git.maemo.org Git - qemu/blob - block-qcow.c

   1 /*
   2  * Block driver for the QCOW 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 #include "vl.h"
  25 #include "block_int.h"
  26 #include <zlib.h>
  27 #include "aes.h"
  28
  29 /**************************************************************/
  30 /* QEMU COW block driver with compression and encryption support */
  31
  32 #define QCOW_MAGIC (('Q' << 24) | ('F' << 16) | ('I' << 8) | 0xfb)
  33 #define QCOW_VERSION 1
  34
  35 #define QCOW_CRYPT_NONE 0
  36 #define QCOW_CRYPT_AES  1
  37
  38 #define QCOW_OFLAG_COMPRESSED (1LL << 63)
  39
  40 typedef struct QCowHeader {
  41     uint32_t magic;
  42     uint32_t version;
  43     uint64_t backing_file_offset;
  44     uint32_t backing_file_size;
  45     uint32_t mtime;
  46     uint64_t size; /* in bytes */
  47     uint8_t cluster_bits;
  48     uint8_t l2_bits;
  49     uint32_t crypt_method;
  50     uint64_t l1_table_offset;
  51 } QCowHeader;
  52
  53 #define L2_CACHE_SIZE 16
  54
  55 typedef struct BDRVQcowState {
  56     BlockDriverState *hd;
  57     int cluster_bits;
  58     int cluster_size;
  59     int cluster_sectors;
  60     int l2_bits;
  61     int l2_size;
  62     int l1_size;
  63     uint64_t cluster_offset_mask;
  64     uint64_t l1_table_offset;
  65     uint64_t *l1_table;
  66     uint64_t *l2_cache;
  67     uint64_t l2_cache_offsets[L2_CACHE_SIZE];
  68     uint32_t l2_cache_counts[L2_CACHE_SIZE];
  69     uint8_t *cluster_cache;
  70     uint8_t *cluster_data;
  71     uint64_t cluster_cache_offset;
  72     uint32_t crypt_method; /* current crypt method, 0 if no key yet */
  73     uint32_t crypt_method_header;
  74     AES_KEY aes_encrypt_key;
  75     AES_KEY aes_decrypt_key;
  76 } BDRVQcowState;
  77
  78 static int decompress_cluster(BDRVQcowState *s, uint64_t cluster_offset);
  79
  80 static int qcow_probe(const uint8_t *buf, int buf_size, const char *filename)
  81 {
  82     const QCowHeader *cow_header = (const void *)buf;
  83
  84     if (buf_size >= sizeof(QCowHeader) &&
  85         be32_to_cpu(cow_header->magic) == QCOW_MAGIC &&
  86         be32_to_cpu(cow_header->version) == QCOW_VERSION)
  87         return 100;
  88     else
  89         return 0;
  90 }
  91
  92 static int qcow_open(BlockDriverState *bs, const char *filename, int flags)
  93 {
  94     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
  95     int len, i, shift, ret;
  96     QCowHeader header;
  97
  98     ret = bdrv_file_open(&s->hd, filename, flags);
  99     if (ret < 0)
 100         return ret;
 101     if (bdrv_pread(s->hd, 0, &header, sizeof(header)) != sizeof(header))
 102         goto fail;
 103     be32_to_cpus(&header.magic);
 104     be32_to_cpus(&header.version);
 105     be64_to_cpus(&header.backing_file_offset);
 106     be32_to_cpus(&header.backing_file_size);
 107     be32_to_cpus(&header.mtime);
 108     be64_to_cpus(&header.size);
 109     be32_to_cpus(&header.crypt_method);
 110     be64_to_cpus(&header.l1_table_offset);
 111
 112     if (header.magic != QCOW_MAGIC || header.version != QCOW_VERSION)
 113         goto fail;
 114     if (header.size <= 1 || header.cluster_bits < 9)
 115         goto fail;
 116     if (header.crypt_method > QCOW_CRYPT_AES)
 117         goto fail;
 118     s->crypt_method_header = header.crypt_method;
 119     if (s->crypt_method_header)
 120         bs->encrypted = 1;
 121     s->cluster_bits = header.cluster_bits;
 122     s->cluster_size = 1 << s->cluster_bits;
 123     s->cluster_sectors = 1 << (s->cluster_bits - 9);
 124     s->l2_bits = header.l2_bits;
 125     s->l2_size = 1 << s->l2_bits;
 126     bs->total_sectors = header.size / 512;
 127     s->cluster_offset_mask = (1LL << (63 - s->cluster_bits)) - 1;
 128
 129     /* read the level 1 table */
 130     shift = s->cluster_bits + s->l2_bits;
 131     s->l1_size = (header.size + (1LL << shift) - 1) >> shift;
 132
