]> Git Repo - qemu.git/blob - block/qcow2-cluster.c
qcow2: Discard preallocated zero 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 "qemu/osdep.h"
26 #include <zlib.h>
27
28 #include "qapi/error.h"
29 #include "qemu-common.h"
30 #include "block/block_int.h"
31 #include "block/qcow2.h"
32 #include "qemu/bswap.h"
33 #include "trace.h"
34
35 int qcow2_grow_l1_table(BlockDriverState *bs, uint64_t min_size,
36                         bool exact_size)
37 {
38     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
39     int new_l1_size2, ret, i;
40     uint64_t *new_l1_table;
41     int64_t old_l1_table_offset, old_l1_size;
42     int64_t new_l1_table_offset, new_l1_size;
43     uint8_t data[12];
44
45     if (min_size <= s->l1_size)
46         return 0;
47
48     /* Do a sanity check on min_size before trying to calculate new_l1_size
49      * (this prevents overflows during the while loop for the calculation of
50      * new_l1_size) */
51     if (min_size > INT_MAX / sizeof(uint64_t)) {
52         return -EFBIG;
53     }
54
55     if (exact_size) {
56         new_l1_size = min_size;
57     } else {
58         /* Bump size up to reduce the number of times we have to grow */
59         new_l1_size = s->l1_size;
60         if (new_l1_size == 0) {
61             new_l1_size = 1;
62         }
63         while (min_size > new_l1_size) {
64             new_l1_size = (new_l1_size * 3 + 1) / 2;
65         }
66     }
67
68     QEMU_BUILD_BUG_ON(QCOW_MAX_L1_SIZE > INT_MAX);
69     if (new_l1_size > QCOW_MAX_L1_SIZE / sizeof(uint64_t)) {
70         return -EFBIG;
71     }
72
73 #ifdef DEBUG_ALLOC2
74     fprintf(stderr, "grow l1_table from %d to %" PRId64 "\n",
75             s->l1_size, new_l1_size);
76 #endif
77
78     new_l1_size2 = sizeof(uint64_t) * new_l1_size;
79     new_l1_table = qemu_try_blockalign(bs->file->bs,
80                                        align_offset(new_l1_size2, 512));
81     if (new_l1_table == NULL) {
82         return -ENOMEM;
83     }
84     memset(new_l1_table, 0, align_offset(new_l1_size2, 512));
85
86     if (s->l1_size) {
87         memcpy(new_l1_table, s->l1_table, s->l1_size * sizeof(uint64_t));
88     }
89
90     /* write new table (align to cluster) */
91     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ALLOC_TABLE);
92     new_l1_table_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, new_l1_size2);
93     if (new_l1_table_offset < 0) {
94         qemu_vfree(new_l1_table);
95         return new_l1_table_offset;
96     }
97
98     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
99     if (ret < 0) {
100         goto fail;
101     }
102
103     /* the L1 position has not yet been updated, so these clusters must
104      * indeed be completely free */
105     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, 0, new_l1_table_offset,
106                                         new_l1_size2);
107     if (ret < 0) {
108         goto fail;
109     }
110
111     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_WRITE_TABLE);
112     for(i = 0; i < s->l1_size; i++)
113         new_l1_table[i] = cpu_to_be64(new_l1_table[i]);
114     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, new_l1_table_offset,
115                            new_l1_table, new_l1_size2);
116     if (ret < 0)
117         goto fail;
118     for(i = 0; i < s->l1_size; i++)
119         new_l1_table[i] = be64_to_cpu(new_l1_table[i]);
120
121     /* set new table */
122     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ACTIVATE_TABLE);
123     stl_be_p(data, new_l1_size);
124     stq_be_p(data + 4, new_l1_table_offset);
125     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, offsetof(QCowHeader, l1_size),
126                            data, sizeof(data));
127     if (ret < 0) {
128         goto fail;
129     }
130     qemu_vfree(s->l1_table);
131     old_l1_table_offset = s->l1_table_offset;
132     s->l1_table_offset = new_l1_table_offset;
133     s->l1_table = new_l1_table;
134     old_l1_size = s->l1_size;
135     s->l1_size = new_l1_size;
136     qcow2_free_clusters(bs, old_l1_table_offset, old_l1_size * sizeof(uint64_t),
137                         QCOW2_DISCARD_OTHER);
138     return 0;
139  fail:
140     qemu_vfree(new_l1_table);
141     qcow2_free_clusters(bs, new_l1_table_offset, new_l1_size2,
142                         QCOW2_DISCARD_OTHER);
143     return ret;
144 }
145
146 /*
147  * l2_load
148  *
149  * Loads a L2 table into memory. If the table is in the cache, the cache
150  * is used; otherwise the L2 table is loaded from the image file.
151  *
152  * Returns a pointer to the L2 table on success, or NULL if the read from
153  * the image file failed.
154  */
155
156 static int l2_load(BlockDriverState *bs, uint64_t l2_offset,
157     uint64_t **l2_table)
158 {
159     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
160
161     return qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, l2_offset,
162                            (void **)l2_table);
163 }
164
165 /*
166  * Writes one sector of the L1 table to the disk (can't update single entries
167  * and we really don't want bdrv_pread to perform a read-modify-write)
168  */
169 #define L1_ENTRIES_PER_SECTOR (512 / 8)
170 int qcow2_write_l1_entry(BlockDriverState *bs, int l1_index)
171 {
172     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
173     uint64_t buf[L1_ENTRIES_PER_SECTOR] = { 0 };
174     int l1_start_index;
175     int i, ret;
176
177     l1_start_index = l1_index & ~(L1_ENTRIES_PER_SECTOR - 1);
178     for (i = 0; i < L1_ENTRIES_PER_SECTOR && l1_start_index + i < s->l1_size;
179          i++)
180     {
181         buf[i] = cpu_to_be64(s->l1_table[l1_start_index + i]);
182     }
183
184     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_ACTIVE_L1,
185             s->l1_table_offset + 8 * l1_start_index, sizeof(buf));
186     if (ret < 0) {
187         return ret;
188     }
189
190     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_UPDATE);
191     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file,
192                            s->l1_table_offset + 8 * l1_start_index,
193                            buf, sizeof(buf));
194     if (ret < 0) {
195         return ret;
196     }
197
198     return 0;
199 }
200
201 /*
202  * l2_allocate
203  *
204  * Allocate a new l2 entry in the file. If l1_index points to an already
205  * used entry in the L2 table (i.e. we are doing a copy on write for the L2
206  * table) copy the contents of the old L2 table into the newly allocated one.
207  * Otherwise the new table is initialized with zeros.
