]> Git Repo - qemu.git/blob - block/qcow2-cluster.c
target-mips: Use cpu_exec_interrupt qom hook
[qemu.git] / block / qcow2-cluster.c
1 /*
2  * Block driver for the QCOW version 2 format
3  *
4  * Copyright (c) 2004-2006 Fabrice Bellard
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
12  *
13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
14  * all copies or substantial portions of the Software.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
22  * THE SOFTWARE.
23  */
24
25 #include <zlib.h>
26
27 #include "qemu-common.h"
28 #include "block/block_int.h"
29 #include "block/qcow2.h"
30 #include "trace.h"
31
32 int qcow2_grow_l1_table(BlockDriverState *bs, uint64_t min_size,
33                         bool exact_size)
34 {
35     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
36     int new_l1_size2, ret, i;
37     uint64_t *new_l1_table;
38     int64_t old_l1_table_offset, old_l1_size;
39     int64_t new_l1_table_offset, new_l1_size;
40     uint8_t data[12];
41
42     if (min_size <= s->l1_size)
43         return 0;
44
45     /* Do a sanity check on min_size before trying to calculate new_l1_size
46      * (this prevents overflows during the while loop for the calculation of
47      * new_l1_size) */
48     if (min_size > INT_MAX / sizeof(uint64_t)) {
49         return -EFBIG;
50     }
51
52     if (exact_size) {
53         new_l1_size = min_size;
54     } else {
55         /* Bump size up to reduce the number of times we have to grow */
56         new_l1_size = s->l1_size;
57         if (new_l1_size == 0) {
58             new_l1_size = 1;
59         }
60         while (min_size > new_l1_size) {
61             new_l1_size = (new_l1_size * 3 + 1) / 2;
62         }
63     }
64
65     if (new_l1_size > INT_MAX / sizeof(uint64_t)) {
66         return -EFBIG;
67     }
68
69 #ifdef DEBUG_ALLOC2
70     fprintf(stderr, "grow l1_table from %d to %" PRId64 "\n",
71             s->l1_size, new_l1_size);
72 #endif
73
74     new_l1_size2 = sizeof(uint64_t) * new_l1_size;
75     new_l1_table = qemu_try_blockalign(bs->file,
76                                        align_offset(new_l1_size2, 512));
77     if (new_l1_table == NULL) {
78         return -ENOMEM;
79     }
80     memset(new_l1_table, 0, align_offset(new_l1_size2, 512));
81
82     memcpy(new_l1_table, s->l1_table, s->l1_size * sizeof(uint64_t));
83
84     /* write new table (align to cluster) */
85     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ALLOC_TABLE);
86     new_l1_table_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, new_l1_size2);
87     if (new_l1_table_offset < 0) {
88         qemu_vfree(new_l1_table);
89         return new_l1_table_offset;
90     }
91
92     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
93     if (ret < 0) {
94         goto fail;
95     }
96
97     /* the L1 position has not yet been updated, so these clusters must
98      * indeed be completely free */
99     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, 0, new_l1_table_offset,
100                                         new_l1_size2);
101     if (ret < 0) {
102         goto fail;
103     }
104
105     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_WRITE_TABLE);
106     for(i = 0; i < s->l1_size; i++)
107         new_l1_table[i] = cpu_to_be64(new_l1_table[i]);
108     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, new_l1_table_offset, new_l1_table, new_l1_size2);
109     if (ret < 0)
110         goto fail;
111     for(i = 0; i < s->l1_size; i++)
112         new_l1_table[i] = be64_to_cpu(new_l1_table[i]);
113
114     /* set new table */
115     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ACTIVATE_TABLE);
116     cpu_to_be32w((uint32_t*)data, new_l1_size);
117     stq_be_p(data + 4, new_l1_table_offset);
118     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, offsetof(QCowHeader, l1_size), data,sizeof(data));
119     if (ret < 0) {
120         goto fail;
121     }
122     qemu_vfree(s->l1_table);
123     old_l1_table_offset = s->l1_table_offset;
124     s->l1_table_offset = new_l1_table_offset;
125     s->l1_table = new_l1_table;
126     old_l1_size = s->l1_size;
127     s->l1_size = new_l1_size;
128     qcow2_free_clusters(bs, old_l1_table_offset, old_l1_size * sizeof(uint64_t),
129                         QCOW2_DISCARD_OTHER);
130     return 0;
131  fail:
132     qemu_vfree(new_l1_table);
133     qcow2_free_clusters(bs, new_l1_table_offset, new_l1_size2,
134                         QCOW2_DISCARD_OTHER);
135     return ret;
136 }
137
138 /*
139  * l2_load
140  *
141  * Loads a L2 table into memory. If the table is in the cache, the cache
142  * is used; otherwise the L2 table is loaded from the image file.
143  *
144  * Returns a pointer to the L2 table on success, or NULL if the read from
145  * the image file failed.
146  */
147
148 static int l2_load(BlockDriverState *bs, uint64_t l2_offset,
149     uint64_t **l2_table)
150 {
151     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
152     int ret;
153
154     ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, l2_offset, (void**) l2_table);
155
156     return ret;
157 }
158
159 /*
160  * Writes one sector of the L1 table to the disk (can't update single entries
161  * and we really don't want bdrv_pread to perform a read-modify-write)
162  */
163 #define L1_ENTRIES_PER_SECTOR (512 / 8)
164 int qcow2_write_l1_entry(BlockDriverState *bs, int l1_index)
165 {
166     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
167     uint64_t buf[L1_ENTRIES_PER_SECTOR];
168     int l1_start_index;
169     int i, ret;
170
171     l1_start_index = l1_index & ~(L1_ENTRIES_PER_SECTOR - 1);
172     for (i = 0; i < L1_ENTRIES_PER_SECTOR; i++) {
173         buf[i] = cpu_to_be64(s->l1_table[l1_start_index + i]);
174     }
175
176     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, QCOW2_OL_ACTIVE_L1,
177             s->l1_table_offset + 8 * l1_start_index, sizeof(buf));
178     if (ret < 0) {
179         return ret;
180     }
181
182     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_UPDATE);
183     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, s->l1_table_offset + 8 * l1_start_index,
184         buf, sizeof(buf));
185     if (ret < 0) {
186         return ret;
187     }
188
189     return 0;
190 }
191
192 /*
193  * l2_allocate
194  *
195  * Allocate a new l2 entry in the file. If l1_index points to an already
196  * used entry in the L2 table (i.e. we are doing a copy on write for the L2
197  * table) copy the contents of the old L2 table into the newly allocated one.
198  * Otherwise the new table is initialized with zeros.
