(bs, start, &cluster_offset, &cur_bytes, m);
1271         if (ret < 0) {
1272             return ret;
1273         } else if (ret) {
1274             continue;
1275         } else {
1276             assert(cur_bytes == 0);
1277             break;
1278         }
1279     }
1280
1281     *num = (n_end - n_start) - (remaining >> BDRV_SECTOR_BITS);
1282     assert(*num > 0);
1283     assert(*host_offset != 0);
1284
1285     return 0;
1286 }
1287
1288 static int decompress_buffer(uint8_t *out_buf, int out_buf_size,
1289                              const uint8_t *buf, int buf_size)
1290 {
1291     z_stream strm1, *strm = &strm1;
1292     int ret, out_len;
1293
1294     memset(strm, 0, sizeof(*strm));
1295
1296     strm->next_in = (uint8_t *)buf;
1297     strm->avail_in = buf_size;
1298     strm->next_out = out_buf;
1299     strm->avail_out = out_buf_size;
1300
1301     ret = inflateInit2(strm, -12);
1302     if (ret != Z_OK)
1303         return -1;
1304     ret = inflate(strm, Z_FINISH);
1305     out_len = strm->next_out - out_buf;
1306     if ((ret != Z_STREAM_END && ret != Z_BUF_ERROR) ||
1307         out_len != out_buf_size) {
1308         inflateEnd(strm);
1309         return -1;
1310     }
1311     inflateEnd(strm);
1312     return 0;
1313 }
1314
1315 int qcow2_decompress_cluster(BlockDriverState *bs, uint64_t cluster_offset)
1316 {
1317     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1318     int ret, csize, nb_csectors, sector_offset;
1319     uint64_t coffset;
1320
1321     coffset = cluster_offset & s->cluster_offset_mask;
1322     if (s->cluster_cache_offset != coffset) {
1323         nb_csectors = ((cluster_offset >> s->csize_shift) & s->csize_mask) + 1;
1324         sector_offset = coffset & 511;
1325         csize = nb_csectors * 512 - sector_offset;
1326         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_READ_COMPRESSED);
1327         ret = bdrv_read(bs->file, coffset >> 9, s->cluster_data, nb_csectors);
1328         if (ret < 0) {
1329             return ret;
1330         }
1331         if (decompress_buffer(s->cluster_cache, s->cluster_size,
1332                               s->cluster_data + sector_offset, csize) < 0) {
1333             return -EIO;
1334         }
1335         s->cluster_cache_offset = coffset;
1336     }
1337     return 0;
1338 }
1339
1340 /*
1341  * This discards as many clusters of nb_clusters as possible at once (i.e.
1342  * all clusters in the same L2 table) and returns the number of discarded
1343  * clusters.
1344  */
1345 static int discard_single_l2(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1346     unsigned int nb_clusters, enum qcow2_discard_type type)
1347 {
1348     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1349     uint64_t *l2_table;
1350     int l2_index;
1351     int ret;
1352     int i;
1353
1354     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
1355     if (ret < 0) {
1356         return ret;
1357     }
1358
1359     /* Limit nb_clusters to one L2 table */
1360     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1361
1362     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
1363         uint64_t old_offset;
1364
1365         old_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
1366         if ((old_offset & L2E_OFFSET_MASK) == 0) {
1367             continue;
1368         }
1369
1370         /* First remove L2 entries */
1371         qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
1372         l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(0);
1373
1374         /* Then decrease the refcount */
1375         qcow2_free_any_clusters(bs, old_offset, 1, type);
1376     }
1377
1378     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1379     if (ret < 0) {
1380         return ret;
1381     }
1382
1383     return nb_clusters;
1384 }
1385
1386 int qcow2_discard_clusters(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1387     int nb_sectors, enum qcow2_discard_type type)
1388 {
1389     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1390     uint64_t end_offset;
1391     unsigned int nb_clusters;
1392     int ret;
1393
1394     end_offset = offset + (nb_sectors << BDRV_SECTOR_BITS);
1395
1396     /* Round start up and end down */
1397     offset = align_offset(offset, s->cluster_size);
1398     end_offset &= ~(s->cluster_size - 1);
1399
1400     if (offset > end_offset) {
1401         return 0;
1402     }
1403
1404     nb_clusters = size_to_clusters(s, end_offset - offset);
1405
1406     s->cache_discards = true;
1407
1408     /* Each L2 table is handled by its own loop iteration */
1409     while (nb_clusters > 0) {
1410         ret = discard_single_l2(bs, offset, nb_clusters, type);
1411         if (ret < 0) {
1412             goto fail;
1413         }
1414
1415         nb_clusters -= ret;
1416         offset += (ret * s->cluster_size);
1417     }
1418
1419     ret = 0;
1420 fail:
1421     s->cache_discards = false;
1422     qcow2_process_discards(bs, ret);
1423
1424     return ret;
1425 }
1426
1427 /*
1428  * This zeroes as many clusters of nb_clusters as possible at once (i.e.