 133     s->l1_table_offset = header.l1_table_offset;
 134     s->l1_table = qemu_malloc(s->l1_size * sizeof(uint64_t));
 135     if (!s->l1_table)
 136         goto fail;
 137     if (bdrv_pread(s->hd, s->l1_table_offset, s->l1_table, s->l1_size * sizeof(uint64_t)) !=
 138         s->l1_size * sizeof(uint64_t))
 139         goto fail;
 140     for(i = 0;i < s->l1_size; i++) {
 141         be64_to_cpus(&s->l1_table[i]);
 142     }
 143     /* alloc L2 cache */
 144     s->l2_cache = qemu_malloc(s->l2_size * L2_CACHE_SIZE * sizeof(uint64_t));
 145     if (!s->l2_cache)
 146         goto fail;
 147     s->cluster_cache = qemu_malloc(s->cluster_size);
 148     if (!s->cluster_cache)
 149         goto fail;
 150     s->cluster_data = qemu_malloc(s->cluster_size);
 151     if (!s->cluster_data)
 152         goto fail;
 153     s->cluster_cache_offset = -1;
 154
 155     /* read the backing file name */
 156     if (header.backing_file_offset != 0) {
 157         len = header.backing_file_size;
 158         if (len > 1023)
 159             len = 1023;
 160         if (bdrv_pread(s->hd, header.backing_file_offset, bs->backing_file, len) != len)
 161             goto fail;
 162         bs->backing_file[len] = '\0';
 163     }
 164     return 0;
 165
 166  fail:
 167     qemu_free(s->l1_table);
 168     qemu_free(s->l2_cache);
 169     qemu_free(s->cluster_cache);
 170     qemu_free(s->cluster_data);
 171     bdrv_delete(s->hd);
 172     return -1;
 173 }
 174
 175 static int qcow_set_key(BlockDriverState *bs, const char *key)
 176 {
 177     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 178     uint8_t keybuf[16];
 179     int len, i;
 180
 181     memset(keybuf, 0, 16);
 182     len = strlen(key);
 183     if (len > 16)
 184         len = 16;
 185     /* XXX: we could compress the chars to 7 bits to increase
 186        entropy */
 187     for(i = 0;i < len;i++) {
 188         keybuf[i] = key[i];
 189     }
 190     s->crypt_method = s->crypt_method_header;
 191
 192     if (AES_set_encrypt_key(keybuf, 128, &s->aes_encrypt_key) != 0)
 193         return -1;
 194     if (AES_set_decrypt_key(keybuf, 128, &s->aes_decrypt_key) != 0)
 195         return -1;
 196 #if 0
 197     /* test */
 198     {
 199         uint8_t in[16];
 200         uint8_t out[16];
 201         uint8_t tmp[16];
 202         for(i=0;i<16;i++)
 203             in[i] = i;
 204         AES_encrypt(in, tmp, &s->aes_encrypt_key);
 205         AES_decrypt(tmp, out, &s->aes_decrypt_key);
 206         for(i = 0; i < 16; i++)
 207             printf(" %02x", tmp[i]);
 208         printf("\n");
 209         for(i = 0; i < 16; i++)
 210             printf(" %02x", out[i]);
 211         printf("\n");
 212     }
 213 #endif
 214     return 0;
 215 }
 216
 217 /* The crypt function is compatible with the linux cryptoloop
 218    algorithm for < 4 GB images. NOTE: out_buf == in_buf is
 219    supported */
 220 static void encrypt_sectors(BDRVQcowState *s, int64_t sector_num,
 221                             uint8_t *out_buf, const uint8_t *in_buf,
 222                             int nb_sectors, int enc,
 223                             const AES_KEY *key)
 224 {
 225     union {
 226         uint64_t ll[2];
 227         uint8_t b[16];
 228     } ivec;
 229     int i;
 230
 231     for(i = 0; i < nb_sectors; i++) {
 232         ivec.ll[0] = cpu_to_le64(sector_num);
 233         ivec.ll[1] = 0;
 234         AES_cbc_encrypt(in_buf, out_buf, 512, key,
 235                         ivec.b, enc);
 236         sector_num++;
 237         in_buf += 512;
 238         out_buf += 512;
 239     }
 240 }
 241
 242 /* 'allocate' is:
 243  *
 244  * 0 to not allocate.
 245  *
 246  * 1 to allocate a normal cluster (for sector indexes 'n_start' to
 247  * 'n_end')
 248  *
 249  * 2 to allocate a compressed cluster of size
 250  * 'compressed_size'. 'compressed_size' must be > 0 and <
 251  * cluster_size
 252  *
 253  * return 0 if not allocated.