208  *
209  */
210
211 static int l2_allocate(BlockDriverState *bs, int l1_index, uint64_t **table)
212 {
213     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
214     uint64_t old_l2_offset;
215     uint64_t *l2_table = NULL;
216     int64_t l2_offset;
217     int ret;
218
219     old_l2_offset = s->l1_table[l1_index];
220
221     trace_qcow2_l2_allocate(bs, l1_index);
222
223     /* allocate a new l2 entry */
224
225     l2_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
226     if (l2_offset < 0) {
227         ret = l2_offset;
228         goto fail;
229     }
230
231     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
232     if (ret < 0) {
233         goto fail;
234     }
235
236     /* allocate a new entry in the l2 cache */
237
238     trace_qcow2_l2_allocate_get_empty(bs, l1_index);
239     ret = qcow2_cache_get_empty(bs, s->l2_table_cache, l2_offset, (void**) table);
240     if (ret < 0) {
241         goto fail;
242     }
243
244     l2_table = *table;
245
246     if ((old_l2_offset & L1E_OFFSET_MASK) == 0) {
247         /* if there was no old l2 table, clear the new table */
248         memset(l2_table, 0, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
249     } else {
250         uint64_t* old_table;
251
252         /* if there was an old l2 table, read it from the disk */
253         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_COW_READ);
254         ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache,
255             old_l2_offset & L1E_OFFSET_MASK,
256             (void**) &old_table);
257         if (ret < 0) {
258             goto fail;
259         }
260
261         memcpy(l2_table, old_table, s->cluster_size);
262
263         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **) &old_table);
264     }
265
266     /* write the l2 table to the file */
267     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_WRITE);
268
269     trace_qcow2_l2_allocate_write_l2(bs, l1_index);
270     qcow2_cache_entry_mark_dirty(bs, s->l2_table_cache, l2_table);
271     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->l2_table_cache);
272     if (ret < 0) {
273         goto fail;
274     }
275
276     /* update the L1 entry */
277     trace_qcow2_l2_allocate_write_l1(bs, l1_index);
278     s->l1_table[l1_index] = l2_offset | QCOW_OFLAG_COPIED;
279     ret = qcow2_write_l1_entry(bs, l1_index);
280     if (ret < 0) {
281         goto fail;
282     }
283
284     *table = l2_table;
285     trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, 0);
286     return 0;
287
288 fail:
289     trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, ret);
290     if (l2_table != NULL) {
291         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) table);
292     }
293     s->l1_table[l1_index] = old_l2_offset;
294     if (l2_offset > 0) {
295         qcow2_free_clusters(bs, l2_offset, s->l2_size * sizeof(uint64_t),
296                             QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
297     }
298     return ret;
299 }
300
301 /*
302  * Checks how many clusters in a given L2 table are contiguous in the image
303  * file. As soon as one of the flags in the bitmask stop_flags changes compared
304  * to the first cluster, the search is stopped and the cluster is not counted
305  * as contiguous. (This allows it, for example, to stop at the first compressed
306  * cluster which may require a different handling)
307  */
308 static int count_contiguous_clusters(int nb_clusters, int cluster_size,
309         uint64_t *l2_table, uint64_t stop_flags)
310 {
311     int i;
312     int first_cluster_type;
313     uint64_t mask = stop_flags | L2E_OFFSET_MASK | QCOW_OFLAG_COMPRESSED;
314     uint64_t first_entry = be64_to_cpu(l2_table[0]);
315     uint64_t offset = first_entry & mask;
316
317     if (!offset) {
318         return 0;
319     }
320
321     /* must be allocated */
322     first_cluster_type = qcow2_get_cluster_type(first_entry);
323     assert(first_cluster_type == QCOW2_CLUSTER_NORMAL ||
324            (first_cluster_type == QCOW2_CLUSTER_ZERO &&
325             (first_entry & L2E_OFFSET_MASK) != 0));
326
327     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
328         uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[i]) & mask;
329         if (offset + (uint64_t) i * cluster_size != l2_entry) {
330             break;
331         }
332     }
333
334         return i;
335 }
336
337 static int count_contiguous_clusters_by_type(int nb_clusters,
338                                              uint64_t *l2_table,
339                                              int wanted_type)
340 {
341     int i;
342
343     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
344         int type = qcow2_get_cluster_type(be64_to_cpu(l2_table[i]));
345
346         if (type != wanted_type) {
347             break;
348         }
349     }
350
351     return i;
352 }
353
354 /* The crypt function is compatible with the linux cryptoloop
355    algorithm for < 4 GB images. NOTE: out_buf == in_buf is
356    supported */
357 int qcow2_encrypt_sectors(BDRVQcow2State *s, int64_t sector_num,
358                           uint8_t *out_buf, const uint8_t *in_buf,
359                           int nb_sectors, bool enc,
360                           Error **errp)
361 {
362     union {
363         uint64_t ll[2];
364         uint8_t b[16];
365     } ivec;
366     int i;
367     int ret;
368
369     for(i = 0; i < nb_sectors; i++) {
370         ivec.ll[0] = cpu_to_le64(sector_num);
371         ivec.ll[1] = 0;
372         if (qcrypto_cipher_setiv(s->cipher,
373                                  ivec.b, G_N_ELEMENTS(ivec.b),
374                                  errp) < 0) {
375             return -1;
376         }
377         if (enc) {
378             ret = qcrypto_cipher_encrypt(s->cipher,
379                                          in_buf,
380                                          out_buf,
381                                          512,
382                                          errp);
383         } else {
384             ret = qcrypto_cipher_decrypt(s->cipher,
385                                          in_buf,
386                                          out_buf,
387                                          512,
388                                          errp);
389         }
390         if (ret < 0) {
391             return -1;
392         }
393         sector_num++;
394         in_buf += 512;
395         out_buf += 512;
396     }
397     return 0;
398 }
399
400 static int coroutine_fn do_perform_cow(BlockDriverState *bs,
401                                        uint64_t src_cluster_offset,
402                                        uint64_t cluster_offset,
403                                        int offset_in_cluster,
404                                        int bytes)
405 {
406     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
407     QEMUIOVector qiov;
408     struct iovec iov;
409     int ret;
410
411     iov.iov_len = bytes;
412     iov.iov_base = qemu_try_blockalign(bs, iov.iov_len);
413     if (iov.iov_base == NULL) {
414         return -ENOMEM;
415     }
416
417     qemu_iovec_init_external(&qiov, &iov, 1);
418
419     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_READ);
420
421     if (!bs->drv) {
422         ret = -ENOMEDIUM;
423         goto out;
424     }
425
426     /* Call .bdrv_co_readv() directly instead of using the public block-layer
427      * interface.  This avoids double I/O throttling and request tracking,
428      * which can lead to deadlock when block layer copy-on-read is enabled.
429      */
430     ret = bs->drv->bdrv_co_preadv(bs, src_cluster_offset + offset_in_cluster,
431                                   bytes, &qiov, 0);
432     if (ret < 0) {
433         goto out;
434     }
435
436     if (bs->encrypted) {
437         Error *err = NULL;
438         int64_t sector = (src_cluster_offset + offset_in_cluster)
439                          >> BDRV_SECTOR_BITS;
440         assert(s->cipher);
441         assert((offset_in_cluster & ~BDRV_SECTOR_MASK) == 0);
442         assert((bytes & ~BDRV_SECTOR_MASK) == 0);
443         if (qcow2_encrypt_sectors(s, sector, iov.iov_base, iov.iov_base,
444                                   bytes >> BDRV_SECTOR_BITS, true, &err) < 0) {
445             ret = -EIO;
446             error_free(err);
447             goto out;
448         }
449     }
450
451     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, 0,
452             cluster_offset + offset_in_cluster, bytes);
453     if (ret < 0) {
454         goto out;
455     }
456
457     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_WRITE);
458     ret = bdrv_co_pwritev(bs->file, cluster_offset + offset_in_cluster,
459                           bytes, &qiov, 0);
460     if (ret < 0) {
461         goto out;
462     }
463
464     ret = 0;
465 out:
466     qemu_vfree(iov.iov_base);
467     return ret;
468 }
469
470
471 /*
472  * get_cluster_offset
473  *
474  * For a given offset of the virtual disk, find the cluster type and offset in
475  * the qcow2 file. The offset is stored in *cluster_offset.
476  *
477  * On entry, *bytes is the maximum number of contiguous bytes starting at
478  * offset that we are interested in.
479  *
480  * On exit, *bytes is the number of bytes starting at offset that have the same
481  * cluster type and (if applicable) are stored contiguously in the image file.
482  * Compressed clusters are always returned one by one.
483  *
484  * Returns the cluster type (QCOW2_CLUSTER_*) on success, -errno in error
485  * cases.