1429  * all clusters in the same L2 table) and returns the number of zeroed
1430  * clusters.
1431  */
1432 static int zero_single_l2(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1433     unsigned int nb_clusters)
1434 {
1435     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1436     uint64_t *l2_table;
1437     int l2_index;
1438     int ret;
1439     int i;
1440
1441     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
1442     if (ret < 0) {
1443         return ret;
1444     }
1445
1446     /* Limit nb_clusters to one L2 table */
1447     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1448
1449     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
1450         uint64_t old_offset;
1451
1452         old_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
1453
1454         /* Update L2 entries */
1455         qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
1456         if (old_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
1457             l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1458             qcow2_free_any_clusters(bs, old_offset, 1, QCOW2_DISCARD_REQUEST);
1459         } else {
1460             l2_table[l2_index + i] |= cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1461         }
1462     }
1463
1464     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1465     if (ret < 0) {
1466         return ret;
1467     }
1468
1469     return nb_clusters;
1470 }
1471
1472 int qcow2_zero_clusters(BlockDriverState *bs, uint64_t offset, int nb_sectors)
1473 {
1474     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1475     unsigned int nb_clusters;
1476     int ret;
1477
1478     /* The zero flag is only supported by version 3 and newer */
1479     if (s->qcow_version < 3) {
1480         return -ENOTSUP;
1481     }
1482
1483     /* Each L2 table is handled by its own loop iteration */
1484     nb_clusters = size_to_clusters(s, nb_sectors << BDRV_SECTOR_BITS);
1485
1486     s->cache_discards = true;
1487
1488     while (nb_clusters > 0) {
1489         ret = zero_single_l2(bs, offset, nb_clusters);
1490         if (ret < 0) {
1491             goto fail;
1492         }
1493
1494         nb_clusters -= ret;
1495         offset += (ret * s->cluster_size);
1496     }
1497
1498     ret = 0;
1499 fail:
1500     s->cache_discards = false;
1501     qcow2_process_discards(bs, ret);
1502
1503     return ret;
1504 }
1505
1506 /*
1507  * Expands all zero clusters in a specific L1 table (or deallocates them, for
1508  * non-backed non-pre-allocated zero clusters).
1509  *
1510  * expanded_clusters is a bitmap where every bit corresponds to one cluster in
1511  * the image file; a bit gets set if the corresponding cluster has been used for
1512  * zero expansion (i.e., has been filled with zeroes and is referenced from an
1513  * L2 table). nb_clusters contains the total cluster count of the image file,
1514  * i.e., the number of bits in expanded_clusters.