 254  */
 255 static uint64_t get_cluster_offset(BlockDriverState *bs,
 256                                    uint64_t offset, int allocate,
 257                                    int compressed_size,
 258                                    int n_start, int n_end)
 259 {
 260     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 261     int min_index, i, j, l1_index, l2_index;
 262     uint64_t l2_offset, *l2_table, cluster_offset, tmp;
 263     uint32_t min_count;
 264     int new_l2_table;
 265
 266     l1_index = offset >> (s->l2_bits + s->cluster_bits);
 267     l2_offset = s->l1_table[l1_index];
 268     new_l2_table = 0;
 269     if (!l2_offset) {
 270         if (!allocate)
 271             return 0;
 272         /* allocate a new l2 entry */
 273         l2_offset = bdrv_getlength(s->hd);
 274         /* round to cluster size */
 275         l2_offset = (l2_offset + s->cluster_size - 1) & ~(s->cluster_size - 1);
 276         /* update the L1 entry */
 277         s->l1_table[l1_index] = l2_offset;
 278         tmp = cpu_to_be64(l2_offset);
 279         if (bdrv_pwrite(s->hd, s->l1_table_offset + l1_index * sizeof(tmp),
 280                         &tmp, sizeof(tmp)) != sizeof(tmp))
 281             return 0;
 282         new_l2_table = 1;
 283     }
 284     for(i = 0; i < L2_CACHE_SIZE; i++) {
 285         if (l2_offset == s->l2_cache_offsets[i]) {
 286             /* increment the hit count */
 287             if (++s->l2_cache_counts[i] == 0xffffffff) {
 288                 for(j = 0; j < L2_CACHE_SIZE; j++) {
 289                     s->l2_cache_counts[j] >>= 1;
 290                 }
 291             }
 292             l2_table = s->l2_cache + (i << s->l2_bits);
 293             goto found;
 294         }
 295     }
 296     /* not found: load a new entry in the least used one */
 297     min_index = 0;
 298     min_count = 0xffffffff;
 299     for(i = 0; i < L2_CACHE_SIZE; i++) {
 300         if (s->l2_cache_counts[i] < min_count) {
 301             min_count = s->l2_cache_counts[i];
 302             min_index = i;
 303         }
 304     }
 305     l2_table = s->l2_cache + (min_index << s->l2_bits);
 306     if (new_l2_table) {
 307         memset(l2_table, 0, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
 308         if (bdrv_pwrite(s->hd, l2_offset, l2_table, s->l2_size * sizeof(uint64_t)) !=
 309             s->l2_size * sizeof(uint64_t))
 310             return 0;
 311     } else {
 312         if (bdrv_pread(s->hd, l2_offset, l2_table, s->l2_size * sizeof(uint64_t)) !=
 313             s->l2_size * sizeof(uint64_t))
 314             return 0;
 315     }
 316     s->l2_cache_offsets[min_index] = l2_offset;
 317     s->l2_cache_counts[min_index] = 1;
 318  found:
 319     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
 320     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
 321     if (!cluster_offset ||
 322         ((cluster_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) && allocate == 1)) {
 323         if (!allocate)
 324             return 0;
 325         /* allocate a new cluster */
 326         if ((cluster_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) &&
 327             (n_end - n_start) < s->cluster_sectors) {
 328             /* if the cluster is already compressed, we must
 329                decompress it in the case it is not completely
 330                overwritten */
 331             if (decompress_cluster(s, cluster_offset) < 0)
 332                 return 0;
 333             cluster_offset = bdrv_getlength(s->hd);
 334             cluster_offset = (cluster_offset + s->cluster_size - 1) &
 335                 ~(s->cluster_size - 1);
 336             /* write the cluster content */
 337             if (bdrv_pwrite(s->hd, cluster_offset, s->cluster_cache, s->cluster_size) !=
 338                 s->cluster_size)
 339                 return -1;
 340         } else {
 341             cluster_offset = bdrv_getlength(s->hd);
 342             if (allocate == 1) {
 343                 /* round to cluster size */
 344                 cluster_offset = (cluster_offset + s->cluster_size - 1) &
 345                     ~(s->cluster_size - 1);
 346                 bdrv_truncate(s->hd, cluster_offset + s->cluster_size);
