]> git.proxmox.com Git - qemu.git/blobdiff - block/qcow2-cluster.c
qcow2: Ignore reserved bits in count_contiguous_clusters()
[qemu.git] / block / qcow2-cluster.c
index f562b1602efa4107fe7416db9151c627756b77b6..7b059908a0ed2778aee175bdaf339db58a0752a0 100644 (file)
@@ -27,8 +27,9 @@
 #include "qemu-common.h"
 #include "block_int.h"
 #include "block/qcow2.h"
+#include "trace.h"
 
-int qcow2_grow_l1_table(BlockDriverState *bs, int min_size)
+int qcow2_grow_l1_table(BlockDriverState *bs, int min_size, bool exact_size)
 {
     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
     int new_l1_size, new_l1_size2, ret, i;
@@ -36,31 +37,43 @@ int qcow2_grow_l1_table(BlockDriverState *bs, int min_size)
     int64_t new_l1_table_offset;
     uint8_t data[12];
 
-    new_l1_size = s->l1_size;
-    if (min_size <= new_l1_size)
+    if (min_size <= s->l1_size)
         return 0;
-    if (new_l1_size == 0) {
-        new_l1_size = 1;
-    }
-    while (min_size > new_l1_size) {
-        new_l1_size = (new_l1_size * 3 + 1) / 2;
+
+    if (exact_size) {
+        new_l1_size = min_size;
+    } else {
+        /* Bump size up to reduce the number of times we have to grow */
+        new_l1_size = s->l1_size;
+        if (new_l1_size == 0) {
+            new_l1_size = 1;
+        }
+        while (min_size > new_l1_size) {
+            new_l1_size = (new_l1_size * 3 + 1) / 2;
+        }
     }
+
 #ifdef DEBUG_ALLOC2
-    printf("grow l1_table from %d to %d\n", s->l1_size, new_l1_size);
+    fprintf(stderr, "grow l1_table from %d to %d\n", s->l1_size, new_l1_size);
 #endif
 
     new_l1_size2 = sizeof(uint64_t) * new_l1_size;
-    new_l1_table = qemu_mallocz(align_offset(new_l1_size2, 512));
+    new_l1_table = g_malloc0(align_offset(new_l1_size2, 512));
     memcpy(new_l1_table, s->l1_table, s->l1_size * sizeof(uint64_t));
 
     /* write new table (align to cluster) */
     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ALLOC_TABLE);
     new_l1_table_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, new_l1_size2);
     if (new_l1_table_offset < 0) {
-        qemu_free(new_l1_table);
+        g_free(new_l1_table);
         return new_l1_table_offset;
     }
 
+    ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
+    if (ret < 0) {
+        goto fail;
+    }
+
     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_WRITE_TABLE);
     for(i = 0; i < s->l1_size; i++)
         new_l1_table[i] = cpu_to_be64(new_l1_table[i]);
@@ -73,80 +86,23 @@ int qcow2_grow_l1_table(BlockDriverState *bs, int min_size)
     /* set new table */
     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L1_GROW_ACTIVATE_TABLE);
     cpu_to_be32w((uint32_t*)data, new_l1_size);
-    cpu_to_be64w((uint64_t*)(data + 4), new_l1_table_offset);
+    cpu_to_be64wu((uint64_t*)(data + 4), new_l1_table_offset);
     ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, offsetof(QCowHeader, l1_size), data,sizeof(data));
     if (ret < 0) {
         goto fail;
     }
-    qemu_free(s->l1_table);
+    g_free(s->l1_table);
     qcow2_free_clusters(bs, s->l1_table_offset, s->l1_size * sizeof(uint64_t));
     s->l1_table_offset = new_l1_table_offset;
     s->l1_table = new_l1_table;
     s->l1_size = new_l1_size;
     return 0;
  fail:
-    qemu_free(new_l1_table);
+    g_free(new_l1_table);
     qcow2_free_clusters(bs, new_l1_table_offset, new_l1_size2);
     return ret;
 }
 