486  */
487 int qcow2_get_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
488                              unsigned int *bytes, uint64_t *cluster_offset)
489 {
490     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
491     unsigned int l2_index;
492     uint64_t l1_index, l2_offset, *l2_table;
493     int l1_bits, c;
494     unsigned int offset_in_cluster;
495     uint64_t bytes_available, bytes_needed, nb_clusters;
496     int ret;
497
498     offset_in_cluster = offset_into_cluster(s, offset);
499     bytes_needed = (uint64_t) *bytes + offset_in_cluster;
500
501     l1_bits = s->l2_bits + s->cluster_bits;
502
503     /* compute how many bytes there are between the start of the cluster
504      * containing offset and the end of the l1 entry */
505     bytes_available = (1ULL << l1_bits) - (offset & ((1ULL << l1_bits) - 1))
506                     + offset_in_cluster;
507
508     if (bytes_needed > bytes_available) {
509         bytes_needed = bytes_available;
510     }
511
512     *cluster_offset = 0;
513
514     /* seek to the l2 offset in the l1 table */
515
516     l1_index = offset >> l1_bits;
517     if (l1_index >= s->l1_size) {
518         ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
519         goto out;
520     }
521
522     l2_offset = s->l1_table[l1_index] & L1E_OFFSET_MASK;
523     if (!l2_offset) {
524         ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
525         goto out;
526     }
527
528     if (offset_into_cluster(s, l2_offset)) {
529         qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "L2 table offset %#" PRIx64
530                                 " unaligned (L1 index: %#" PRIx64 ")",
531                                 l2_offset, l1_index);
532         return -EIO;
533     }
534
535     /* load the l2 table in memory */
536
537     ret = l2_load(bs, l2_offset, &l2_table);
538     if (ret < 0) {
539         return ret;
540     }
541
542     /* find the cluster offset for the given disk offset */
543
544     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
545     *cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
546
547     nb_clusters = size_to_clusters(s, bytes_needed);
548     /* bytes_needed <= *bytes + offset_in_cluster, both of which are unsigned
549      * integers; the minimum cluster size is 512, so this assertion is always
550      * true */
551     assert(nb_clusters <= INT_MAX);
552
553     ret = qcow2_get_cluster_type(*cluster_offset);
554     switch (ret) {
555     case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
556         /* Compressed clusters can only be processed one by one */
557         c = 1;
558         *cluster_offset &= L2E_COMPRESSED_OFFSET_SIZE_MASK;
559         break;
560     case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
561         if (s->qcow_version < 3) {
562             qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "Zero cluster entry found"
563                                     " in pre-v3 image (L2 offset: %#" PRIx64
564                                     ", L2 index: %#x)", l2_offset, l2_index);
565             ret = -EIO;
566             goto fail;
567         }
568         c = count_contiguous_clusters_by_type(nb_clusters, &l2_table[l2_index],
569                                               QCOW2_CLUSTER_ZERO);
570         *cluster_offset = 0;
571         break;
572     case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
573         /* how many empty clusters ? */
574         c = count_contiguous_clusters_by_type(nb_clusters, &l2_table[l2_index],
575                                               QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED);
576         *cluster_offset = 0;
577         break;
578     case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
579         /* how many allocated clusters ? */
580         c = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
581                 &l2_table[l2_index], QCOW_OFLAG_ZERO);
582         *cluster_offset &= L2E_OFFSET_MASK;
583         if (offset_into_cluster(s, *cluster_offset)) {
584             qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "Data cluster offset %#"
585                                     PRIx64 " unaligned (L2 offset: %#" PRIx64
586                                     ", L2 index: %#x)", *cluster_offset,
587                                     l2_offset, l2_index);
588             ret = -EIO;
589             goto fail;
590         }
591         break;
592     default:
593         abort();
594     }
595
596     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
597
598     bytes_available = (int64_t)c * s->cluster_size;
599
600 out:
601     if (bytes_available > bytes_needed) {
602         bytes_available = bytes_needed;
603     }
604
605     /* bytes_available <= bytes_needed <= *bytes + offset_in_cluster;
606      * subtracting offset_in_cluster will therefore definitely yield something
607      * not exceeding UINT_MAX */
608     assert(bytes_available - offset_in_cluster <= UINT_MAX);
609     *bytes = bytes_available - offset_in_cluster;
610
611     return ret;
612
613 fail:
614     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **)&l2_table);
615     return ret;
616 }
617
618 /*
619  * get_cluster_table
620  *
621  * for a given disk offset, load (and allocate if needed)
622  * the l2 table.
623  *
624  * the l2 table offset in the qcow2 file and the cluster index
625  * in the l2 table are given to the caller.
626  *
627  * Returns 0 on success, -errno in failure case
628  */
629 static int get_cluster_table(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
630                              uint64_t **new_l2_table,
631                              int *new_l2_index)
632 {
633     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
634     unsigned int l2_index;
635     uint64_t l1_index, l2_offset;
636     uint64_t *l2_table = NULL;
637     int ret;
638
639     /* seek to the l2 offset in the l1 table */
640
641     l1_index = offset >> (s->l2_bits + s->cluster_bits);
642     if (l1_index >= s->l1_size) {
643         ret = qcow2_grow_l1_table(bs, l1_index + 1, false);
644         if (ret < 0) {
645             return ret;
646         }
647     }
648
649     assert(l1_index < s->l1_size);
650     l2_offset = s->l1_table[l1_index] & L1E_OFFSET_MASK;
651     if (offset_into_cluster(s, l2_offset)) {
652         qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "L2 table offset %#" PRIx64
653                                 " unaligned (L1 index: %#" PRIx64 ")",
654                                 l2_offset, l1_index);
655         return -EIO;
656     }
657
658     /* seek the l2 table of the given l2 offset */
659
660     if (s->l1_table[l1_index] & QCOW_OFLAG_COPIED) {
661         /* load the l2 table in memory */
662         ret = l2_load(bs, l2_offset, &l2_table);
663         if (ret < 0) {
664             return ret;
665         }
666     } else {
667         /* First allocate a new L2 table (and do COW if needed) */
668         ret = l2_allocate(bs, l1_index, &l2_table);
669         if (ret < 0) {
670             return ret;
671         }
672
673         /* Then decrease the refcount of the old table */
674         if (l2_offset) {
675             qcow2_free_clusters(bs, l2_offset, s->l2_size * sizeof(uint64_t),
676                                 QCOW2_DISCARD_OTHER);
677         }
678     }
679
680     /* find the cluster offset for the given disk offset */
681
682     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
683
684     *new_l2_table = l2_table;
685     *new_l2_index = l2_index;
686
687     return 0;
688 }
689
690 /*
691  * alloc_compressed_cluster_offset
692  *
693  * For a given offset of the disk image, return cluster offset in
694  * qcow2 file.
695  *
696  * If the offset is not found, allocate a new compressed cluster.
697  *
698  * Return the cluster offset if successful,
699  * Return 0, otherwise.
700  *
701  */
702
703 uint64_t qcow2_alloc_compressed_cluster_offset(BlockDriverState *bs,
704                                                uint64_t offset,
705                                                int compressed_size)
706 {
707     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
708     int l2_index, ret;
709     uint64_t *l2_table;
710     int64_t cluster_offset;
711     int nb_csectors;
712
713     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
714     if (ret < 0) {
715         return 0;
716     }
717
718     /* Compression can't overwrite anything. Fail if the cluster was already
719      * allocated. */
720     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
721     if (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK) {
722         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
723         return 0;
724     }
725
726     cluster_offset = qcow2_alloc_bytes(bs, compressed_size);
727     if (cluster_offset < 0) {
728         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
729         return 0;
730     }
731
732     nb_csectors = ((cluster_offset + compressed_size - 1) >> 9) -
733                   (cluster_offset >> 9);
734
735     cluster_offset |= QCOW_OFLAG_COMPRESSED |
736                       ((uint64_t)nb_csectors << s->csize_shift);
737
738     /* update L2 table */
739
740     /* compressed clusters never have the copied flag */
741
742     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_UPDATE_COMPRESSED);
743     qcow2_cache_entry_mark_dirty(bs, s->l2_table_cache, l2_table);
744     l2_table[l2_index] = cpu_to_be64(cluster_offset);
745     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **) &l2_table);
746
747     return cluster_offset;
748 }
749
750 static int perform_cow(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m, Qcow2COWRegion *r)
751 {
752     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
753     int ret;
754
755     if (r->nb_bytes == 0) {
756         return 0;
757     }
758
759     qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
760     ret = do_perform_cow(bs, m->offset, m->alloc_offset, r->offset, r->nb_bytes);
761     qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
762
763     if (ret < 0) {
764         return ret;
765     }
766
767     /*
768      * Before we update the L2 table to actually point to the new cluster, we
769      * need to be sure that the refcounts have been increased and COW was
770      * handled.