 347                 /* if encrypted, we must initialize the cluster
 348                    content which won't be written */
 349                 if (s->crypt_method &&
 350                     (n_end - n_start) < s->cluster_sectors) {
 351                     uint64_t start_sect;
 352                     start_sect = (offset & ~(s->cluster_size - 1)) >> 9;
 353                     memset(s->cluster_data + 512, 0x00, 512);
 354                     for(i = 0; i < s->cluster_sectors; i++) {
 355                         if (i < n_start || i >= n_end) {
 356                             encrypt_sectors(s, start_sect + i,
 357                                             s->cluster_data,
 358                                             s->cluster_data + 512, 1, 1,
 359                                             &s->aes_encrypt_key);
 360                             if (bdrv_pwrite(s->hd, cluster_offset + i * 512,
 361                                             s->cluster_data, 512) != 512)
 362                                 return -1;
 363                         }
 364                     }
 365                 }
 366             } else {
 367                 cluster_offset |= QCOW_OFLAG_COMPRESSED |
 368                     (uint64_t)compressed_size << (63 - s->cluster_bits);
 369             }
 370         }
 371         /* update L2 table */
 372         tmp = cpu_to_be64(cluster_offset);
 373         l2_table[l2_index] = tmp;
 374         if (bdrv_pwrite(s->hd,
 375                         l2_offset + l2_index * sizeof(tmp), &tmp, sizeof(tmp)) != sizeof(tmp))
 376             return 0;
 377     }
 378     return cluster_offset;
 379 }
 380
 381 static int qcow_is_allocated(BlockDriverState *bs, int64_t sector_num,
 382                              int nb_sectors, int *pnum)
 383 {
 384     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 385     int index_in_cluster, n;
 386     uint64_t cluster_offset;
 387
 388     cluster_offset = get_cluster_offset(bs, sector_num << 9, 0, 0, 0, 0);
 389     index_in_cluster = sector_num & (s->cluster_sectors - 1);
 390     n = s->cluster_sectors - index_in_cluster;
 391     if (n > nb_sectors)
 392         n = nb_sectors;
 393     *pnum = n;
 394     return (cluster_offset != 0);
 395 }
 396
 397 static int decompress_buffer(uint8_t *out_buf, int out_buf_size,
 398                              const uint8_t *buf, int buf_size)
 399 {
 400     z_stream strm1, *strm = &strm1;
 401     int ret, out_len;
 402
 403     memset(strm, 0, sizeof(*strm));
 404
 405     strm->next_in = (uint8_t *)buf;
 406     strm->avail_in = buf_size;
 407     strm->next_out = out_buf;
 408     strm->avail_out = out_buf_size;
 409
 410     ret = inflateInit2(strm, -12);
 411     if (ret != Z_OK)
 412         return -1;
 413     ret = inflate(strm, Z_FINISH);
 414     out_len = strm->next_out - out_buf;
 415     if ((ret != Z_STREAM_END && ret != Z_BUF_ERROR) ||
 416         out_len != out_buf_size) {
 417         inflateEnd(strm);
 418         return -1;
 419     }
 420     inflateEnd(strm);
 421     return 0;
 422 }
 423
 424 static int decompress_cluster(BDRVQcowState *s, uint64_t cluster_offset)
 425 {
 426     int ret, csize;
 427     uint64_t coffset;
 428
 429     coffset = cluster_offset & s->cluster_offset_mask;
 430     if (s->cluster_cache_offset != coffset) {
 431         csize = cluster_offset >> (63 - s->cluster_bits);
 432         csize &= (s->cluster_size - 1);
 433         ret = bdrv_pread(s->hd, coffset, s->cluster_data, csize);
 434         if (ret != csize)
 435             return -1;
 436         if (decompress_buffer(s->cluster_cache, s->cluster_size,
 437                               s->cluster_data, csize) < 0) {
 438             return -1;
 439         }
 440         s->cluster_cache_offset = coffset;
 441     }
 442     return 0;
 443 }
 444
 445 #if 0
 446
 447 static int qcow_read(BlockDriverState *bs, int64_t sector_num,
 448                      uint8_t *buf, int nb_sectors)
 449 {
 450     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 451     int ret, index_in_cluster, n;
 452     uint64_t cluster_offset;
 453
 454     while (nb_sectors > 0) {