199  *
200  */
201
202 static int l2_allocate(BlockDriverState *bs, int l1_index, uint64_t **table)
203 {
204     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
205     uint64_t old_l2_offset;
206     uint64_t *l2_table = NULL;
207     int64_t l2_offset;
208     int ret;
209
210     old_l2_offset = s->l1_table[l1_index];
211
212     trace_qcow2_l2_allocate(bs, l1_index);
213
214     /* allocate a new l2 entry */
215
216     l2_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
217     if (l2_offset < 0) {
218         ret = l2_offset;
219         goto fail;
220     }
221
222     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
223     if (ret < 0) {
224         goto fail;
225     }
226
227     /* allocate a new entry in the l2 cache */
228
229     trace_qcow2_l2_allocate_get_empty(bs, l1_index);
230     ret = qcow2_cache_get_empty(bs, s->l2_table_cache, l2_offset, (void**) table);
231     if (ret < 0) {
232         goto fail;
233     }
234
235     l2_table = *table;
236
237     if ((old_l2_offset & L1E_OFFSET_MASK) == 0) {
238         /* if there was no old l2 table, clear the new table */
239         memset(l2_table, 0, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
240     } else {
241         uint64_t* old_table;
242
243         /* if there was an old l2 table, read it from the disk */
244         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_COW_READ);
245         ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache,
246             old_l2_offset & L1E_OFFSET_MASK,
247             (void**) &old_table);
248         if (ret < 0) {
249             goto fail;
250         }
251
252         memcpy(l2_table, old_table, s->cluster_size);
253
254         ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &old_table);
255         if (ret < 0) {
256             goto fail;
257         }
258     }
259
260     /* write the l2 table to the file */
261     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_WRITE);
262
263     trace_qcow2_l2_allocate_write_l2(bs, l1_index);
264     qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
265     ret = qcow2_cache_flush(bs, s->l2_table_cache);
266     if (ret < 0) {
267         goto fail;
268     }
269
270     /* update the L1 entry */
271     trace_qcow2_l2_allocate_write_l1(bs, l1_index);
272     s->l1_table[l1_index] = l2_offset | QCOW_OFLAG_COPIED;
273     ret = qcow2_write_l1_entry(bs, l1_index);
274     if (ret < 0) {
275         goto fail;
276     }
277
278     *table = l2_table;
279     trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, 0);
280     return 0;
281
282 fail:
283     trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, ret);
284     if (l2_table != NULL) {
285         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) table);
286     }
287     s->l1_table[l1_index] = old_l2_offset;
288     if (l2_offset > 0) {
289         qcow2_free_clusters(bs, l2_offset, s->l2_size * sizeof(uint64_t),
290                             QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
291     }
292     return ret;
293 }
294
295 /*
296  * Checks how many clusters in a given L2 table are contiguous in the image
297  * file. As soon as one of the flags in the bitmask stop_flags changes compared
298  * to the first cluster, the search is stopped and the cluster is not counted
299  * as contiguous. (This allows it, for example, to stop at the first compressed
300  * cluster which may require a different handling)
301  */
302 static int count_contiguous_clusters(uint64_t nb_clusters, int cluster_size,
303         uint64_t *l2_table, uint64_t stop_flags)
304 {
305     int i;
306     uint64_t mask = stop_flags | L2E_OFFSET_MASK | QCOW_OFLAG_COMPRESSED;
307     uint64_t first_entry = be64_to_cpu(l2_table[0]);
308     uint64_t offset = first_entry & mask;
309
310     if (!offset)
311         return 0;
312
313     assert(qcow2_get_cluster_type(first_entry) != QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED);
314
315     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
316         uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[i]) & mask;
317         if (offset + (uint64_t) i * cluster_size != l2_entry) {
318             break;
319         }
320     }
321
322         return i;
323 }
324
325 static int count_contiguous_free_clusters(uint64_t nb_clusters, uint64_t *l2_table)
326 {
327     int i;
328
329     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
330         int type = qcow2_get_cluster_type(be64_to_cpu(l2_table[i]));
331
332         if (type != QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED) {
333             break;
334         }
335     }
336
337     return i;
338 }
339
340 /* The crypt function is compatible with the linux cryptoloop
341    algorithm for < 4 GB images. NOTE: out_buf == in_buf is
342    supported */
343 void qcow2_encrypt_sectors(BDRVQcowState *s, int64_t sector_num,
344                            uint8_t *out_buf, const uint8_t *in_buf,
345                            int nb_sectors, int enc,
346                            const AES_KEY *key)
347 {
348     union {
349         uint64_t ll[2];
350         uint8_t b[16];
351     } ivec;
352     int i;
353
354     for(i = 0; i < nb_sectors; i++) {
355         ivec.ll[0] = cpu_to_le64(sector_num);
356         ivec.ll[1] = 0;
357         AES_cbc_encrypt(in_buf, out_buf, 512, key,
358                         ivec.b, enc);
359         sector_num++;
360         in_buf += 512;
361         out_buf += 512;
362     }
363 }
364
365 static int coroutine_fn copy_sectors(BlockDriverState *bs,
366                                      uint64_t start_sect,
367                                      uint64_t cluster_offset,
368                                      int n_start, int n_end)
369 {
370     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
371     QEMUIOVector qiov;
372     struct iovec iov;
373     int n, ret;
374
375     n = n_end - n_start;
376     if (n <= 0) {
377         return 0;
378     }
379
380     iov.iov_len = n * BDRV_SECTOR_SIZE;
381     iov.iov_base = qemu_try_blockalign(bs, iov.iov_len);
382     if (iov.iov_base == NULL) {
383         return -ENOMEM;
384     }
385
386     qemu_iovec_init_external(&qiov, &iov, 1);
387
388     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_READ);
389
390     if (!bs->drv) {
391         ret = -ENOMEDIUM;
392         goto out;
393     }
394
395     /* Call .bdrv_co_readv() directly instead of using the public block-layer
396      * interface.  This avoids double I/O throttling and request tracking,
397      * which can lead to deadlock when block layer copy-on-read is enabled.
398      */
399     ret = bs->drv->bdrv_co_readv(bs, start_sect + n_start, n, &qiov);
400     if (ret < 0) {
401         goto out;
402     }
403
404     if (s->crypt_method) {
405         qcow2_encrypt_sectors(s, start_sect + n_start,
406                         iov.iov_base, iov.iov_base, n, 1,
407                         &s->aes_encrypt_key);
408     }
409
410     ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, 0,
411             cluster_offset + n_start * BDRV_SECTOR_SIZE, n * BDRV_SECTOR_SIZE);
412     if (ret < 0) {
413         goto out;
414     }
415
416     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_WRITE);
417     ret = bdrv_co_writev(bs->file, (cluster_offset >> 9) + n_start, n, &qiov);
418     if (ret < 0) {
419         goto out;
420     }
421
422     ret = 0;
423 out:
424     qemu_vfree(iov.iov_base);
425     return ret;
426 }
427
428
429 /*
430  * get_cluster_offset
431  *
432  * For a given offset of the disk image, find the cluster offset in
433  * qcow2 file. The offset is stored in *cluster_offset.
434  *
435  * on entry, *num is the number of contiguous sectors we'd like to
436  * access following offset.
437  *
438  * on exit, *num is the number of contiguous sectors we can read.
439  *
440  * Returns the cluster type (QCOW2_CLUSTER_*) on success, -errno in error
441  * cases.