-void qcow2_l2_cache_reset(BlockDriverState *bs)
-{
-    BDRVQcowState *s = bs->opaque;
-
-    memset(s->l2_cache, 0, s->l2_size * L2_CACHE_SIZE * sizeof(uint64_t));
-    memset(s->l2_cache_offsets, 0, L2_CACHE_SIZE * sizeof(uint64_t));
-    memset(s->l2_cache_counts, 0, L2_CACHE_SIZE * sizeof(uint32_t));
-}
-
-static inline int l2_cache_new_entry(BlockDriverState *bs)
-{
-    BDRVQcowState *s = bs->opaque;
-    uint32_t min_count;
-    int min_index, i;
-
-    /* find a new entry in the least used one */
-    min_index = 0;
-    min_count = 0xffffffff;
-    for(i = 0; i < L2_CACHE_SIZE; i++) {
-        if (s->l2_cache_counts[i] < min_count) {
-            min_count = s->l2_cache_counts[i];
-            min_index = i;
-        }
-    }
-    return min_index;
-}
-
-/*
- * seek_l2_table
- *
- * seek l2_offset in the l2_cache table
- * if not found, return NULL,
- * if found,
- *   increments the l2 cache hit count of the entry,
- *   if counter overflow, divide by two all counters
- *   return the pointer to the l2 cache entry
- *
- */
-
-static uint64_t *seek_l2_table(BDRVQcowState *s, uint64_t l2_offset)
-{
-    int i, j;
-
-    for(i = 0; i < L2_CACHE_SIZE; i++) {
-        if (l2_offset == s->l2_cache_offsets[i]) {
-            /* increment the hit count */
-            if (++s->l2_cache_counts[i] == 0xffffffff) {
-                for(j = 0; j < L2_CACHE_SIZE; j++) {
-                    s->l2_cache_counts[j] >>= 1;
-                }
-            }
-            return s->l2_cache + (i << s->l2_bits);
-        }
-    }
-    return NULL;
-}
-
 /*
  * l2_load
  *
@@ -161,32 +117,11 @@ static int l2_load(BlockDriverState *bs, uint64_t l2_offset,
     uint64_t **l2_table)
 {
     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
-    int min_index;
     int ret;
 
-    /* seek if the table for the given offset is in the cache */
-
-    *l2_table = seek_l2_table(s, l2_offset);
-    if (*l2_table != NULL) {
-        return 0;
-    }
-
-    /* not found: load a new entry in the least used one */
-
-    min_index = l2_cache_new_entry(bs);
-    *l2_table = s->l2_cache + (min_index << s->l2_bits);
-
-    BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_LOAD);
-    ret = bdrv_pread(bs->file, l2_offset, *l2_table,
-        s->l2_size * sizeof(uint64_t));
-    if (ret < 0) {
-        return ret;
-    }
+    ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, l2_offset, (void**) l2_table);
 
-    s->l2_cache_offsets[min_index] = l2_offset;
-    s->l2_cache_counts[min_index] = 1;
-
-    return 0;
+    return ret;
 }
 
 /*
@@ -229,7 +164,6 @@ static int write_l1_entry(BlockDriverState *bs, int l1_index)
 static int l2_allocate(BlockDriverState *bs, int l1_index, uint64_t **table)
 {
     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
-    int min_index;
     uint64_t old_l2_offset;
     uint64_t *l2_table;
     int64_t l2_offset;
@@ -237,6 +171,8 @@ static int l2_allocate(BlockDriverState *bs, int l1_index, uint64_t **table)
 
     old_l2_offset = s->l1_table[l1_index];
 
+    trace_qcow2_l2_allocate(bs, l1_index);
+
     /* allocate a new l2 entry */
 
     l2_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
@@ -244,74 +180,110 @@ static int l2_allocate(BlockDriverState *bs, int l1_index, uint64_t **table)
         return l2_offset;
     }
 
+    ret = qcow2_cache_flush(bs, s->refcount_block_cache);
+    if (ret < 0) {
+        goto fail;
+    }
+
     /* allocate a new entry in the l2 cache */
 