1515  */
1516 static int expand_zero_clusters_in_l1(BlockDriverState *bs, uint64_t *l1_table,
1517                                       int l1_size, uint8_t **expanded_clusters,
1518                                       uint64_t *nb_clusters)
1519 {
1520     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1521     bool is_active_l1 = (l1_table == s->l1_table);
1522     uint64_t *l2_table = NULL;
1523     int ret;
1524     int i, j;
1525
1526     if (!is_active_l1) {
1527         /* inactive L2 tables require a buffer to be stored in when loading
1528          * them from disk */
1529         l2_table = qemu_blockalign(bs, s->cluster_size);
1530     }
1531
1532     for (i = 0; i < l1_size; i++) {
1533         uint64_t l2_offset = l1_table[i] & L1E_OFFSET_MASK;
1534         bool l2_dirty = false;
1535
1536         if (!l2_offset) {
1537             /* unallocated */
1538             continue;
1539         }
1540
1541         if (is_active_l1) {
1542             /* get active L2 tables from cache */
1543             ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, l2_offset,
1544                     (void **)&l2_table);
1545         } else {
1546             /* load inactive L2 tables from disk */
1547             ret = bdrv_read(bs->file, l2_offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1548                     (void *)l2_table, s->cluster_sectors);
1549         }
1550         if (ret < 0) {
1551             goto fail;
1552         }
1553
1554         for (j = 0; j < s->l2_size; j++) {
1555             uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[j]);
1556             int64_t offset = l2_entry & L2E_OFFSET_MASK, cluster_index;
1557             int cluster_type = qcow2_get_cluster_type(l2_entry);
1558             bool preallocated = offset != 0;
1559
1560             if (cluster_type == QCOW2_CLUSTER_NORMAL) {
1561                 cluster_index = offset >> s->cluster_bits;
1562                 assert((cluster_index >= 0) && (cluster_index < *nb_clusters));
1563                 if ((*expanded_clusters)[cluster_index / 8] &
1564                     (1 << (cluster_index % 8))) {
1565                     /* Probably a shared L2 table; this cluster was a zero
1566                      * cluster which has been expanded, its refcount
1567                      * therefore most likely requires an update. */
1568                     ret = qcow2_update_cluster_refcount(bs, cluster_index, 1,
1569                                                         QCOW2_DISCARD_NEVER);
1570                     if (ret < 0) {
1571                         goto fail;
1572                     }
1573                     /* Since we just increased the refcount, the COPIED flag may
1574                      * no longer be set. */
1575                     l2_table[j] = cpu_to_be64(l2_entry & ~QCOW_OFLAG_COPIED);
1576                     l2_dirty = true;
1577                 }
1578                 continue;
1579             }
1580             else if (qcow2_get_cluster_type(l2_entry) != QCOW2_CLUSTER_ZERO) {
1581                 continue;
1582             }
1583
1584             if (!preallocated) {
1585                 if (!bs->backing_hd) {
1586                     /* not backed; therefore we can simply deallocate the
1587                      * cluster */
1588                     l2_table[j] = 0;
1589                     l2_dirty = true;
1590                     continue;
1591                 }
1592
1593                 offset = qcow2_alloc_clusters(bs, s->cluster_size);
1594                 if (offset < 0) {
1595                     ret = offset;
1596                     goto fail;
1597                 }
1598             }
1599
1600             ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_DEFAULT,
1601                                                 offset, s->cluster_size);
1602             if (ret < 0) {
1603                 if (!preallocated) {
1604                     qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1605                                         QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
1606                 }
1607                 goto fail;
1608             }
1609
1610             ret = bdrv_write_zeroes(bs->file, offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1611                                     s->cluster_sectors);
1612             if (ret < 0) {
1613                 if (!preallocated) {
1614                     qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1615                                         QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
1616                 }
1617                 goto fail;
1618             }
1619
1620             l2_table[j] = cpu_to_be64(offset | QCOW_OFLAG_COPIED);
1621             l2_dirty = true;
1622
1623             cluster_index = offset >> s->cluster_bits;
1624
1625             if (cluster_index >= *nb_clusters) {
1626                 uint64_t old_bitmap_size = (*nb_clusters + 7) / 8;
1627                 uint64_t new_bitmap_size;
1628                 /* The offset may lie beyond the old end of the underlying image
1629                  * file for growable files only */