442  */
443 int qcow2_get_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
444     int *num, uint64_t *cluster_offset)
445 {
446     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
447     unsigned int l2_index;
448     uint64_t l1_index, l2_offset, *l2_table;
449     int l1_bits, c;
450     unsigned int index_in_cluster, nb_clusters;
451     uint64_t nb_available, nb_needed;
452     int ret;
453
454     index_in_cluster = (offset >> 9) & (s->cluster_sectors - 1);
455     nb_needed = *num + index_in_cluster;
456
457     l1_bits = s->l2_bits + s->cluster_bits;
458
459     /* compute how many bytes there are between the offset and
460      * the end of the l1 entry
461      */
462
463     nb_available = (1ULL << l1_bits) - (offset & ((1ULL << l1_bits) - 1));
464
465     /* compute the number of available sectors */
466
467     nb_available = (nb_available >> 9) + index_in_cluster;
468
469     if (nb_needed > nb_available) {
470         nb_needed = nb_available;
471     }
472
473     *cluster_offset = 0;
474
475     /* seek the the l2 offset in the l1 table */
476
477     l1_index = offset >> l1_bits;
478     if (l1_index >= s->l1_size) {
479         ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
480         goto out;
481     }
482
483     l2_offset = s->l1_table[l1_index] & L1E_OFFSET_MASK;
484     if (!l2_offset) {
485         ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
486         goto out;
487     }
488
489     if (offset_into_cluster(s, l2_offset)) {
490         qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "L2 table offset %#" PRIx64
491                                 " unaligned (L1 index: %#" PRIx64 ")",
492                                 l2_offset, l1_index);
493         return -EIO;
494     }
495
496     /* load the l2 table in memory */
497
498     ret = l2_load(bs, l2_offset, &l2_table);
499     if (ret < 0) {
500         return ret;
501     }
502
503     /* find the cluster offset for the given disk offset */
504
505     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
506     *cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
507     nb_clusters = size_to_clusters(s, nb_needed << 9);
508
509     ret = qcow2_get_cluster_type(*cluster_offset);
510     switch (ret) {
511     case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
512         /* Compressed clusters can only be processed one by one */
513         c = 1;
514         *cluster_offset &= L2E_COMPRESSED_OFFSET_SIZE_MASK;
515         break;
516     case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
517         if (s->qcow_version < 3) {
518             qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "Zero cluster entry found"
519                                     " in pre-v3 image (L2 offset: %#" PRIx64
520                                     ", L2 index: %#x)", l2_offset, l2_index);
521             ret = -EIO;
522             goto fail;
523         }
524         c = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
525                 &l2_table[l2_index], QCOW_OFLAG_ZERO);
526         *cluster_offset = 0;
527         break;
528     case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
529         /* how many empty clusters ? */
530         c = count_contiguous_free_clusters(nb_clusters, &l2_table[l2_index]);
531         *cluster_offset = 0;
532         break;
533     case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
534         /* how many allocated clusters ? */
535         c = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
536                 &l2_table[l2_index], QCOW_OFLAG_ZERO);
537         *cluster_offset &= L2E_OFFSET_MASK;
538         if (offset_into_cluster(s, *cluster_offset)) {
539             qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "Data cluster offset %#"
540                                     PRIx64 " unaligned (L2 offset: %#" PRIx64
541                                     ", L2 index: %#x)", *cluster_offset,
542                                     l2_offset, l2_index);
543             ret = -EIO;
544             goto fail;
545         }
546         break;
547     default:
548         abort();
549     }
550
551     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
552
553     nb_available = (c * s->cluster_sectors);
554
555 out:
556     if (nb_available > nb_needed)
557         nb_available = nb_needed;
558
559     *num = nb_available - index_in_cluster;
560
561     return ret;
562
563 fail:
564     qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **)&l2_table);
565     return ret;
566 }
567
568 /*
569  * get_cluster_table
570  *
571  * for a given disk offset, load (and allocate if needed)
572  * the l2 table.
573  *
574  * the l2 table offset in the qcow2 file and the cluster index
575  * in the l2 table are given to the caller.
576  *
577  * Returns 0 on success, -errno in failure case
578  */
579 static int get_cluster_table(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
580                              uint64_t **new_l2_table,
581                              int *new_l2_index)
582 {
583     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
584     unsigned int l2_index;
585     uint64_t l1_index, l2_offset;
586     uint64_t *l2_table = NULL;
587     int ret;
588
589     /* seek the the l2 offset in the l1 table */
590
591     l1_index = offset >> (s->l2_bits + s->cluster_bits);
592     if (l1_index >= s->l1_size) {
593         ret = qcow2_grow_l1_table(bs, l1_index + 1, false);
594         if (ret < 0) {
595             return ret;
596         }
597     }
598
599     assert(l1_index < s->l1_size);
600     l2_offset = s->l1_table[l1_index] & L1E_OFFSET_MASK;
601     if (offset_into_cluster(s, l2_offset)) {
602         qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "L2 table offset %#" PRIx64
603                                 " unaligned (L1 index: %#" PRIx64 ")",
604                                 l2_offset, l1_index);
605         return -EIO;
606     }
607
608     /* seek the l2 table of the given l2 offset */
609
610     if (s->l1_table[l1_index] & QCOW_OFLAG_COPIED) {
611         /* load the l2 table in memory */
612         ret = l2_load(bs, l2_offset, &l2_table);
613         if (ret < 0) {
614             return ret;
615         }
616     } else {
617         /* First allocate a new L2 table (and do COW if needed) */
618         ret = l2_allocate(bs, l1_index, &l2_table);
619         if (ret < 0) {
620             return ret;
621         }
622
623         /* Then decrease the refcount of the old table */
624         if (l2_offset) {
625             qcow2_free_clusters(bs, l2_offset, s->l2_size * sizeof(uint64_t),
626                                 QCOW2_DISCARD_OTHER);
627         }
628     }
629
630     /* find the cluster offset for the given disk offset */
631
632     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
633
634     *new_l2_table = l2_table;
635     *new_l2_index = l2_index;
636
637     return 0;
638 }
639
640 /*
641  * alloc_compressed_cluster_offset
642  *
643  * For a given offset of the disk image, return cluster offset in
644  * qcow2 file.
645  *
646  * If the offset is not found, allocate a new compressed cluster.
647  *
648  * Return the cluster offset if successful,
649  * Return 0, otherwise.
650  *
651  */
652
653 uint64_t qcow2_alloc_compressed_cluster_offset(BlockDriverState *bs,
654                                                uint64_t offset,
655                                                int compressed_size)
656 {
657     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
658     int l2_index, ret;
659     uint64_t *l2_table;
660     int64_t cluster_offset;
661     int nb_csectors;
662
663     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
664     if (ret < 0) {
665         return 0;
666     }
667
668     /* Compression can't overwrite anything. Fail if the cluster was already
669      * allocated. */
670     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
671     if (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK) {
672         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
673         return 0;
674     }
675
676     cluster_offset = qcow2_alloc_bytes(bs, compressed_size);
677     if (cluster_offset < 0) {
678         qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
679         return 0;
680     }
681
682     nb_csectors = ((cluster_offset + compressed_size - 1) >> 9) -
683                   (cluster_offset >> 9);
684
685     cluster_offset |= QCOW_OFLAG_COMPRESSED |
686                       ((uint64_t)nb_csectors << s->csize_shift);
687
688     /* update L2 table */
689
690     /* compressed clusters never have the copied flag */
691
692     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_UPDATE_COMPRESSED);
693     qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
694     l2_table[l2_index] = cpu_to_be64(cluster_offset);
695     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
696     if (ret < 0) {
697         return 0;
698     }
699
700     return cluster_offset;
701 }
702
703 static int perform_cow(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m, Qcow2COWRegion *r)
704 {
705     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
706     int ret;
707
708     if (r->nb_sectors == 0) {
709         return 0;
710     }
711
712     qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
713     ret = copy_sectors(bs, m->offset / BDRV_SECTOR_SIZE, m->alloc_offset,
714                        r->offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
715                        r->offset / BDRV_SECTOR_SIZE + r->nb_sectors);
716     qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
717
718     if (ret < 0) {
719         return ret;
720     }
721
722     /*
723      * Before we update the L2 table to actually point to the new cluster, we
724      * need to be sure that the refcounts have been increased and COW was
725      * handled.