 455         cluster_offset = get_cluster_offset(bs, sector_num << 9, 0, 0, 0, 0);
 456         index_in_cluster = sector_num & (s->cluster_sectors - 1);
 457         n = s->cluster_sectors - index_in_cluster;
 458         if (n > nb_sectors)
 459             n = nb_sectors;
 460         if (!cluster_offset) {
 461             if (bs->backing_hd) {
 462                 /* read from the base image */
 463                 ret = bdrv_read(bs->backing_hd, sector_num, buf, n);
 464                 if (ret < 0)
 465                     return -1;
 466             } else {
 467                 memset(buf, 0, 512 * n);
 468             }
 469         } else if (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
 470             if (decompress_cluster(s, cluster_offset) < 0)
 471                 return -1;
 472             memcpy(buf, s->cluster_cache + index_in_cluster * 512, 512 * n);
 473         } else {
 474             ret = bdrv_pread(s->hd, cluster_offset + index_in_cluster * 512, buf, n * 512);
 475             if (ret != n * 512)
 476                 return -1;
 477             if (s->crypt_method) {
 478                 encrypt_sectors(s, sector_num, buf, buf, n, 0,
 479                                 &s->aes_decrypt_key);
 480             }
 481         }
 482         nb_sectors -= n;
 483         sector_num += n;
 484         buf += n * 512;
 485     }
 486     return 0;
 487 }
 488 #endif
 489
 490 static int qcow_write(BlockDriverState *bs, int64_t sector_num,
 491                      const uint8_t *buf, int nb_sectors)
 492 {
 493     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 494     int ret, index_in_cluster, n;
 495     uint64_t cluster_offset;
 496
 497     while (nb_sectors > 0) {
 498         index_in_cluster = sector_num & (s->cluster_sectors - 1);
 499         n = s->cluster_sectors - index_in_cluster;
 500         if (n > nb_sectors)
 501             n = nb_sectors;
 502         cluster_offset = get_cluster_offset(bs, sector_num << 9, 1, 0,
 503                                             index_in_cluster,
 504                                             index_in_cluster + n);
 505         if (!cluster_offset)
 506             return -1;
 507         if (s->crypt_method) {
 508             encrypt_sectors(s, sector_num, s->cluster_data, buf, n, 1,
 509                             &s->aes_encrypt_key);
 510             ret = bdrv_pwrite(s->hd, cluster_offset + index_in_cluster * 512,
 511                               s->cluster_data, n * 512);
 512         } else {
 513             ret = bdrv_pwrite(s->hd, cluster_offset + index_in_cluster * 512, buf, n * 512);
 514         }
 515         if (ret != n * 512)
 516             return -1;
 517         nb_sectors -= n;
 518         sector_num += n;
 519         buf += n * 512;
 520     }
 521     s->cluster_cache_offset = -1; /* disable compressed cache */
 522     return 0;
 523 }
 524
 525 typedef struct {
 526     int64_t sector_num;
 527     uint8_t *buf;
 528     int nb_sectors;
 529     int n;
 530     uint64_t cluster_offset;
 531     uint8_t *cluster_data;
 532     BlockDriverAIOCB *hd_aiocb;
 533     BlockDriverAIOCB *backing_hd_aiocb;
 534 } QCowAIOCB;
 535
 536 static void qcow_aio_delete(BlockDriverAIOCB *acb);
 537
 538 static int qcow_aio_new(BlockDriverAIOCB *acb)
 539 {
 540     BlockDriverState *bs = acb->bs;
 541     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 542     QCowAIOCB *acb1;
 543     acb1 = qemu_mallocz(sizeof(QCowAIOCB));
 544     if (!acb1)
 545         return -1;
 546     acb->opaque = acb1;
 547     acb1->hd_aiocb = bdrv_aio_new(s->hd);
 548     if (!acb1->hd_aiocb)
 549         goto fail;
 550     if (bs->backing_hd) {
 551         acb1->backing_hd_aiocb = bdrv_aio_new(bs->backing_hd);
 552         if (!acb1->backing_hd_aiocb)
 553             goto fail;
 554     }
 555     return 0;
 556  fail:
 557     qcow_aio_delete(acb);
 558     return -1;
 559 }
 560
 561 static void qcow_aio_read_cb(void *opaque, int ret)
 562 {
 563     BlockDriverAIOCB *acb = opaque;
 564     BlockDriverState *bs = acb->bs;
 565     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 566     QCowAIOCB *acb1 = acb->opaque;
 567     int index_in_cluster;
 568
 569     if (ret < 0) {