-    min_index = l2_cache_new_entry(bs);
-    l2_table = s->l2_cache + (min_index << s->l2_bits);
+    trace_qcow2_l2_allocate_get_empty(bs, l1_index);
+    ret = qcow2_cache_get_empty(bs, s->l2_table_cache, l2_offset, (void**) table);
+    if (ret < 0) {
+        return ret;
+    }
+
+    l2_table = *table;
 
     if (old_l2_offset == 0) {
         /* if there was no old l2 table, clear the new table */
         memset(l2_table, 0, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
     } else {
+        uint64_t* old_table;
+
         /* if there was an old l2 table, read it from the disk */
         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_COW_READ);
-        ret = bdrv_pread(bs->file, old_l2_offset, l2_table,
-            s->l2_size * sizeof(uint64_t));
+        ret = qcow2_cache_get(bs, s->l2_table_cache, old_l2_offset,
+            (void**) &old_table);
+        if (ret < 0) {
+            goto fail;
+        }
+
+        memcpy(l2_table, old_table, s->cluster_size);
+
+        ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &old_table);
         if (ret < 0) {
             goto fail;
         }
     }
+
     /* write the l2 table to the file */
     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_ALLOC_WRITE);
-    ret = bdrv_pwrite_sync(bs->file, l2_offset, l2_table,
-        s->l2_size * sizeof(uint64_t));
+
+    trace_qcow2_l2_allocate_write_l2(bs, l1_index);
+    qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
+    ret = qcow2_cache_flush(bs, s->l2_table_cache);
     if (ret < 0) {
         goto fail;
     }
 
     /* update the L1 entry */
+    trace_qcow2_l2_allocate_write_l1(bs, l1_index);
     s->l1_table[l1_index] = l2_offset | QCOW_OFLAG_COPIED;
     ret = write_l1_entry(bs, l1_index);
     if (ret < 0) {
         goto fail;
     }
 
-    /* update the l2 cache entry */
-
-    s->l2_cache_offsets[min_index] = l2_offset;
-    s->l2_cache_counts[min_index] = 1;
-
     *table = l2_table;
+    trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, 0);
     return 0;
 
 fail:
+    trace_qcow2_l2_allocate_done(bs, l1_index, ret);
+    qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) table);
     s->l1_table[l1_index] = old_l2_offset;
-    qcow2_l2_cache_reset(bs);
     return ret;
 }
 
+/*
+ * Checks how many clusters in a given L2 table are contiguous in the image
+ * file. As soon as one of the flags in the bitmask stop_flags changes compared
+ * to the first cluster, the search is stopped and the cluster is not counted
+ * as contiguous. (This allows it, for example, to stop at the first compressed
+ * cluster which may require a different handling)
+ */
 static int count_contiguous_clusters(uint64_t nb_clusters, int cluster_size,
-        uint64_t *l2_table, uint64_t start, uint64_t mask)
+        uint64_t *l2_table, uint64_t start, uint64_t stop_flags)
 {
     int i;
-    uint64_t offset = be64_to_cpu(l2_table[0]) & ~mask;
+    uint64_t mask = stop_flags | L2E_OFFSET_MASK;
+    uint64_t offset = be64_to_cpu(l2_table[0]) & mask;
 
     if (!offset)
         return 0;
 
-    for (i = start; i < start + nb_clusters; i++)
-        if (offset + (uint64_t) i * cluster_size != (be64_to_cpu(l2_table[i]) & ~mask))
+    for (i = start; i < start + nb_clusters; i++) {
+        uint64_t l2_entry = be64_to_cpu(l2_table[i]) & mask;
+        if (offset + (uint64_t) i * cluster_size != l2_entry) {
             break;
+        }
+    }
 
        return (i - start);
 }
 
 static int count_contiguous_free_clusters(uint64_t nb_clusters, uint64_t *l2_table)
 {
-    int i = 0;
+    int i;
 
-    while(nb_clusters-- && l2_table[i] == 0)
-        i++;
+    for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
+        int type = qcow2_get_cluster_type(be64_to_cpu(l2_table[i]));
+
+        if (type != QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED) {
+            break;
+        }
+    }
 
     return i;
 }
@@ -341,83 +313,62 @@ void qcow2_encrypt_sectors(BDRVQcowState *s, int64_t sector_num,
     }
 }
 