726      */
727     qcow2_cache_depends_on_flush(s->l2_table_cache);
728
729     return 0;
730 }
731
732 int qcow2_alloc_cluster_link_l2(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m)
733 {
734     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
735     int i, j = 0, l2_index, ret;
736     uint64_t *old_cluster, *l2_table;
737     uint64_t cluster_offset = m->alloc_offset;
738
739     trace_qcow2_cluster_link_l2(qemu_coroutine_self(), m->nb_clusters);
740     assert(m->nb_clusters > 0);
741
742     old_cluster = g_try_new(uint64_t, m->nb_clusters);
743     if (old_cluster == NULL) {
744         ret = -ENOMEM;
745         goto err;
746     }
747
748     /* copy content of unmodified sectors */
749     ret = perform_cow(bs, m, &m->cow_start);
750     if (ret < 0) {
751         goto err;
752     }
753
754     ret = perform_cow(bs, m, &m->cow_end);
755     if (ret < 0) {
756         goto err;
757     }
758
759     /* Update L2 table. */
760     if (s->use_lazy_refcounts) {
761         qcow2_mark_dirty(bs);
762     }
763     if (qcow2_need_accurate_refcounts(s)) {
764         qcow2_cache_set_dependency(bs, s->l2_table_cache,
765                                    s->refcount_block_cache);
766     }
767
768     ret = get_cluster_table(bs, m->offset, &l2_table, &l2_index);
769     if (ret < 0) {
770         goto err;
771     }
772     qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
773
774     assert(l2_index + m->nb_clusters <= s->l2_size);
775     for (i = 0; i < m->nb_clusters; i++) {
776         /* if two concurrent writes happen to the same unallocated cluster
777          * each write allocates separate cluster and writes data concurrently.
778          * The first one to complete updates l2 table with pointer to its
779          * cluster the second one has to do RMW (which is done above by
780          * copy_sectors()), update l2 table with its cluster pointer and free
781          * old cluster. This is what this loop does */
782         if(l2_table[l2_index + i] != 0)
783             old_cluster[j++] = l2_table[l2_index + i];
784
785         l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64((cluster_offset +
786                     (i << s->cluster_bits)) | QCOW_OFLAG_COPIED);
787      }
788
789
790     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
791     if (ret < 0) {
792         goto err;
793     }
794
795     /*
796      * If this was a COW, we need to decrease the refcount of the old cluster.
797      * Also flush bs->file to get the right order for L2 and refcount update.
798      *
799      * Don't discard clusters that reach a refcount of 0 (e.g. compressed
800      * clusters), the next write will reuse them anyway.
801      */
802     if (j != 0) {
803         for (i = 0; i < j; i++) {
804             qcow2_free_any_clusters(bs, be64_to_cpu(old_cluster[i]), 1,
805                                     QCOW2_DISCARD_NEVER);
806         }
807     }
808
809     ret = 0;
810 err:
811     g_free(old_cluster);
812     return ret;
813  }
814
815 /*
816  * Returns the number of contiguous clusters that can be used for an allocating
817  * write, but require COW to be performed (this includes yet unallocated space,
818  * which must copy from the backing file)
819  */
820 static int count_cow_clusters(BDRVQcowState *s, int nb_clusters,
821     uint64_t *l2_table, int l2_index)
822 {
823     int i;
824
825     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
826         uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
827         int cluster_type = qcow2_get_cluster_type(l2_entry);
828
829         switch(cluster_type) {
830         case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
831             if (l2_entry & QCOW_OFLAG_COPIED) {
832                 goto out;
833             }
834             break;
835         case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
836         case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
837         case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
838             break;
839         default:
840             abort();
841         }
842     }
843
844 out:
845     assert(i <= nb_clusters);
846     return i;
847 }
848
849 /*
850  * Check if there already is an AIO write request in flight which allocates
851  * the same cluster. In this case we need to wait until the previous
852  * request has completed and updated the L2 table accordingly.
853  *
854  * Returns:
855  *   0       if there was no dependency. *cur_bytes indicates the number of
856  *           bytes from guest_offset that can be read before the next
857  *           dependency must be processed (or the request is complete)
858  *
859  *   -EAGAIN if we had to wait for another request, previously gathered
860  *           information on cluster allocation may be invalid now. The caller
861  *           must start over anyway, so consider *cur_bytes undefined.
862  */
863 static int handle_dependencies(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
864     uint64_t *cur_bytes, QCowL2Meta **m)
865 {
866     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
867     QCowL2Meta *old_alloc;
868     uint64_t bytes = *cur_bytes;
869
870     QLIST_FOREACH(old_alloc, &s->cluster_allocs, next_in_flight) {
871
872         uint64_t start = guest_offset;
873         uint64_t end = start + bytes;
874         uint64_t old_start = l2meta_cow_start(old_alloc);
875         uint64_t old_end = l2meta_cow_end(old_alloc);
876
877         if (end <= old_start || start >= old_end) {
878             /* No intersection */
879         } else {
880             if (start < old_start) {
881                 /* Stop at the start of a running allocation */
882                 bytes = old_start - start;
883             } else {
884                 bytes = 0;
885             }
886
887             /* Stop if already an l2meta exists. After yielding, it wouldn't
888              * be valid any more, so we'd have to clean up the old L2Metas
889              * and deal with requests depending on them before starting to
890              * gather new ones. Not worth the trouble. */
891             if (bytes == 0 && *m) {
892                 *cur_bytes = 0;
893                 return 0;
894             }
895
896             if (bytes == 0) {
897                 /* Wait for the dependency to complete. We need to recheck
898                  * the free/allocated clusters when we continue. */
899                 qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
900                 qemu_co_queue_wait(&old_alloc->dependent_requests);
901                 qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
902                 return -EAGAIN;
903             }
904         }
905     }
906
907     /* Make sure that existing clusters and new allocations are only used up to
908      * the next dependency if we shortened the request above */
909     *cur_bytes = bytes;
910
911     return 0;
912 }
913
914 /*
915  * Checks how many already allocated clusters that don't require a copy on
916  * write there are at the given guest_offset (up to *bytes). If
917  * *host_offset is not zero, only physically contiguous clusters beginning at
918  * this host offset are counted.
919  *
920  * Note that guest_offset may not be cluster aligned. In this case, the
921  * returned *host_offset points to exact byte referenced by guest_offset and
922  * therefore isn't cluster aligned as well.
923  *
924  * Returns:
925  *   0:     if no allocated clusters are available at the given offset.
926  *          *bytes is normally unchanged. It is set to 0 if the cluster
927  *          is allocated and doesn't need COW, but doesn't have the right
928  *          physical offset.
929  *
930  *   1:     if allocated clusters that don't require a COW are available at
931  *          the requested offset. *bytes may have decreased and describes
932  *          the length of the area that can be written to.
933  *
934  *  -errno: in error cases
935  */
936 static int handle_copied(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
937     uint64_t *host_offset, uint64_t *bytes, QCowL2Meta **m)
938 {
939     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
940     int l2_index;
941     uint64_t cluster_offset;
942     uint64_t *l2_table;
943     unsigned int nb_clusters;
944     unsigned int keep_clusters;
945     int ret, pret;
946
947     trace_qcow2_handle_copied(qemu_coroutine_self(), guest_offset, *host_offset,
948                               *bytes);
949
950     assert(*host_offset == 0 ||    offset_into_cluster(s, guest_offset)
951                                 == offset_into_cluster(s, *host_offset));
952
953     /*
954      * Calculate the number of clusters to look for. We stop at L2 table
955      * boundaries to keep things simple.