771      */
772     qcow2_cache_depends_on_flush(s->l2_table_cache);
773
774     return 0;
775 }
776
777 int qcow2_alloc_cluster_link_l2(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m)
778 {
779     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
780     int i, j = 0, l2_index, ret;
781     uint64_t *old_cluster, *l2_table;
782     uint64_t cluster_offset = m->alloc_offset;
783
784     trace_qcow2_cluster_link_l2(qemu_coroutine_self(), m->nb_clusters);
785     assert(m->nb_clusters > 0);
786
787     old_cluster = g_try_new(uint64_t, m->nb_clusters);
788     if (old_cluster == NULL) {
789         ret = -ENOMEM;
790         goto err;
791     }
792
793     /* copy content of unmodified sectors */
794     ret = perform_cow(bs, m, &m->cow_start);
795     if (ret < 0) {
796         goto err;
797     }
798
799     ret = perform_cow(bs, m, &m->cow_end);
800     if (ret < 0) {
801         goto err;
802     }
803
804     /* Update L2 table. */
805     if (s->use_lazy_refcounts) {
806         qcow2_mark_dirty(bs);
807     }
808     if (qcow2_need_accurate_refcounts(s)) {
809         qcow2_cache_set_dependency(bs, s->l2_table_cache,
810                                    s->refcount_block_cache);
811     }
812
813     ret = get_cluster_table(bs, m->offset, &l2_table, &l2_index);
814     if (ret < 0) {
815         goto err;
816     }
817     qcow2_cache_entry_mark_dirty(bs, s->l2_table_cache, l2_table);
818
819     assert(l2_index + m->nb_clusters <= s->l2_size);
820     for (i = 0; i < m->nb_clusters; i++) {
821         /* if two concurrent writes happen to the same unallocated cluster
822          * each write allocates separate cluster and writes data concurrently.
823          * The first one to complete updates l2 table with pointer to its
824          * cluster the second one has to do RMW (which is done above by
825          * perform_cow()), update l2 table with its cluster pointer and free
826          * old cluster. This is what this loop does */
827         if (l2_table[l2_index + i] != 0) {
828             old_cluster[j++] = l2_table[l2_index + i];
829         }
830
831         l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64((cluster_offset +
832                     (i << s->cluster_bits)) | QCOW_OFLAG_COPIED);
833      }
834
835
836     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **) &l2_table);
837
838     /*
839      * If this was a COW, we need to decrease the refcount of the old cluster.
840      *
841      * Don't discard clusters that reach a refcount of 0 (e.g. compressed
842      * clusters), the next write will reuse them anyway.
843      */
844     if (!m->keep_old_clusters && j != 0) {
845         for (i = 0; i < j; i++) {
846             qcow2_free_any_clusters(bs, be64_to_cpu(old_cluster[i]), 1,
847                                     QCOW2_DISCARD_NEVER);
848         }
849     }
850
851     ret = 0;
852 err:
853     g_free(old_cluster);
854     return ret;
855  }
856
857 /*
858  * Returns the number of contiguous clusters that can be used for an allocating
859  * write, but require COW to be performed (this includes yet unallocated space,
860  * which must copy from the backing file)
861  */
862 static int count_cow_clusters(BDRVQcow2State *s, int nb_clusters,
863     uint64_t *l2_table, int l2_index)
864 {
865     int i;
866
867     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
868         uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
869         int cluster_type = qcow2_get_cluster_type(l2_entry);
870
871         switch(cluster_type) {
872         case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
873             if (l2_entry & QCOW_OFLAG_COPIED) {
874                 goto out;
875             }
876             break;
877         case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
878         case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
879         case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
880             break;
881         default:
882             abort();
883         }
884     }
885
886 out:
887     assert(i <= nb_clusters);
888     return i;
889 }
890
891 /*
892  * Check if there already is an AIO write request in flight which allocates
893  * the same cluster. In this case we need to wait until the previous
894  * request has completed and updated the L2 table accordingly.
895  *
896  * Returns:
897  *   0       if there was no dependency. *cur_bytes indicates the number of
898  *           bytes from guest_offset that can be read before the next
899  *           dependency must be processed (or the request is complete)
900  *
901  *   -EAGAIN if we had to wait for another request, previously gathered
902  *           information on cluster allocation may be invalid now. The caller
903  *           must start over anyway, so consider *cur_bytes undefined.
904  */
905 static int handle_dependencies(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
906     uint64_t *cur_bytes, QCowL2Meta **m)
907 {
908     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
909     QCowL2Meta *old_alloc;
910     uint64_t bytes = *cur_bytes;
911
912     QLIST_FOREACH(old_alloc, &s->cluster_allocs, next_in_flight) {
913
914         uint64_t start = guest_offset;
915         uint64_t end = start + bytes;
916         uint64_t old_start = l2meta_cow_start(old_alloc);
917         uint64_t old_end = l2meta_cow_end(old_alloc);
918
919         if (end <= old_start || start >= old_end) {
920             /* No intersection */
921         } else {
922             if (start < old_start) {
923                 /* Stop at the start of a running allocation */
924                 bytes = old_start - start;
925             } else {
926                 bytes = 0;
927             }
928
929             /* Stop if already an l2meta exists. After yielding, it wouldn't
930              * be valid any more, so we'd have to clean up the old L2Metas
931              * and deal with requests depending on them before starting to
932              * gather new ones. Not worth the trouble. */
933             if (bytes == 0 && *m) {
934                 *cur_bytes = 0;
935                 return 0;
936             }
937
938             if (bytes == 0) {
939                 /* Wait for the dependency to complete. We need to recheck
940                  * the free/allocated clusters when we continue. */
941                 qemu_co_queue_wait(&old_alloc->dependent_requests, &s->lock);
942                 return -EAGAIN;
943             }
944         }
945     }
946
947     /* Make sure that existing clusters and new allocations are only used up to
948      * the next dependency if we shortened the request above */
949     *cur_bytes = bytes;
950
951     return 0;
952 }
953
954 /*
955  * Checks how many already allocated clusters that don't require a copy on
956  * write there are at the given guest_offset (up to *bytes). If
957  * *host_offset is not zero, only physically contiguous clusters beginning at
958  * this host offset are counted.
959  *
960  * Note that guest_offset may not be cluster aligned. In this case, the
961  * returned *host_offset points to exact byte referenced by guest_offset and
962  * therefore isn't cluster aligned as well.
963  *
964  * Returns:
965  *   0:     if no allocated clusters are available at the given offset.
966  *          *bytes is normally unchanged. It is set to 0 if the cluster
967  *          is allocated and doesn't need COW, but doesn't have the right
968  *          physical offset.
969  *
970  *   1:     if allocated clusters that don't require a COW are available at
971  *          the requested offset. *bytes may have decreased and describes
972  *          the length of the area that can be written to.
973  *
974  *  -errno: in error cases
975  */
976 static int handle_copied(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
977     uint64_t *host_offset, uint64_t *bytes, QCowL2Meta **m)
978 {
979     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
980     int l2_index;
981     uint64_t cluster_offset;
982     uint64_t *l2_table;
983     uint64_t nb_clusters;
984     unsigned int keep_clusters;
985     int ret;
986
987     trace_qcow2_handle_copied(qemu_coroutine_self(), guest_offset, *host_offset,
988                               *bytes);
989
990     assert(*host_offset == 0 ||    offset_into_cluster(s, guest_offset)
991                                 == offset_into_cluster(s, *host_offset));
992
993     /*
994      * Calculate the number of clusters to look for. We stop at L2 table
995      * boundaries to keep things simple.