 570     fail:
 571         acb->cb(acb->cb_opaque, ret);
 572         return;
 573     }
 574
 575  redo:
 576     /* post process the read buffer */
 577     if (!acb1->cluster_offset) {
 578         /* nothing to do */
 579     } else if (acb1->cluster_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
 580         /* nothing to do */
 581     } else {
 582         if (s->crypt_method) {
 583             encrypt_sectors(s, acb1->sector_num, acb1->buf, acb1->buf,
 584                             acb1->n, 0,
 585                             &s->aes_decrypt_key);
 586         }
 587     }
 588
 589     acb1->nb_sectors -= acb1->n;
 590     acb1->sector_num += acb1->n;
 591     acb1->buf += acb1->n * 512;
 592
 593     if (acb1->nb_sectors == 0) {
 594         /* request completed */
 595         acb->cb(acb->cb_opaque, 0);
 596         return;
 597     }
 598
 599     /* prepare next AIO request */
 600     acb1->cluster_offset = get_cluster_offset(bs,
 601                                               acb1->sector_num << 9,
 602                                               0, 0, 0, 0);
 603     index_in_cluster = acb1->sector_num & (s->cluster_sectors - 1);
 604     acb1->n = s->cluster_sectors - index_in_cluster;
 605     if (acb1->n > acb1->nb_sectors)
 606         acb1->n = acb1->nb_sectors;
 607
 608     if (!acb1->cluster_offset) {
 609         if (bs->backing_hd) {
 610             /* read from the base image */
 611             ret = bdrv_aio_read(acb1->backing_hd_aiocb, acb1->sector_num,
 612                                 acb1->buf, acb1->n, qcow_aio_read_cb, acb);
 613             if (ret < 0)
 614                 goto fail;
 615         } else {
 616             /* Note: in this case, no need to wait */
 617             memset(acb1->buf, 0, 512 * acb1->n);
 618             goto redo;
 619         }
 620     } else if (acb1->cluster_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
 621         /* add AIO support for compressed blocks ? */
 622         if (decompress_cluster(s, acb1->cluster_offset) < 0)
 623             goto fail;
 624         memcpy(acb1->buf,
 625                s->cluster_cache + index_in_cluster * 512, 512 * acb1->n);
 626         goto redo;
 627     } else {
 628         if ((acb1->cluster_offset & 511) != 0) {
 629             ret = -EIO;
 630             goto fail;
 631         }
 632         ret = bdrv_aio_read(acb1->hd_aiocb,
 633                             (acb1->cluster_offset >> 9) + index_in_cluster,
 634                             acb1->buf, acb1->n, qcow_aio_read_cb, acb);
 635         if (ret < 0)
 636             goto fail;
 637     }
 638 }
 639
 640 static int qcow_aio_read(BlockDriverAIOCB *acb, int64_t sector_num,
 641                          uint8_t *buf, int nb_sectors)
 642 {
 643     QCowAIOCB *acb1 = acb->opaque;
 644
 645     acb1->sector_num = sector_num;
 646     acb1->buf = buf;
 647     acb1->nb_sectors = nb_sectors;
 648     acb1->n = 0;
 649     acb1->cluster_offset = 0;
 650
 651     qcow_aio_read_cb(acb, 0);
 652     return 0;
 653 }
 654
 655 static void qcow_aio_write_cb(void *opaque, int ret)
 656 {
 657     BlockDriverAIOCB *acb = opaque;
 658     BlockDriverState *bs = acb->bs;
 659     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 660     QCowAIOCB *acb1 = acb->opaque;
 661     int index_in_cluster;
 662     uint64_t cluster_offset;
 663     const uint8_t *src_buf;
 664
 665     if (ret < 0) {
 666     fail:
 667         acb->cb(acb->cb_opaque, ret);
 668         return;
 669     }
 670
 671     acb1->nb_sectors -= acb1->n;
 672     acb1->sector_num += acb1->n;
 673     acb1->buf += acb1->n * 512;
 674
 675     if (acb1->nb_sectors == 0) {
 676         /* request completed */
 677         acb->cb(acb->cb_opaque, 0);
 678         return;
 679     }
 680
 681     index_in_cluster = acb1->sector_num & (s->cluster_sectors - 1);
 682     acb1->n = s->cluster_sectors - index_in_cluster;
 683     if (acb1->n > acb1->nb_sectors)
 684         acb1->n = acb1->nb_sectors;
 685     cluster_offset = get_cluster_offset(bs, acb1->sector_num << 9, 1, 0,
 686                                         index_in_cluster,
 687                                         index_in_cluster + acb1->n);