956      */
957     nb_clusters =
958         size_to_clusters(s, offset_into_cluster(s, guest_offset) + *bytes);
959
960     l2_index = offset_to_l2_index(s, guest_offset);
961     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
962
963     /* Find L2 entry for the first involved cluster */
964     ret = get_cluster_table(bs, guest_offset, &l2_table, &l2_index);
965     if (ret < 0) {
966         return ret;
967     }
968
969     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
970
971     /* Check how many clusters are already allocated and don't need COW */
972     if (qcow2_get_cluster_type(cluster_offset) == QCOW2_CLUSTER_NORMAL
973         && (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COPIED))
974     {
975         /* If a specific host_offset is required, check it */
976         bool offset_matches =
977             (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK) == *host_offset;
978
979         if (offset_into_cluster(s, cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK)) {
980             qcow2_signal_corruption(bs, true, -1, -1, "Data cluster offset "
981                                     "%#llx unaligned (guest offset: %#" PRIx64
982                                     ")", cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK,
983                                     guest_offset);
984             ret = -EIO;
985             goto out;
986         }
987
988         if (*host_offset != 0 && !offset_matches) {
989             *bytes = 0;
990             ret = 0;
991             goto out;
992         }
993
994         /* We keep all QCOW_OFLAG_COPIED clusters */
995         keep_clusters =
996             count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
997                                       &l2_table[l2_index],
998                                       QCOW_OFLAG_COPIED | QCOW_OFLAG_ZERO);
999         assert(keep_clusters <= nb_clusters);
1000
1001         *bytes = MIN(*bytes,
1002                  keep_clusters * s->cluster_size
1003                  - offset_into_cluster(s, guest_offset));
1004
1005         ret = 1;
1006     } else {
1007         ret = 0;
1008     }
1009
1010     /* Cleanup */
1011 out:
1012     pret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1013     if (pret < 0) {
1014         return pret;
1015     }
1016
1017     /* Only return a host offset if we actually made progress. Otherwise we
1018      * would make requirements for handle_alloc() that it can't fulfill */
1019     if (ret > 0) {
1020         *host_offset = (cluster_offset & L2E_OFFSET_MASK)
1021                      + offset_into_cluster(s, guest_offset);
1022     }
1023
1024     return ret;
1025 }
1026
1027 /*
1028  * Allocates new clusters for the given guest_offset.
1029  *
1030  * At most *nb_clusters are allocated, and on return *nb_clusters is updated to
1031  * contain the number of clusters that have been allocated and are contiguous
1032  * in the image file.
1033  *
1034  * If *host_offset is non-zero, it specifies the offset in the image file at
1035  * which the new clusters must start. *nb_clusters can be 0 on return in this
1036  * case if the cluster at host_offset is already in use. If *host_offset is
1037  * zero, the clusters can be allocated anywhere in the image file.
1038  *
1039  * *host_offset is updated to contain the offset into the image file at which
1040  * the first allocated cluster starts.
1041  *
1042  * Return 0 on success and -errno in error cases. -EAGAIN means that the
1043  * function has been waiting for another request and the allocation must be
1044  * restarted, but the whole request should not be failed.
1045  */
1046 static int do_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
1047     uint64_t *host_offset, unsigned int *nb_clusters)
1048 {
1049     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1050
1051     trace_qcow2_do_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), guest_offset,
1052                                          *host_offset, *nb_clusters);
1053
1054     /* Allocate new clusters */
1055     trace_qcow2_cluster_alloc_phys(qemu_coroutine_self());
1056     if (*host_offset == 0) {
1057         int64_t cluster_offset =
1058             qcow2_alloc_clusters(bs, *nb_clusters * s->cluster_size);
1059         if (cluster_offset < 0) {
1060             return cluster_offset;
1061         }
1062         *host_offset = cluster_offset;
1063         return 0;
1064     } else {
1065         int ret = qcow2_alloc_clusters_at(bs, *host_offset, *nb_clusters);
1066         if (ret < 0) {
1067             return ret;
1068         }
1069         *nb_clusters = ret;
1070         return 0;
1071     }
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Allocates new clusters for an area that either is yet unallocated or needs a
1076  * copy on write. If *host_offset is non-zero, clusters are only allocated if
1077  * the new allocation can match the specified host offset.
1078  *
1079  * Note that guest_offset may not be cluster aligned. In this case, the
1080  * returned *host_offset points to exact byte referenced by guest_offset and
1081  * therefore isn't cluster aligned as well.
1082  *
1083  * Returns:
1084  *   0:     if no clusters could be allocated. *bytes is set to 0,
1085  *          *host_offset is left unchanged.
1086  *
1087  *   1:     if new clusters were allocated. *bytes may be decreased if the
1088  *          new allocation doesn't cover all of the requested area.
1089  *          *host_offset is updated to contain the host offset of the first
1090  *          newly allocated cluster.
1091  *
1092  *  -errno: in error cases
1093  */
1094 static int handle_alloc(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
1095     uint64_t *host_offset, uint64_t *bytes, QCowL2Meta **m)
1096 {
1097     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1098     int l2_index;
1099     uint64_t *l2_table;
1100     uint64_t entry;
1101     unsigned int nb_clusters;
1102     int ret;
1103
1104     uint64_t alloc_cluster_offset;
1105
1106     trace_qcow2_handle_alloc(qemu_coroutine_self(), guest_offset, *host_offset,
1107                              *bytes);
1108     assert(*bytes > 0);
1109
1110     /*
1111      * Calculate the number of clusters to look for. We stop at L2 table
1112      * boundaries to keep things simple.
1113      */
1114     nb_clusters =
1115         size_to_clusters(s, offset_into_cluster(s, guest_offset) + *bytes);
1116
1117     l2_index = offset_to_l2_index(s, guest_offset);
1118     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1119
1120     /* Find L2 entry for the first involved cluster */
1121     ret = get_cluster_table(bs, guest_offset, &l2_table, &l2_index);
1122     if (ret < 0) {
1123         return ret;
1124     }
1125
1126     entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
1127
1128     /* For the moment, overwrite compressed clusters one by one */
1129     if (entry & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
1130         nb_clusters = 1;
1131     } else {
1132         nb_clusters = count_cow_clusters(s, nb_clusters, l2_table, l2_index);
1133     }
1134
1135     /* This function is only called when there were no non-COW clusters, so if
1136      * we can't find any unallocated or COW clusters either, something is
1137      * wrong with our code. */
1138     assert(nb_clusters > 0);
1139
1140     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1141     if (ret < 0) {
1142         return ret;
1143     }
1144
1145     /* Allocate, if necessary at a given offset in the image file */
1146     alloc_cluster_offset = start_of_cluster(s, *host_offset);
1147     ret = do_alloc_cluster_offset(bs, guest_offset, &alloc_cluster_offset,
1148                                   &nb_clusters);
1149     if (ret < 0) {
1150         goto fail;
1151     }
1152
1153     /* Can't extend contiguous allocation */
1154     if (nb_clusters == 0) {
1155         *bytes = 0;
1156         return 0;
1157     }
1158
1159     /* !*host_offset would overwrite the image header and is reserved for "no
1160      * host offset preferred". If 0 was a valid host offset, it'd trigger the
1161      * following overlap check; do that now to avoid having an invalid value in
1162      * *host_offset. */
1163     if (!alloc_cluster_offset) {
1164         ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, 0, alloc_cluster_offset,
1165                                             nb_clusters * s->cluster_size);
1166         assert(ret < 0);
1167         goto fail;
1168     }
1169
1170     /*
1171      * Save info needed for meta data update.
1172      *
1173      * requested_sectors: Number of sectors from the start of the first
1174      * newly allocated cluster to the end of the (possibly shortened
1175      * before) write request.
1176      *
1177      * avail_sectors: Number of sectors from the start of the first
1178      * newly allocated to the end of the last newly allocated cluster.