996      */
997     nb_clusters =
998         size_to_clusters(s, offset_into_cluster(s, guest_offset) + *bytes);
999
1000     l2_index = offset_to_l2_index(s, guest_offset);
1001     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1002     assert(nb_clusters <= INT_MAX);
1003
1004     /* Find L2 entry for the first involved cluster */
1005     ret = get_cluster_table(bs, guest_offset, &l2_table, &l2_index);
1006     if (ret < 0) {
1007         return ret;
1008     }
1009
1010     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
1011
1012     /* Check how many clusters are already allocated and don't need COW */
1013     if (qcow2_get_cluster_type(cluster_offset) == QCOW2_CLUSTER_NORMAL
1014         && (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COPIED))
1015     {
1016         /* If a specific host_offset is required, check it */
1017         bool offset_matches =
1018             (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK) == *host_offset;
1019
1020         if (offset_into_cluster(s, cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK)) {
1021             qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "Data cluster offset "
1022                                     "%#llx unaligned (guest offset: %#" PRIx64
1023                                     ")", cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK,
1024                                     guest_offset);
1025             ret = -EIO;
1026             goto out;
1027         }
1028
1029         if (*host_offset != 0 && !offset_matches) {
1030             *bytes = 0;
1031             ret = 0;
1032             goto out;
1033         }
1034
1035         /* We keep all QCOW_OFLAG_COPIED clusters */
1036         keep_clusters =
1037             count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
1038                                       &l2_table[l2_index],
1039                                       QCOW_OFLAG_COPIED | QCOW_OFLAG_ZERO);
1040         assert(keep_clusters <= nb_clusters);
1041
1042         *bytes = MIN(*bytes,
1043                  keep_clusters * s->cluster_size
1044                  - offset_into_cluster(s, guest_offset));
1045
1046         ret = 1;
1047     } else {
1048         ret = 0;
1049     }
1050
1051     /* Cleanup */
1052 out:
1053     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **) &l2_table);
1054
1055     /* Only return a host offset if we actually made progress. Otherwise we
1056      * would make requirements for handle_alloc() that it can't fulfill */
1057     if (ret > 0) {
1058         *host_offset = (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK)
1059                      + offset_into_cluster(s, guest_offset);
1060     }
1061
1062     return ret;
1063 }
1064
1065 /*
1066  * Allocates new clusters for the given guest_offset.
1067  *
1068  * At most *nb_clusters are allocated, and on return *nb_clusters is updated to
1069  * contain the number of clusters that have been allocated and are contiguous
1070  * in the image file.
1071  *
1072  * If *host_offset is non-zero, it specifies the offset in the image file at
1073  * which the new clusters must start. *nb_clusters can be 0 on return in this
1074  * case if the cluster at host_offset is already in use. If *host_offset is
1075  * zero, the clusters can be allocated anywhere in the image file.
1076  *
1077  * *host_offset is updated to contain the offset into the image file at which
1078  * the first allocated cluster starts.
1079  *
1080  * Return 0 on success and -errno in error cases. -EAGAIN means that the
1081  * function has been waiting for another request and the allocation must be
1082  * restarted, but the whole request should not be failed.
1083  */
1084 static int do_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
1085                                    uint64_t *host_offset, uint64_t *nb_clusters)
1086 {
1087     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1088
1089     trace_qcow2_do_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), guest_offset,
1090                                          *host_offset, *nb_clusters);
1091
1092     /* Allocate new clusters */
1093     trace_qcow2_cluster_alloc_phys(qemu_coroutine_self());
1094     if (*host_offset == 0) {
1095         int64_t cluster_offset =
1096             qcow2_alloc_clusters(bs, *nb_clusters * s->cluster_size);
1097         if (cluster_offset < 0) {
1098             return cluster_offset;
1099         }
1100         *host_offset = cluster_offset;
1101         return 0;
1102     } else {
1103         int64_t ret = qcow2_alloc_clusters_at(bs, *host_offset, *nb_clusters);
1104         if (ret < 0) {
1105             return ret;
1106         }
1107         *nb_clusters = ret;
1108         return 0;
1109     }
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Allocates new clusters for an area that either is yet unallocated or needs a
1114  * copy on write. If *host_offset is non-zero, clusters are only allocated if
1115  * the new allocation can match the specified host offset.
1116  *
1117  * Note that guest_offset may not be cluster aligned. In this case, the
1118  * returned *host_offset points to exact byte referenced by guest_offset and
1119  * therefore isn't cluster aligned as well.
1120  *
1121  * Returns:
1122  *   0:     if no clusters could be allocated. *bytes is set to 0,
1123  *          *host_offset is left unchanged.
1124  *
1125  *   1:     if new clusters were allocated. *bytes may be decreased if the
1126  *          new allocation doesn't cover all of the requested area.
1127  *          *host_offset is updated to contain the host offset of the first
1128  *          newly allocated cluster.
1129  *
1130  *  -errno: in error cases
1131  */
1132 static int handle_alloc(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
1133     uint64_t *host_offset, uint64_t *bytes, QCowL2Meta **m)
1134 {
1135     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1136     int l2_index;
1137     uint64_t *l2_table;
1138     uint64_t entry;
1139     uint64_t nb_clusters;
1140     int ret;
1141     bool keep_old_clusters = false;
1142
1143     uint64_t alloc_cluster_offset = 0;
1144
1145     trace_qcow2_handle_alloc(qemu_coroutine_self(), guest_offset, *host_offset,
1146                              *bytes);
1147     assert(*bytes > 0);
1148
1149     /*
1150      * Calculate the number of clusters to look for. We stop at L2 table
1151      * boundaries to keep things simple.
1152      */
1153     nb_clusters =
1154         size_to_clusters(s, offset_into_cluster(s, guest_offset) + *bytes);
1155
1156     l2_index = offset_to_l2_index(s, guest_offset);
1157     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1158     assert(nb_clusters <= INT_MAX);
1159
1160     /* Find L2 entry for the first involved cluster */
1161     ret = get_cluster_table(bs, guest_offset, &l2_table, &l2_index);
1162     if (ret < 0) {
1163         return ret;
1164     }
1165
1166     entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
1167
1168     /* For the moment, overwrite compressed clusters one by one */
1169     if (entry & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
1170         nb_clusters = 1;
1171     } else {
1172         nb_clusters = count_cow_clusters(s, nb_clusters, l2_table, l2_index);
1173     }
1174
1175     /* This function is only called when there were no non-COW clusters, so if
1176      * we can't find any unallocated or COW clusters either, something is
1177      * wrong with our code. */
1178     assert(nb_clusters > 0);
1179
1180     if (qcow2_get_cluster_type(entry) == QCOW2_CLUSTER_ZERO &&
1181         (entry & L2E_OFFSET_MASK) != 0 && (entry & QCOW_OFLAG_COPIED) &&
1182         (!*host_offset ||
1183          start_of_cluster(s, *host_offset) == (entry & L2E_OFFSET_MASK)))
1184     {
1185         /* Try to reuse preallocated zero clusters; contiguous normal clusters
1186          * would be fine, too, but count_cow_clusters() above has limited
1187          * nb_clusters already to a range of COW clusters */
1188         int preallocated_nb_clusters =
1189             count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
1190                                       &l2_table[l2_index], QCOW_OFLAG_COPIED);
1191         assert(preallocated_nb_clusters > 0);
1192
1193         nb_clusters = preallocated_nb_clusters;
1194         alloc_cluster_offset = entry & L2E_OFFSET_MASK;
1195
1196         /* We want to reuse these clusters, so qcow2_alloc_cluster_link_l2()
1197          * should not free them. */
1198         keep_old_clusters = true;
1199     }
1200
1201     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **) &l2_table);
1202
1203     if (!alloc_cluster_offset) {
1204         /* Allocate, if necessary at a given offset in the image file */
1205         alloc_cluster_offset = start_of_cluster(s, *host_offset);
1206         ret = do_alloc_cluster_offset(bs, guest_offset, &alloc_cluster_offset,
1207                                       &nb_clusters);
1208         if (ret < 0) {
1209             goto fail;
1210         }
1211
1212         /* Can't extend contiguous allocation */
1213         if (nb_clusters == 0) {
1214             *bytes = 0;
1215             return 0;
1216         }
1217
1218         /* !*host_offset would overwrite the image header and is reserved for
1219          * "no host offset preferred". If 0 was a valid host offset, it'd
1220          * trigger the following overlap check; do that now to avoid having an
1221          * invalid value in *host_offset. */
1222         if (!alloc_cluster_offset) {
1223             ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, 0, alloc_cluster_offset,
1224                                                 nb_clusters * s->cluster_size);
1225             assert(ret < 0);
1226             goto fail;
1227         }
1228     }
1229
1230     /*
1231      * Save info needed for meta data update.