 688     if (!cluster_offset || (cluster_offset & 511) != 0) {
 689         ret = -EIO;
 690         goto fail;
 691     }
 692     if (s->crypt_method) {
 693         if (!acb1->cluster_data) {
 694             acb1->cluster_data = qemu_mallocz(s->cluster_size);
 695             if (!acb1->cluster_data) {
 696                 ret = -ENOMEM;
 697                 goto fail;
 698             }
 699         }
 700         encrypt_sectors(s, acb1->sector_num, acb1->cluster_data, acb1->buf,
 701                         acb1->n, 1, &s->aes_encrypt_key);
 702         src_buf = acb1->cluster_data;
 703     } else {
 704         src_buf = acb1->buf;
 705     }
 706     ret = bdrv_aio_write(acb1->hd_aiocb,
 707                          (cluster_offset >> 9) + index_in_cluster,
 708                          src_buf, acb1->n,
 709                          qcow_aio_write_cb, acb);
 710     if (ret < 0)
 711         goto fail;
 712 }
 713
 714 static int qcow_aio_write(BlockDriverAIOCB *acb, int64_t sector_num,
 715                           const uint8_t *buf, int nb_sectors)
 716 {
 717     QCowAIOCB *acb1 = acb->opaque;
 718     BlockDriverState *bs = acb->bs;
 719     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 720
 721     s->cluster_cache_offset = -1; /* disable compressed cache */
 722
 723     acb1->sector_num = sector_num;
 724     acb1->buf = (uint8_t *)buf;
 725     acb1->nb_sectors = nb_sectors;
 726     acb1->n = 0;
 727
 728     qcow_aio_write_cb(acb, 0);
 729     return 0;
 730 }
 731
 732 static void qcow_aio_cancel(BlockDriverAIOCB *acb)
 733 {
 734     QCowAIOCB *acb1 = acb->opaque;
 735     if (acb1->hd_aiocb)
 736         bdrv_aio_cancel(acb1->hd_aiocb);
 737     if (acb1->backing_hd_aiocb)
 738         bdrv_aio_cancel(acb1->backing_hd_aiocb);
 739 }
 740
 741 static void qcow_aio_delete(BlockDriverAIOCB *acb)
 742 {
 743     QCowAIOCB *acb1 = acb->opaque;
 744     if (acb1->hd_aiocb)
 745         bdrv_aio_delete(acb1->hd_aiocb);
 746     if (acb1->backing_hd_aiocb)
 747         bdrv_aio_delete(acb1->backing_hd_aiocb);
 748     qemu_free(acb1->cluster_data);
 749     qemu_free(acb1);
 750 }
 751
 752 static void qcow_close(BlockDriverState *bs)
 753 {
 754     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 755     qemu_free(s->l1_table);
 756     qemu_free(s->l2_cache);
 757     qemu_free(s->cluster_cache);
 758     qemu_free(s->cluster_data);
 759     bdrv_delete(s->hd);
 760 }
 761
 762 static int qcow_create(const char *filename, int64_t total_size,
 763                       const char *backing_file, int flags)
 764 {
 765     int fd, header_size, backing_filename_len, l1_size, i, shift;
 766     QCowHeader header;
 767     uint64_t tmp;
 768
 769     fd = open(filename, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC | O_BINARY, 0644);
 770     if (fd < 0)
 771         return -1;
 772     memset(&header, 0, sizeof(header));
 773     header.magic = cpu_to_be32(QCOW_MAGIC);
 774     header.version = cpu_to_be32(QCOW_VERSION);
 775     header.size = cpu_to_be64(total_size * 512);
 776     header_size = sizeof(header);
 777     backing_filename_len = 0;
 778     if (backing_file) {
 779         header.backing_file_offset = cpu_to_be64(header_size);
 780         backing_filename_len = strlen(backing_file);
 781         header.backing_file_size = cpu_to_be32(backing_filename_len);
 782         header_size += backing_filename_len;
 783         header.mtime = cpu_to_be32(0);
 784         header.cluster_bits = 9; /* 512 byte cluster to avoid copying
 785                                     unmodifyed sectors */
 786         header.l2_bits = 12; /* 32 KB L2 tables */
 787     } else {
 788         header.cluster_bits = 12; /* 4 KB clusters */
 789         header.l2_bits = 9; /* 4 KB L2 tables */
 790     }
 791     header_size = (header_size + 7) & ~7;
 792     shift = header.cluster_bits + header.l2_bits;
 793     l1_size = ((total_size * 512) + (1LL << shift) - 1) >> shift;
 794
 795     header.l1_table_offset = cpu_to_be64(header_size);
 796     if (flags) {
 797         header.crypt_method = cpu_to_be32(QCOW_CRYPT_AES);
 798     } else {
 799         header.crypt_method = cpu_to_be32(QCOW_CRYPT_NONE);
 800     }
 801