1179      *
1180      * nb_sectors: The number of sectors from the start of the first
1181      * newly allocated cluster to the end of the area that the write
1182      * request actually writes to (excluding COW at the end)
1183      */
1184     int requested_sectors =
1185         (*bytes + offset_into_cluster(s, guest_offset))
1186         >> BDRV_SECTOR_BITS;
1187     int avail_sectors = nb_clusters
1188                         << (s->cluster_bits - BDRV_SECTOR_BITS);
1189     int alloc_n_start = offset_into_cluster(s, guest_offset)
1190                         >> BDRV_SECTOR_BITS;
1191     int nb_sectors = MIN(requested_sectors, avail_sectors);
1192     QCowL2Meta *old_m = *m;
1193
1194     *m = g_malloc0(sizeof(**m));
1195
1196     **m = (QCowL2Meta) {
1197         .next           = old_m,
1198
1199         .alloc_offset   = alloc_cluster_offset,
1200         .offset         = start_of_cluster(s, guest_offset),
1201         .nb_clusters    = nb_clusters,
1202         .nb_available   = nb_sectors,
1203
1204         .cow_start = {
1205             .offset     = 0,
1206             .nb_sectors = alloc_n_start,
1207         },
1208         .cow_end = {
1209             .offset     = nb_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE,
1210             .nb_sectors = avail_sectors - nb_sectors,
1211         },
1212     };
1213     qemu_co_queue_init(&(*m)->dependent_requests);
1214     QLIST_INSERT_HEAD(&s->cluster_allocs, *m, next_in_flight);
1215
1216     *host_offset = alloc_cluster_offset + offset_into_cluster(s, guest_offset);
1217     *bytes = MIN(*bytes, (nb_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE)
1218                          - offset_into_cluster(s, guest_offset));
1219     assert(*bytes != 0);
1220
1221     return 1;
1222
1223 fail:
1224     if (*m && (*m)->nb_clusters > 0) {
1225         QLIST_REMOVE(*m, next_in_flight);
1226     }
1227     return ret;
1228 }
1229
1230 /*
1231  * alloc_cluster_offset
1232  *
1233  * For a given offset on the virtual disk, find the cluster offset in qcow2
1234  * file. If the offset is not found, allocate a new cluster.
1235  *
1236  * If the cluster was already allocated, m->nb_clusters is set to 0 and
1237  * other fields in m are meaningless.
1238  *
1239  * If the cluster is newly allocated, m->nb_clusters is set to the number of
1240  * contiguous clusters that have been allocated. In this case, the other
1241  * fields of m are valid and contain information about the first allocated
1242  * cluster.
1243  *
1244  * If the request conflicts with another write request in flight, the coroutine
1245  * is queued and will be reentered when the dependency has completed.
1246  *
1247  * Return 0 on success and -errno in error cases
1248  */
1249 int qcow2_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1250     int *num, uint64_t *host_offset, QCowL2Meta **m)
1251 {
1252     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1253     uint64_t start, remaining;
1254     uint64_t cluster_offset;
1255     uint64_t cur_bytes;
1256     int ret;
1257
1258     trace_qcow2_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), offset, *num);
1259
1260     assert((offset & ~BDRV_SECTOR_MASK) == 0);
1261
1262 again:
1263     start = offset;
1264     remaining = *num << BDRV_SECTOR_BITS;
1265     cluster_offset = 0;
1266     *host_offset = 0;
1267     cur_bytes = 0;
1268     *m = NULL;
1269
1270     while (true) {
1271
1272         if (!*host_offset) {
1273             *host_offset = start_of_cluster(s, cluster_offset);
1274         }
1275
1276         assert(remaining >= cur_bytes);
1277
1278         start           += cur_bytes;
1279         remaining       -= cur_bytes;
1280         cluster_offset  += cur_bytes;
1281
1282         if (remaining == 0) {
1283             break;
1284         }
1285
1286         cur_bytes = remaining;
1287
1288         /*
1289          * Now start gathering as many contiguous clusters as possible:
1290          *
1291          * 1. Check for overlaps with in-flight allocations
1292          *
1293          *      a) Overlap not in the first cluster -> shorten this request and
1294          *         let the caller handle the rest in its next loop iteration.
1295          *
1296          *      b) Real overlaps of two requests. Yield and restart the search
1297          *         for contiguous clusters (the situation could have changed
1298          *         while we were sleeping)
1299          *
1300          *      c) TODO: Request starts in the same cluster as the in-flight
1301          *         allocation ends. Shorten the COW of the in-fight allocation,
1302          *         set cluster_offset to write to the same cluster and set up
1303          *         the right synchronisation between the in-flight request and
1304          *         the new one.
1305          */
1306         ret = handle_dependencies(bs, start, &cur_bytes, m);
1307         if (ret == -EAGAIN) {
1308             /* Currently handle_dependencies() doesn't yield if we already had
1309              * an allocation. If it did, we would have to clean up the L2Meta
1310              * structs before starting over. */
1311             assert(*m == NULL);
1312             goto again;
1313         } else if (ret < 0) {
1314             return ret;
1315         } else if (cur_bytes == 0) {
1316             break;
1317         } else {
1318             /* handle_dependencies() may have decreased cur_bytes (shortened
1319              * the allocations below) so that the next dependency is processed
1320              * correctly during the next loop iteration. */
1321         }
1322
1323         /*
1324          * 2. Count contiguous COPIED clusters.
1325          */
1326         ret = handle_copied(bs, start, &cluster_offset, &cur_bytes, m);
1327         if (ret < 0) {
1328             return ret;
1329         } else if (ret) {
1330             continue;
1331         } else if (cur_bytes == 0) {
1332             break;
1333         }
1334
1335         /*
1336          * 3. If the request still hasn't completed, allocate new clusters,
1337          *    considering any cluster_offset of steps 1c or 2.
1338          */
1339         ret = handle_alloc(bs, start, &cluster_offset, &cur_bytes, m);
1340         if (ret < 0) {
1341             return ret;
1342         } else if (ret) {
1343             continue;
1344         } else {
1345             assert(cur_bytes == 0);
1346             break;
1347         }
1348     }
1349
1350     *num -= remaining >> BDRV_SECTOR_BITS;
1351     assert(*num > 0);
1352     assert(*host_offset != 0);
1353
1354     return 0;
1355 }
1356
1357 static int decompress_buffer(uint8_t *out_buf, int out_buf_size,
1358                              const uint8_t *buf, int buf_size)
1359 {
1360     z_stream strm1, *strm = &strm1;
1361     int ret, out_len;
1362
1363     memset(strm, 0, sizeof(*strm));
1364
1365     strm->next_in = (uint8_t *)buf;
1366     strm->avail_in = buf_size;
1367     strm->next_out = out_buf;
1368     strm->avail_out = out_buf_size;
1369
1370     ret = inflateInit2(strm, -12);
1371     if (ret != Z_OK)
1372         return -1;
1373     ret = inflate(strm, Z_FINISH);
1374     out_len = strm->next_out - out_buf;
1375     if ((ret != Z_STREAM_END && ret != Z_BUF_ERROR) ||
1376         out_len != out_buf_size) {
1377         inflateEnd(strm);
1378         return -1;
1379     }
1380     inflateEnd(strm);
1381     return 0;
1382 }
1383
1384 int qcow2_decompress_cluster(BlockDriverState *bs, uint64_t cluster_offset)
1385 {
1386     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1387     int ret, csize, nb_csectors, sector_offset;
1388     uint64_t coffset;
1389
1390     coffset = cluster_offset & s->cluster_offset_mask;
1391     if (s->cluster_cache_offset != coffset) {
1392         nb_csectors = ((cluster_offset >> s->csize_shift) & s->csize_mask) + 1;
1393         sector_offset = coffset & 511;
1394         csize = nb_csectors * 512 - sector_offset;
1395         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_READ_COMPRESSED);
1396         ret = bdrv_read(bs->file, coffset >> 9, s->cluster_data, nb_csectors);
1397         if (ret < 0) {
1398             return ret;
1399         }
1400         if (decompress_buffer(s->cluster_cache, s->cluster_size,
1401                               s->cluster_data + sector_offset, csize) < 0) {
1402             return -EIO;
1403         }
1404         s->cluster_cache_offset = coffset;
1405     }
1406     return 0;
1407 }
1408
1409 /*
1410  * This discards as many clusters of nb_clusters as possible at once (i.e.