1232      *
1233      * requested_bytes: Number of bytes from the start of the first
1234      * newly allocated cluster to the end of the (possibly shortened
1235      * before) write request.
1236      *
1237      * avail_bytes: Number of bytes from the start of the first
1238      * newly allocated to the end of the last newly allocated cluster.
1239      *
1240      * nb_bytes: The number of bytes from the start of the first
1241      * newly allocated cluster to the end of the area that the write
1242      * request actually writes to (excluding COW at the end)
1243      */
1244     uint64_t requested_bytes = *bytes + offset_into_cluster(s, guest_offset);
1245     int avail_bytes = MIN(INT_MAX, nb_clusters << s->cluster_bits);
1246     int nb_bytes = MIN(requested_bytes, avail_bytes);
1247     QCowL2Meta *old_m = *m;
1248
1249     *m = g_malloc0(sizeof(**m));
1250
1251     **m = (QCowL2Meta) {
1252         .next           = old_m,
1253
1254         .alloc_offset   = alloc_cluster_offset,
1255         .offset         = start_of_cluster(s, guest_offset),
1256         .nb_clusters    = nb_clusters,
1257
1258         .keep_old_clusters  = keep_old_clusters,
1259
1260         .cow_start = {
1261             .offset     = 0,
1262             .nb_bytes   = offset_into_cluster(s, guest_offset),
1263         },
1264         .cow_end = {
1265             .offset     = nb_bytes,
1266             .nb_bytes   = avail_bytes - nb_bytes,
1267         },
1268     };
1269     qemu_co_queue_init(&(*m)->dependent_requests);
1270     QLIST_INSERT_HEAD(&s->cluster_allocs, *m, next_in_flight);
1271
1272     *host_offset = alloc_cluster_offset + offset_into_cluster(s, guest_offset);
1273     *bytes = MIN(*bytes, nb_bytes - offset_into_cluster(s, guest_offset));
1274     assert(*bytes != 0);
1275
1276     return 1;
1277
1278 fail:
1279     if (*m && (*m)->nb_clusters > 0) {
1280         QLIST_REMOVE(*m, next_in_flight);
1281     }
1282     return ret;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * alloc_cluster_offset
1287  *
1288  * For a given offset on the virtual disk, find the cluster offset in qcow2
1289  * file. If the offset is not found, allocate a new cluster.
1290  *
1291  * If the cluster was already allocated, m->nb_clusters is set to 0 and
1292  * other fields in m are meaningless.
1293  *
1294  * If the cluster is newly allocated, m->nb_clusters is set to the number of
1295  * contiguous clusters that have been allocated. In this case, the other
1296  * fields of m are valid and contain information about the first allocated
1297  * cluster.
1298  *
1299  * If the request conflicts with another write request in flight, the coroutine
1300  * is queued and will be reentered when the dependency has completed.
1301  *
1302  * Return 0 on success and -errno in error cases
1303  */
1304 int qcow2_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1305                                unsigned int *bytes, uint64_t *host_offset,
1306                                QCowL2Meta **m)
1307 {
1308     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1309     uint64_t start, remaining;
1310     uint64_t cluster_offset;
1311     uint64_t cur_bytes;
1312     int ret;
1313
1314     trace_qcow2_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), offset, *bytes);
1315
1316 again:
1317     start = offset;
1318     remaining = *bytes;
1319     cluster_offset = 0;
1320     *host_offset = 0;
1321     cur_bytes = 0;
1322     *m = NULL;
1323
1324     while (true) {
1325
1326         if (!*host_offset) {
1327             *host_offset = start_of_cluster(s, cluster_offset);
1328         }
1329
1330         assert(remaining >= cur_bytes);
1331
1332         start           += cur_bytes;
1333         remaining       -= cur_bytes;
1334         cluster_offset  += cur_bytes;
1335
1336         if (remaining == 0) {
1337             break;
1338         }
1339
1340         cur_bytes = remaining;
1341
1342         /*
1343          * Now start gathering as many contiguous clusters as possible:
1344          *
1345          * 1. Check for overlaps with in-flight allocations
1346          *
1347          *      a) Overlap not in the first cluster -> shorten this request and
1348          *         let the caller handle the rest in its next loop iteration.
1349          *
1350          *      b) Real overlaps of two requests. Yield and restart the search
1351          *         for contiguous clusters (the situation could have changed
1352          *         while we were sleeping)
1353          *
1354          *      c) TODO: Request starts in the same cluster as the in-flight
1355          *         allocation ends. Shorten the COW of the in-fight allocation,
1356          *         set cluster_offset to write to the same cluster and set up
1357          *         the right synchronisation between the in-flight request and
1358          *         the new one.
1359          */
1360         ret = handle_dependencies(bs, start, &cur_bytes, m);
1361         if (ret == -EAGAIN) {
1362             /* Currently handle_dependencies() doesn't yield if we already had
1363              * an allocation. If it did, we would have to clean up the L2Meta
1364              * structs before starting over. */
1365             assert(*m == NULL);
1366             goto again;
1367         } else if (ret < 0) {
1368             return ret;
1369         } else if (cur_bytes == 0) {
1370             break;
1371         } else {
1372             /* handle_dependencies() may have decreased cur_bytes (shortened
1373              * the allocations below) so that the next dependency is processed
1374              * correctly during the next loop iteration. */
1375         }
1376
1377         /*
1378          * 2. Count contiguous COPIED clusters.
1379          */
1380         ret = handle_copied(bs, start, &cluster_offset, &cur_bytes, m);
1381         if (ret < 0) {
1382             return ret;
1383         } else if (ret) {
1384             continue;
1385         } else if (cur_bytes == 0) {
1386             break;
1387         }
1388
1389         /*
1390          * 3. If the request still hasn't completed, allocate new clusters,
1391          *    considering any cluster_offset of steps 1c or 2.
1392          */
1393         ret = handle_alloc(bs, start, &cluster_offset, &cur_bytes, m);
1394         if (ret < 0) {
1395             return ret;
1396         } else if (ret) {
1397             continue;
1398         } else {
1399             assert(cur_bytes == 0);
1400             break;
1401         }
1402     }
1403
1404     *bytes -= remaining;
1405     assert(*bytes > 0);
1406     assert(*host_offset != 0);
1407
1408     return 0;
1409 }
1410
1411 static int decompress_buffer(uint8_t *out_buf, int out_buf_size,
1412                              const uint8_t *buf, int buf_size)
1413 {
1414     z_stream strm1, *strm = &strm1;
1415     int ret, out_len;
1416
1417     memset(strm, 0, sizeof(*strm));
1418
1419     strm->next_in = (uint8_t *)buf;
1420     strm->avail_in = buf_size;
1421     strm->next_out = out_buf;
1422     strm->avail_out = out_buf_size;
1423
1424     ret = inflateInit2(strm, -12);
1425     if (ret != Z_OK)
1426         return -1;
1427     ret = inflate(strm, Z_FINISH);
1428     out_len = strm->next_out - out_buf;
1429     if ((ret != Z_STREAM_END && ret != Z_BUF_ERROR) ||
1430         out_len != out_buf_size) {
1431         inflateEnd(strm);
1432         return -1;
1433     }
1434     inflateEnd(strm);
1435     return 0;
1436 }
1437
1438 int qcow2_decompress_cluster(BlockDriverState *bs, uint64_t cluster_offset)
1439 {
1440     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1441     int ret, csize, nb_csectors, sector_offset;
1442     uint64_t coffset;
1443
1444     coffset = cluster_offset & s->cluster_offset_mask;
1445     if (s->cluster_cache_offset != coffset) {
1446         nb_csectors = ((cluster_offset >> s->csize_shift) & s->csize_mask) + 1;
1447         sector_offset = coffset & 511;
1448         csize = nb_csectors * 512 - sector_offset;
1449         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_READ_COMPRESSED);
1450         ret = bdrv_read(bs->file, coffset >> 9, s->cluster_data,
1451                         nb_csectors);
1452         if (ret < 0) {
1453             return ret;
1454         }
1455         if (decompress_buffer(s->cluster_cache, s->cluster_size,
1456                               s->cluster_data + sector_offset, csize) < 0) {
1457             return -EIO;
1458         }
1459         s->cluster_cache_offset = coffset;
1460     }
1461     return 0;
1462 }
1463
1464 /*
1465  * This discards as many clusters of nb_clusters as possible at once (i.e.