 802     /* write all the data */
 803     write(fd, &header, sizeof(header));
 804     if (backing_file) {
 805         write(fd, backing_file, backing_filename_len);
 806     }
 807     lseek(fd, header_size, SEEK_SET);
 808     tmp = 0;
 809     for(i = 0;i < l1_size; i++) {
 810         write(fd, &tmp, sizeof(tmp));
 811     }
 812     close(fd);
 813     return 0;
 814 }
 815
 816 static int qcow_make_empty(BlockDriverState *bs)
 817 {
 818     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 819     uint32_t l1_length = s->l1_size * sizeof(uint64_t);
 820     int ret;
 821
 822     memset(s->l1_table, 0, l1_length);
 823     if (bdrv_pwrite(s->hd, s->l1_table_offset, s->l1_table, l1_length) < 0)
 824         return -1;
 825     ret = bdrv_truncate(s->hd, s->l1_table_offset + l1_length);
 826     if (ret < 0)
 827         return ret;
 828
 829     memset(s->l2_cache, 0, s->l2_size * L2_CACHE_SIZE * sizeof(uint64_t));
 830     memset(s->l2_cache_offsets, 0, L2_CACHE_SIZE * sizeof(uint64_t));
 831     memset(s->l2_cache_counts, 0, L2_CACHE_SIZE * sizeof(uint32_t));
 832
 833     return 0;
 834 }
 835
 836 /* XXX: put compressed sectors first, then all the cluster aligned
 837    tables to avoid losing bytes in alignment */
 838 static int qcow_write_compressed(BlockDriverState *bs, int64_t sector_num,
 839                                  const uint8_t *buf, int nb_sectors)
 840 {
 841     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 842     z_stream strm;
 843     int ret, out_len;
 844     uint8_t *out_buf;
 845     uint64_t cluster_offset;
 846
 847     if (nb_sectors != s->cluster_sectors)
 848         return -EINVAL;
 849
 850     out_buf = qemu_malloc(s->cluster_size + (s->cluster_size / 1000) + 128);
 851     if (!out_buf)
 852         return -1;
 853
 854     /* best compression, small window, no zlib header */
 855     memset(&strm, 0, sizeof(strm));
 856     ret = deflateInit2(&strm, Z_DEFAULT_COMPRESSION,
 857                        Z_DEFLATED, -12,
 858                        9, Z_DEFAULT_STRATEGY);
 859     if (ret != 0) {
 860         qemu_free(out_buf);
 861         return -1;
 862     }
 863
 864     strm.avail_in = s->cluster_size;
 865     strm.next_in = (uint8_t *)buf;
 866     strm.avail_out = s->cluster_size;
 867     strm.next_out = out_buf;
 868
 869     ret = deflate(&strm, Z_FINISH);
 870     if (ret != Z_STREAM_END && ret != Z_OK) {
 871         qemu_free(out_buf);
 872         deflateEnd(&strm);
 873         return -1;
 874     }
 875     out_len = strm.next_out - out_buf;
 876
 877     deflateEnd(&strm);
 878
 879     if (ret != Z_STREAM_END || out_len >= s->cluster_size) {
 880         /* could not compress: write normal cluster */
 881         qcow_write(bs, sector_num, buf, s->cluster_sectors);
 882     } else {
 883         cluster_offset = get_cluster_offset(bs, sector_num << 9, 2,
 884                                             out_len, 0, 0);
 885         cluster_offset &= s->cluster_offset_mask;
 886         if (bdrv_pwrite(s->hd, cluster_offset, out_buf, out_len) != out_len) {
 887             qemu_free(out_buf);
 888             return -1;
 889         }
 890     }
 891
 892     qemu_free(out_buf);
 893     return 0;
 894 }
 895
 896 static void qcow_flush(BlockDriverState *bs)
 897 {
 898     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 899     bdrv_flush(s->hd);
 900 }
 901
 902 static int qcow_get_info(BlockDriverState *bs, BlockDriverInfo *bdi)
 903 {
 904     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
 905     bdi->cluster_size = s->cluster_size;
 906     return 0;
 907 }
 908
 909 BlockDriver bdrv_qcow = {
 910     "qcow",
 911     sizeof(BDRVQcowState),
 912     qcow_probe,
 913     qcow_open,
 914     NULL,
 915     NULL,
 916     qcow_close,
 917     qcow_create,
 918     qcow_flush,
 919     qcow_is_allocated,
 920     qcow_set_key,
 921     qcow_make_empty,
 922
 923     .bdrv_aio_new = qcow_aio_new,
 924     .bdrv_aio_read = qcow_aio_read,
 925     .bdrv_aio_write = qcow_aio_write,
 926     .bdrv_aio_cancel = qcow_aio_cancel,
 927     .bdrv_aio_delete = qcow_aio_delete,
 928     .bdrv_write_compressed = qcow_write_compressed,
 929     .bdrv_get_info = qcow_get_info,
 930 };