1411  * all clusters in the same L2 table) and returns the number of discarded
1412  * clusters.
1413  */
1414 static int discard_single_l2(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1415     unsigned int nb_clusters, enum qcow2_discard_type type)
1416 {
1417     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1418     uint64_t *l2_table;
1419     int l2_index;
1420     int ret;
1421     int i;
1422
1423     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
1424     if (ret < 0) {
1425         return ret;
1426     }
1427
1428     /* Limit nb_clusters to one L2 table */
1429     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1430
1431     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
1432         uint64_t old_l2_entry;
1433
1434         old_l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
1435
1436         /*
1437          * Make sure that a discarded area reads back as zeroes for v3 images
1438          * (we cannot do it for v2 without actually writing a zero-filled
1439          * buffer). We can skip the operation if the cluster is already marked
1440          * as zero, or if it's unallocated and we don't have a backing file.
1441          *
1442          * TODO We might want to use bdrv_get_block_status(bs) here, but we're
1443          * holding s->lock, so that doesn't work today.
1444          */
1445         switch (qcow2_get_cluster_type(old_l2_entry)) {
1446             case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
1447                 if (!bs->backing_hd) {
1448                     continue;
1449                 }
1450                 break;
1451
1452             case QCOW2_CLUSTER_ZERO:
1453                 continue;
1454
1455             case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
1456             case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
1457                 break;
1458
1459             default:
1460                 abort();
1461         }
1462
1463         /* First remove L2 entries */
1464         qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
1465         if (s->qcow_version >= 3) {
1466             l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1467         } else {
1468             l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(0);
1469         }
1470
1471         /* Then decrease the refcount */
1472         qcow2_free_any_clusters(bs, old_l2_entry, 1, type);
1473     }
1474
1475     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1476     if (ret < 0) {
1477         return ret;
1478     }
1479
1480     return nb_clusters;
1481 }
1482
1483 int qcow2_discard_clusters(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1484     int nb_sectors, enum qcow2_discard_type type)
1485 {
1486     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1487     uint64_t end_offset;
1488     unsigned int nb_clusters;
1489     int ret;
1490
1491     end_offset = offset + (nb_sectors << BDRV_SECTOR_BITS);
1492
1493     /* Round start up and end down */
1494     offset = align_offset(offset, s->cluster_size);
1495     end_offset = start_of_cluster(s, end_offset);
1496
1497     if (offset > end_offset) {
1498         return 0;
1499     }
1500
1501     nb_clusters = size_to_clusters(s, end_offset - offset);
1502
1503     s->cache_discards = true;
1504
1505     /* Each L2 table is handled by its own loop iteration */
1506     while (nb_clusters > 0) {
1507         ret = discard_single_l2(bs, offset, nb_clusters, type);
1508         if (ret < 0) {
1509             goto fail;
1510         }
1511
1512         nb_clusters -= ret;
1513         offset += (ret * s->cluster_size);
1514     }
1515
1516     ret = 0;
1517 fail:
1518     s->cache_discards = false;
1519     qcow2_process_discards(bs, ret);
1520
1521     return ret;
1522 }
1523
1524 /*
1525  * This zeroes as many clusters of nb_clusters as possible at once (i.e.
1526  * all clusters in the same L2 table) and returns the number of zeroed
1527  * clusters.
1528  */
1529 static int zero_single_l2(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
1530     unsigned int nb_clusters)
1531 {
1532     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1533     uint64_t *l2_table;
1534     int l2_index;
1535     int ret;
1536     int i;
1537
1538     ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
1539     if (ret < 0) {
1540         return ret;
1541     }
1542
1543     /* Limit nb_clusters to one L2 table */
1544     nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
1545
1546     for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
1547         uint64_t old_offset;
1548
1549         old_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
1550
1551         /* Update L2 entries */
1552         qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
1553         if (old_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
1554             l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1555             qcow2_free_any_clusters(bs, old_offset, 1, QCOW2_DISCARD_REQUEST);
1556         } else {
1557             l2_table[l2_index + i] |= cpu_to_be64(QCOW_OFLAG_ZERO);
1558         }
1559     }
1560
1561     ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
1562     if (ret < 0) {
1563         return ret;
1564     }
1565
1566     return nb_clusters;
1567 }
1568
1569 int qcow2_zero_clusters(BlockDriverState *bs, uint64_t offset, int nb_sectors)
1570 {
1571     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1572     unsigned int nb_clusters;
1573     int ret;
1574
1575     /* The zero flag is only supported by version 3 and newer */
1576     if (s->qcow_version < 3) {
1577         return -ENOTSUP;
1578     }
1579
1580     /* Each L2 table is handled by its own loop iteration */
1581     nb_clusters = size_to_clusters(s, nb_sectors << BDRV_SECTOR_BITS);
1582
1583     s->cache_discards = true;
1584
1585     while (nb_clusters > 0) {
1586         ret = zero_single_l2(bs, offset, nb_clusters);
1587         if (ret < 0) {
1588             goto fail;
1589         }
1590
1591         nb_clusters -= ret;
1592         offset += (ret * s->cluster_size);
1593     }
1594
1595     ret = 0;
1596 fail:
1597     s->cache_discards = false;
1598     qcow2_process_discards(bs, ret);
1599
1600     return ret;
1601 }
1602
1603 /*
1604  * Expands all zero clusters in a specific L1 table (or deallocates them, for
1605  * non-backed non-pre-allocated zero clusters).
1606  *
1607  * expanded_clusters is a bitmap where every bit corresponds to one cluster in
1608  * the image file; a bit gets set if the corresponding cluster has been used for
1609  * zero expansion (i.e., has been filled with zeroes and is referenced from an
1610  * L2 table). nb_clusters contains the total cluster count of the image file,
1611  * i.e., the number of bits in expanded_clusters.