1466  * all clusters in the same L2 table) and returns the number of discarded
1467  * clusters.
1468  */
1469 static int discard_single_l2(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1470                              uint64_t nb_clusters, enum qcow2_discard_type type,
1471                              bool full_discard)
1472 {
1473     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1474     uint64_t *l2_table;
1475     int l2_index;
1476     int ret;
1477     int i;
1478
1479     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
1480     if (ret < 0) {
1481         return ret;
1482     }
1483
1484     /* Limit nb_clusters to one L2 table */
1485     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1486     assert(nb_clusters <= INT_MAX);
1487
1488     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
1489         uint64_t old_l2_entry;
1490
1491         old_l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
1492
1493         /*
1494          * If full_discard is false, make sure that a discarded area reads back
1495          * as zeroes for v3 images (we cannot do it for v2 without actually
1496          * writing a zero-filled buffer). We can skip the operation if the
1497          * cluster is already marked as zero, or if it's unallocated and we
1498          * don't have a backing file.
1499          *
1500          * TODO We might want to use bdrv_get_block_status(bs) here, but we're
1501          * holding s->lock, so that doesn't work today.
1502          *
1503          * If full_discard is true, the sector should not read back as zeroes,
1504          * but rather fall through to the backing file.
1505          */
1506         switch (qcow2_get_cluster_type(old_l2_entry)) {
1507             case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
1508                 if (full_discard || !bs->backing) {
1509                     continue;
1510                 }
1511                 break;
1512
1513             case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
1514                 /* Preallocated zero clusters should be discarded in any case */
1515                 if (!full_discard && (old_l2_entry & L2E_OFFSET_MASK) == 0) {
1516                     continue;
1517                 }
1518                 break;
1519
1520             case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
1521             case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
1522                 break;
1523
1524             default:
1525                 abort();
1526         }
1527
1528         /* First remove L2 entries */
1529         qcow2_cache_entry_mark_dirty(bs, s->l2_table_cache, l2_table);
1530         if (!full_discard && s->qcow_version >= 3) {
1531             l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1532         } else {
1533             l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(0);
1534         }
1535
1536         /* Then decrease the refcount */
1537         qcow2_free_any_clusters(bs, old_l2_entry, 1, type);
1538     }
1539
1540     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **) &l2_table);
1541
1542     return nb_clusters;
1543 }
1544
1545 int qcow2_discard_clusters(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1546     int nb_sectors, enum qcow2_discard_type type, bool full_discard)
1547 {
1548     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1549     uint64_t end_offset;
1550     uint64_t nb_clusters;
1551     int ret;
1552
1553     end_offset = offset + (nb_sectors << BDRV_SECTOR_BITS);
1554
1555     /* The caller must cluster-align start; round end down except at EOF */
1556     assert(QEMU_IS_ALIGNED(offset, s->cluster_size));
1557     if (end_offset != bs->total_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE) {
1558         end_offset = start_of_cluster(s, end_offset);
1559     }
1560
1561     nb_clusters = size_to_clusters(s, end_offset - offset);
1562
1563     s->cache_discards = true;
1564
1565     /* Each L2 table is handled by its own loop iteration */
1566     while (nb_clusters > 0) {
1567         ret = discard_single_l2(bs, offset, nb_clusters, type, full_discard);
1568         if (ret < 0) {
1569             goto fail;
1570         }
1571
1572         nb_clusters -= ret;
1573         offset += (ret * s->cluster_size);
1574     }
1575
1576     ret = 0;
1577 fail:
1578     s->cache_discards = false;
1579     qcow2_process_discards(bs, ret);
1580
1581     return ret;
1582 }
1583
1584 /*
1585  * This zeroes as many clusters of nb_clusters as possible at once (i.e.
1586  * all clusters in the same L2 table) and returns the number of zeroed
1587  * clusters.
1588  */
1589 static int zero_single_l2(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1590                           uint64_t nb_clusters, int flags)
1591 {
1592     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1593     uint64_t *l2_table;
1594     int l2_index;
1595     int ret;
1596     int i;
1597
1598     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
1599     if (ret < 0) {
1600         return ret;
1601     }
1602
1603     /* Limit nb_clusters to one L2 table */
1604     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1605     assert(nb_clusters <= INT_MAX);
1606
1607     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
1608         uint64_t old_offset;
1609
1610         old_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
1611
1612         /* Update L2 entries */
1613         qcow2_cache_entry_mark_dirty(bs, s->l2_table_cache, l2_table);
1614         if (old_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED || flags & BDRV_REQ_MAY_UNMAP) {
1615             l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1616             qcow2_free_any_clusters(bs, old_offset, 1, QCOW2_DISCARD_REQUEST);
1617         } else {
1618             l2_table[l2_index + i] |= cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1619         }
1620     }
1621
1622     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **) &l2_table);
1623
1624     return nb_clusters;
1625 }
1626
1627 int qcow2_zero_clusters(BlockDriverState *bs, uint64_t offset, int nb_sectors,
1628                         int flags)
1629 {
1630     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1631     uint64_t nb_clusters;
1632     int ret;
1633
1634     /* The zero flag is only supported by version 3 and newer */
1635     if (s->qcow_version < 3) {
1636         return -ENOTSUP;
1637     }
1638
1639     /* Each L2 table is handled by its own loop iteration */
1640     nb_clusters = size_to_clusters(s, nb_sectors << BDRV_SECTOR_BITS);
1641
1642     s->cache_discards = true;
1643
1644     while (nb_clusters > 0) {
1645         ret = zero_single_l2(bs, offset, nb_clusters, flags);
1646         if (ret < 0) {
1647             goto fail;
1648         }
1649
1650         nb_clusters -= ret;
1651         offset += (ret * s->cluster_size);
1652     }
1653
1654     ret = 0;
1655 fail:
1656     s->cache_discards = false;
1657     qcow2_process_discards(bs, ret);
1658
1659     return ret;
1660 }
1661
1662 /*
1663  * Expands all zero clusters in a specific L1 table (or deallocates them, for
1664  * non-backed non-pre-allocated zero clusters).
1665  *
1666  * l1_entries and *visited_l1_entries are used to keep track of progress for
1667  * status_cb(). l1_entries contains the total number of L1 entries and
1668  * *visited_l1_entries counts all visited L1 entries.