1630                 assert(bs->file->growable);
1631                 *nb_clusters = size_to_clusters(s, bs->file->total_sectors *
1632                                                 BDRV_SECTOR_SIZE);
1633                 new_bitmap_size = (*nb_clusters + 7) / 8;
1634                 *expanded_clusters = g_realloc(*expanded_clusters,
1635                                                new_bitmap_size);
1636                 /* clear the newly allocated space */
1637                 memset(&(*expanded_clusters)[old_bitmap_size], 0,
1638                        new_bitmap_size - old_bitmap_size);
1639             }
1640
1641             assert((cluster_index >= 0) && (cluster_index < *nb_clusters));
1642             (*expanded_clusters)[cluster_index / 8] |= 1 << (cluster_index % 8);
1643         }
1644
1645         if (is_active_l1) {
1646             if (l2_dirty) {
1647                 qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
1648                 qcow2_cache_depends_on_flush(s->l2_table_cache);
1649             }
1650             ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **)&l2_table);
1651             if (ret < 0) {
1652                 l2_table = NULL;
1653                 goto fail;
1654             }
1655         } else {
1656             if (l2_dirty) {
1657                 ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_DEFAULT &
1658                         ~(QCOW2_OL_INACTIVE_L2 | QCOW2_OL_ACTIVE_L2), l2_offset,
1659                         s->cluster_size);
1660                 if (ret < 0) {
1661                     goto fail;
1662                 }
1663
1664                 ret = bdrv_write(bs->file, l2_offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1665                         (void *)l2_table, s->cluster_sectors);
1666                 if (ret < 0) {
1667                     goto fail;
1668                 }
1669             }
1670         }
1671     }
1672
1673     ret = 0;
1674
1675 fail:
1676     if (l2_table) {
1677         if (!is_active_l1) {
1678             qemu_vfree(l2_table);
1679         } else {
1680             if (ret < 0) {
1681                 qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **)&l2_table);
1682             } else {
1683                 ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache,
1684                         (void **)&l2_table);
1685             }
1686         }
1687     }
1688     return ret;
1689 }
1690
1691 /*
1692  * For backed images, expands all zero clusters on the image. For non-backed
1693  * images, deallocates all non-pre-allocated zero clusters (and claims the
1694  * allocation for pre-allocated ones). This is important for downgrading to a
1695  * qcow2 version which doesn't yet support metadata zero clusters.
1696  */
1697 int qcow2_expand_zero_clusters(BlockDriverState *bs)
1698 {
1699     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1700     uint64_t *l1_table = NULL;
1701     uint64_t nb_clusters;
1702     uint8_t *expanded_clusters;
1703     int ret;
1704     int i, j;
1705
1706     nb_clusters = size_to_clusters(s, bs->file->total_sectors *
1707                                    BDRV_SECTOR_SIZE);
1708     expanded_clusters = g_malloc0((nb_clusters + 7) / 8);
1709
1710     ret = expand_zero_clusters_in_l1(bs, s->l1_table, s->l1_size,
1711                                      &expanded_clusters, &nb_clusters);
1712     if (ret < 0) {
1713         goto fail;
1714     }
1715
1716     /* Inactive L1 tables may point to active L2 tables - therefore it is
1717      * necessary to flush the L2 table cache before trying to access the L2
1718      * tables pointed to by inactive L1 entries (else we might try to expand
1719      * zero clusters that have already been expanded); furthermore, it is also
1720      * necessary to empty the L2 table cache, since it may contain tables which
1721      * are now going to be modified directly on disk, bypassing the cache.
1722      * qcow2_cache_empty() does both for us. */
1723     ret = qcow2_cache_empty(bs, s->l2_table_cache);
1724     if (ret < 0) {
1725         goto fail;
1726     }
1727
1728     for (i = 0; i < s->nb_snapshots; i++) {
1729         int l1_sectors = (s->snapshots[i].l1_size * sizeof(uint64_t) +
1730                 BDRV_SECTOR_SIZE - 1) / BDRV_SECTOR_SIZE;
1731
1732         l1_table = g_realloc(l1_table, l1_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE);
1733
1734         ret = bdrv_read(bs->file, s->snapshots[i].l1_table_offset /
1735                 BDRV_SECTOR_SIZE, (void *)l1_table, l1_sectors);
1736         if (ret < 0) {
1737             goto fail;
1738         }
1739
1740         for (j = 0; j < s->snapshots[i].l1_size; j++) {
1741             be64_to_cpus(&l1_table[j]);
1742         }
1743
1744         ret = expand_zero_clusters_in_l1(bs, l1_table, s->snapshots[i].l1_size,
1745                                          &expanded_clusters, &nb_clusters);
1746         if (ret < 0) {
1747             goto fail;
1748         }
1749     }
1750
1751     ret = 0;
1752
1753 fail:
1754     g_free(expanded_clusters);
1755     g_free(l1_table);
1756     return ret;
1757 }
This page took 0.118611 seconds and 4 git commands to generate.