1612  */
1613 static int expand_zero_clusters_in_l1(BlockDriverState *bs, uint64_t *l1_table,
1614                                       int l1_size, uint8_t **expanded_clusters,
1615                                       uint64_t *nb_clusters)
1616 {
1617     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1618     bool is_active_l1 = (l1_table == s->l1_table);
1619     uint64_t *l2_table = NULL;
1620     int ret;
1621     int i, j;
1622
1623     if (!is_active_l1) {
1624         /* inactive L2 tables require a buffer to be stored in when loading
1625          * them from disk */
1626         l2_table = qemu_try_blockalign(bs->file, s->cluster_size);
1627         if (l2_table == NULL) {
1628             return -ENOMEM;
1629         }
1630     }
1631
1632     for (i = 0; i < l1_size; i++) {
1633         uint64_t l2_offset = l1_table[i] & L1E_OFFSET_MASK;
1634         bool l2_dirty = false;
1635
1636         if (!l2_offset) {
1637             /* unallocated */
1638             continue;
1639         }
1640
1641         if (is_active_l1) {
1642             /* get active L2 tables from cache */
1643             ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, l2_offset,
1644                     (void **)&l2_table);
1645         } else {
1646             /* load inactive L2 tables from disk */
1647             ret = bdrv_read(bs->file, l2_offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1648                     (void *)l2_table, s->cluster_sectors);
1649         }
1650         if (ret < 0) {
1651             goto fail;
1652         }
1653
1654         for (j = 0; j < s->l2_size; j++) {
1655             uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[j]);
1656             int64_t offset = l2_entry & L2E_OFFSET_MASK, cluster_index;
1657             int cluster_type = qcow2_get_cluster_type(l2_entry);
1658             bool preallocated = offset != 0;
1659
1660             if (cluster_type == QCOW2_CLUSTER_NORMAL) {
1661                 cluster_index = offset >> s->cluster_bits;
1662                 assert((cluster_index >= 0) && (cluster_index < *nb_clusters));
1663                 if ((*expanded_clusters)[cluster_index / 8] &
1664                     (1 << (cluster_index % 8))) {
1665                     /* Probably a shared L2 table; this cluster was a zero
1666                      * cluster which has been expanded, its refcount
1667                      * therefore most likely requires an update. */
1668                     ret = qcow2_update_cluster_refcount(bs, cluster_index, 1,
1669                                                         QCOW2_DISCARD_NEVER);
1670                     if (ret < 0) {
1671                         goto fail;
1672                     }
1673                     /* Since we just increased the refcount, the COPIED flag may
1674                      * no longer be set. */
1675                     l2_table[j] = cpu_to_be64(l2_entry & ~QCOW_OFLAG_COPIED);
1676                     l2_dirty = true;
1677                 }
1678                 continue;
1679             }
1680             else if (qcow2_get_cluster_type(l2_entry) != QCOW2_CLUSTER_ZERO) {
1681                 continue;
1682             }
1683
1684             if (!preallocated) {
1685                 if (!bs->backing_hd) {
1686                     /* not backed; therefore we can simply deallocate the
1687                      * cluster */
1688                     l2_table[j] = 0;
1689                     l2_dirty = true;
1690                     continue;
1691                 }
1692
1693                 offset = qcow2_alloc_clusters(bs, s->cluster_size);
1694                 if (offset < 0) {
1695                     ret = offset;
1696                     goto fail;
1697                 }
1698             }
1699
1700             ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs, 0, offset, s->cluster_size);
1701             if (ret < 0) {
1702                 if (!preallocated) {
1703                     qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1704                                         QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
1705                 }
1706                 goto fail;
1707             }
1708
1709             ret = bdrv_write_zeroes(bs->file, offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1710                                     s->cluster_sectors, 0);
1711             if (ret < 0) {
1712                 if (!preallocated) {
1713                     qcow2_free_clusters(bs, offset, s->cluster_size,
1714                                         QCOW2_DISCARD_ALWAYS);
1715                 }
1716                 goto fail;
1717             }
1718
1719             l2_table[j] = cpu_to_be64(offset | QCOW_OFLAG_COPIED);
1720             l2_dirty = true;
1721
1722             cluster_index = offset >> s->cluster_bits;
1723
1724             if (cluster_index >= *nb_clusters) {
1725                 uint64_t old_bitmap_size = (*nb_clusters + 7) / 8;
1726                 uint64_t new_bitmap_size;
1727                 /* The offset may lie beyond the old end of the underlying image
1728                  * file for growable files only */
1729                 assert(bs->file->growable);
1730                 *nb_clusters = size_to_clusters(s, bs->file->total_sectors *
1731                                                 BDRV_SECTOR_SIZE);
1732                 new_bitmap_size = (*nb_clusters + 7) / 8;
1733                 *expanded_clusters = g_realloc(*expanded_clusters,
1734                                                new_bitmap_size);
1735                 /* clear the newly allocated space */
1736                 memset(&(*expanded_clusters)[old_bitmap_size], 0,
1737                        new_bitmap_size - old_bitmap_size);
1738             }
1739
1740             assert((cluster_index >= 0) && (cluster_index < *nb_clusters));
1741             (*expanded_clusters)[cluster_index / 8] |= 1 << (cluster_index % 8);
1742         }
1743
1744         if (is_active_l1) {
1745             if (l2_dirty) {
1746                 qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
1747                 qcow2_cache_depends_on_flush(s->l2_table_cache);
1748             }
1749             ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **)&l2_table);
1750             if (ret < 0) {
1751                 l2_table = NULL;
1752                 goto fail;
1753             }
1754         } else {
1755             if (l2_dirty) {
1756                 ret = qcow2_pre_write_overlap_check(bs,
1757                         QCOW2_OL_INACTIVE_L2 | QCOW2_OL_ACTIVE_L2, l2_offset,
1758                         s->cluster_size);
1759                 if (ret < 0) {
1760                     goto fail;
1761                 }
1762
1763                 ret = bdrv_write(bs->file, l2_offset / BDRV_SECTOR_SIZE,
1764                         (void *)l2_table, s->cluster_sectors);
1765                 if (ret < 0) {
1766                     goto fail;
1767                 }
1768             }
1769         }
1770     }
1771
1772     ret = 0;
1773
1774 fail:
1775     if (l2_table) {
1776         if (!is_active_l1) {
1777             qemu_vfree(l2_table);
1778         } else {
1779             if (ret < 0) {
1780                 qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void **)&l2_table);
1781             } else {
1782                 ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache,
1783                         (void **)&l2_table);
1784             }
1785         }
1786     }
1787     return ret;
1788 }
1789
1790 /*
1791  * For backed images, expands all zero clusters on the image. For non-backed
1792  * images, deallocates all non-pre-allocated zero clusters (and claims the
1793  * allocation for pre-allocated ones). This is important for downgrading to a
1794  * qcow2 version which doesn't yet support metadata zero clusters.
1795  */
1796 int qcow2_expand_zero_clusters(BlockDriverState *bs)
1797 {
1798     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
1799     uint64_t *l1_table = NULL;
1800     uint64_t nb_clusters;
1801     uint8_t *expanded_clusters;
1802     int ret;
1803     int i, j;
1804
1805     nb_clusters = size_to_clusters(s, bs->file->total_sectors *
1806                                    BDRV_SECTOR_SIZE);
1807     expanded_clusters = g_try_malloc0((nb_clusters + 7) / 8);
1808     if (expanded_clusters == NULL) {
1809         ret = -ENOMEM;
1810         goto fail;
1811     }
1812
1813     ret = expand_zero_clusters_in_l1(bs, s->l1_table, s->l1_size,
1814                                      &expanded_clusters, &nb_clusters);
1815     if (ret < 0) {
1816         goto fail;
1817     }
1818
1819     /* Inactive L1 tables may point to active L2 tables - therefore it is
1820      * necessary to flush the L2 table cache before trying to access the L2
1821      * tables pointed to by inactive L1 entries (else we might try to expand
1822      * zero clusters that have already been expanded); furthermore, it is also
1823      * necessary to empty the L2 table cache, since it may contain tables which
1824      * are now going to be modified directly on disk, bypassing the cache.
1825      * qcow2_cache_empty() does both for us. */
1826     ret = qcow2_cache_empty(bs, s->l2_table_cache);
1827     if (ret < 0) {
1828         goto fail;
1829     }
1830
1831     for (i = 0; i < s->nb_snapshots; i++) {
1832         int l1_sectors = (s->snapshots[i].l1_size * sizeof(uint64_t) +
1833                 BDRV_SECTOR_SIZE - 1) / BDRV_SECTOR_SIZE;
1834
1835         l1_table = g_realloc(l1_table, l1_sectors * BDRV_SECTOR_SIZE);
1836
1837         ret = bdrv_read(bs->file, s->snapshots[i].l1_table_offset /
1838                 BDRV_SECTOR_SIZE, (void *)l1_table, l1_sectors);
1839         if (ret < 0) {
1840             goto fail;
1841         }
1842
1843         for (j = 0; j < s->snapshots[i].l1_size; j++) {
1844             be64_to_cpus(&l1_table[j]);
1845         }
1846
1847         ret = expand_zero_clusters_in_l1(bs, l1_table, s->snapshots[i].l1_size,
1848                                          &expanded_clusters, &nb_clusters);
1849         if (ret < 0) {
1850             goto fail;
1851         }
1852     }
1853
1854     ret = 0;
1855
1856 fail:
1857     g_free(expanded_clusters);
1858     g_free(l1_table);
1859     return ret;
1860 }
This page took 0.129843 seconds and 4 git commands to generate.