1669  */
1670 static int expand_zero_clusters_in_l1(BlockDriverState *bs, uint64_t *l1_table,
1671                                       int l1_size, int64_t *visited_l1_entries,
1672                                       int64_t l1_entries,
1673                                       BlockDriverAmendStatusCB *status_cb,
1674                                       void *cb_opaque)
1675 {
1676     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1677     bool is_active_l1 = (l1_table == s->l1_table);
1678     uint64_t *l2_table = NULL;
1679     int ret;
1680     int i, j;
1681
1682     if (!is_active_l1) {
1683         /* inactive L2 tables require a buffer to be stored in when loading
1684          * them from disk */
1685         l2_table = qemu_try_blockalign(bs->file->bs, s->cluster_size);
1686         if (l2_table == NULL) {
1687             return -ENOMEM;
1688         }
1689     }
1690
1691     for (i = 0; i < l1_size; i++) {
1692         uint64_t l2_offset = l1_table[i] & L1E_OFFSET_MASK;
1693         bool l2_dirty = false;
1694         uint64_t l2_refcount;
1695
1696         if (!l2_offset) {
1697             /* unallocated */
1698             (*visited_l1_entries)++;
1699             if (status_cb) {
1700                 status_cb(bs, *visited_l1_entries, l1_entries, cb_opaque);
1701             }
1702             continue;
1703         }
1704
1705         if (offset_into_cluster(s, l2_offset)) {
1706             qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "L2 table offset %#"
1707                                     PRIx64 " unaligned (L1 index: %#x)",
1708                                     l2_offset, i);
1709             ret = -EIO;
1710             goto fail;
1711         }
1712
1713         if (is_active_l1) {
1714             /* get active L2 tables from cache */
1715             ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, l2_offset,
1716                     (void **)&l2_table);
1717         } else {
1718             /* load inactive L2 tables from disk */
1719             ret = bdrv_read(bs->file, l2_offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1720                             (void *)l2_table, s->cluster_sectors);
1721         }
1722         if (ret < 0) {
1723             goto fail;
1724         }
1725
1726         ret = qcow2_get_refcount(bs, l2_offset >> s->cluster_bits,
1727                                  &l2_refcount);
1728         if (ret < 0) {
1729             goto fail;
1730         }
1731
1732         for (j = 0; j < s->l2_size; j++) {
1733             uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[j]);
1734             int64_t offset = l2_entry & L2E_OFFSET_MASK;
1735             int cluster_type = qcow2_get_cluster_type(l2_entry);
1736             bool preallocated = offset != 0;
1737
1738             if (cluster_type != QCOW2_CLUSTER_ZERO) {
1739                 continue;
1740             }
1741
1742             if (!preallocated) {
1743                 if (!bs->backing) {
1744                     /* not backed; therefore we can simply deallocate the
1745                      * cluster */
1746                     l2_table[j] = 0;
1747                     l2_dirty = true;
1748                     continue;
1749                 }
1750
1751                 offset = qcow2_alloc_clusters(bs, s->cluster_size);
1752                 if (offset < 0) {
1753                     ret = offset;
1754                     goto fail;
1755                 }
1756
1757                 if (l2_refcount > 1) {
1758                     /* For shared L2 tables, set the refcount accordingly (it is
1759                      * already 1 and needs to be l2_refcount) */
1760                     ret = qcow2_update_cluster_refcount(bs,
1761                             offset >> s->cluster_bits,
1762                             refcount_diff(1, l2_refcount), false,
1763                             QCOW2_DISCARD_OTHER);
1764                     if (ret < 0) {
1765                         qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1766                                             QCOW2_DISCARD_OTHER);
1767                         goto fail;
1768                     }
1769                 }
1770             }
1771
1772             if (offset_into_cluster(s, offset)) {
1773                 qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "Data cluster offset "
1774                                         "%#" PRIx64 " unaligned (L2 offset: %#"
1775                                         PRIx64 ", L2 index: %#x)", offset,
1776                                         l2_offset, j);
1777                 if (!preallocated) {
1778                     qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1779                                         QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
1780                 }
1781                 ret = -EIO;
1782                 goto fail;
1783             }
1784
1785             ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, 0, offset, s->cluster_size);
1786             if (ret < 0) {
1787                 if (!preallocated) {
1788                     qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1789                                         QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
1790                 }
1791                 goto fail;
1792             }
1793
1794             ret = bdrv_pwrite_zeroes(bs->file, offset, s->cluster_size, 0);
1795             if (ret < 0) {
1796                 if (!preallocated) {
1797                     qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1798                                         QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
1799                 }
1800                 goto fail;
1801             }
1802
1803             if (l2_refcount == 1) {
1804                 l2_table[j] = cpu_to_be64(offset | QCOW_OFLAG_COPIED);
1805             } else {
1806                 l2_table[j] = cpu_to_be64(offset);
1807             }
1808             l2_dirty = true;
1809         }
1810
1811         if (is_active_l1) {
1812             if (l2_dirty) {
1813                 qcow2_cache_entry_mark_dirty(bs, s->l2_table_cache, l2_table);
1814                 qcow2_cache_depends_on_flush(s->l2_table_cache);
1815             }
1816             qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **) &l2_table);
1817         } else {
1818             if (l2_dirty) {
1819                 ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs,
1820                         QCOW2_OL_INACTIVE_L2 | QCOW2_OL_ACTIVE_L2, l2_offset,
1821                         s->cluster_size);
1822                 if (ret < 0) {
1823                     goto fail;
1824                 }
1825
1826                 ret = bdrv_write(bs->file, l2_offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1827                                  (void *)l2_table, s->cluster_sectors);
1828                 if (ret < 0) {
1829                     goto fail;
1830                 }
1831             }
1832         }
1833
1834         (*visited_l1_entries)++;
1835         if (status_cb) {
1836             status_cb(bs, *visited_l1_entries, l1_entries, cb_opaque);
1837         }
1838     }
1839
1840     ret = 0;
1841
1842 fail:
1843     if (l2_table) {
1844         if (!is_active_l1) {
1845             qemu_vfree(l2_table);
1846         } else {
1847             qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **) &l2_table);
1848         }
1849     }
1850     return ret;
1851 }
1852
1853 /*
1854  * For backed images, expands all zero clusters on the image. For non-backed
1855  * images, deallocates all non-pre-allocated zero clusters (and claims the
1856  * allocation for pre-allocated ones). This is important for downgrading to a
1857  * qcow2 version which doesn't yet support metadata zero clusters.
1858  */
1859 int qcow2_expand_zero_clusters(BlockDriverState *bs,
1860                                BlockDriverAmendStatusCB *status_cb,
1861                                void *cb_opaque)
1862 {
1863     BDRVQcow2State *s = bs->opaque;
1864     uint64_t *l1_table = NULL;
1865     int64_t l1_entries = 0, visited_l1_entries = 0;
1866     int ret;
1867     int i, j;
1868
1869     if (status_cb) {
1870         l1_entries = s->l1_size;
1871         for (i = 0; i < s->nb_snapshots; i++) {
1872             l1_entries += s->snapshots[i].l1_size;
1873         }
1874     }
1875
1876     ret = expand_zero_clusters_in_l1(bs, s->l1_table, s->l1_size,
1877                                      &visited_l1_entries, l1_entries,
1878                                      status_cb, cb_opaque);
1879     if (ret < 0) {
1880         goto fail;
1881     }
1882
1883     /* Inactive L1 tables may point to active L2 tables - therefore it is
1884      * necessary to flush the L2 table cache before trying to access the L2
1885      * tables pointed to by inactive L1 entries (else we might try to expand
1886      * zero clusters that have already been expanded); furthermore, it is also
1887      * necessary to empty the L2 table cache, since it may contain tables which
1888      * are now going to be modified directly on disk, bypassing the cache.
1889      * qcow2_cache_empty() does both for us. */
1890     ret = qcow2_cache_empty(bs, s->l2_table_cache);
1891     if (ret < 0) {
1892         goto fail;
1893     }
1894
1895     for (i = 0; i < s->nb_snapshots; i++) {
1896         int l1_sectors = DIV_ROUND_UP(s->snapshots[i].l1_size *
1897                                       sizeof(uint64_t), BDRV_SECTOR_SIZE);
1898
1899         l1_table = g_realloc(l1_table, l1_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE);
1900
1901         ret = bdrv_read(bs->file,
1902                         s->snapshots[i].l1_table_offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1903                         (void *)l1_table, l1_sectors);
1904         if (ret < 0) {
1905             goto fail;
1906         }
1907
1908         for (j = 0; j < s->snapshots[i].l1_size; j++) {
1909             be64_to_cpus(&l1_table[j]);
1910         }
1911
1912         ret = expand_zero_clusters_in_l1(bs, l1_table, s->snapshots[i].l1_size,
1913                                          &visited_l1_entries, l1_entries,
1914                                          status_cb, cb_opaque);
1915         if (ret < 0) {
1916             goto fail;
1917         }
1918     }
1919
1920     ret = 0;
1921
1922 fail:
1923     g_free(l1_table);
1924     return ret;
1925 }
This page took 0.12995 seconds and 4 git commands to generate.