-
-static int qcow_read(BlockDriverState *bs, int64_t sector_num,
-                     uint8_t *buf, int nb_sectors)
+static int coroutine_fn copy_sectors(BlockDriverState *bs,
+                                     uint64_t start_sect,
+                                     uint64_t cluster_offset,
+                                     int n_start, int n_end)
 {
     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
-    int ret, index_in_cluster, n, n1;
-    uint64_t cluster_offset;
-
-    while (nb_sectors > 0) {
-        n = nb_sectors;
-
-        ret = qcow2_get_cluster_offset(bs, sector_num << 9, &n,
-            &cluster_offset);
-        if (ret < 0) {
-            return ret;
-        }
+    QEMUIOVector qiov;
+    struct iovec iov;
+    int n, ret;
 
-        index_in_cluster = sector_num & (s->cluster_sectors - 1);
-        if (!cluster_offset) {
-            if (bs->backing_hd) {
-                /* read from the base image */
-                n1 = qcow2_backing_read1(bs->backing_hd, sector_num, buf, n);
-                if (n1 > 0) {
-                    BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_READ_BACKING);
-                    ret = bdrv_read(bs->backing_hd, sector_num, buf, n1);
-                    if (ret < 0)
-                        return -1;
-                }
-            } else {
-                memset(buf, 0, 512 * n);
-            }
-        } else if (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
-            if (qcow2_decompress_cluster(bs, cluster_offset) < 0)
-                return -1;
-            memcpy(buf, s->cluster_cache + index_in_cluster * 512, 512 * n);
-        } else {
-            BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_READ);
-            ret = bdrv_pread(bs->file, cluster_offset + index_in_cluster * 512, buf, n * 512);
-            if (ret != n * 512)
-                return -1;
-            if (s->crypt_method) {
-                qcow2_encrypt_sectors(s, sector_num, buf, buf, n, 0,
-                                &s->aes_decrypt_key);
-            }
-        }
-        nb_sectors -= n;
-        sector_num += n;
-        buf += n * 512;
+    /*
+     * If this is the last cluster and it is only partially used, we must only
+     * copy until the end of the image, or bdrv_check_request will fail for the
+     * bdrv_read/write calls below.
+     */
+    if (start_sect + n_end > bs->total_sectors) {
+        n_end = bs->total_sectors - start_sect;
     }
-    return 0;
-}
-
-static int copy_sectors(BlockDriverState *bs, uint64_t start_sect,
-                        uint64_t cluster_offset, int n_start, int n_end)
-{
-    BDRVQcowState *s = bs->opaque;
-    int n, ret;
 
     n = n_end - n_start;
-    if (n <= 0)
+    if (n <= 0) {
         return 0;
+    }
+
+    iov.iov_len = n * BDRV_SECTOR_SIZE;
+    iov.iov_base = qemu_blockalign(bs, iov.iov_len);
+
+    qemu_iovec_init_external(&qiov, &iov, 1);
+
     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_READ);
-    ret = qcow_read(bs, start_sect + n_start, s->cluster_data, n);
-    if (ret < 0)
-        return ret;
+
+    /* Call .bdrv_co_readv() directly instead of using the public block-layer
+     * interface.  This avoids double I/O throttling and request tracking,
+     * which can lead to deadlock when block layer copy-on-read is enabled.
+     */
+    ret = bs->drv->bdrv_co_readv(bs, start_sect + n_start, n, &qiov);
+    if (ret < 0) {
+        goto out;
+    }
+
     if (s->crypt_method) {
         qcow2_encrypt_sectors(s, start_sect + n_start,
-                        s->cluster_data,
-                        s->cluster_data, n, 1,
+                        iov.iov_base, iov.iov_base, n, 1,
                         &s->aes_encrypt_key);
     }
+
     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_COW_WRITE);
-    ret = bdrv_write_sync(bs->file, (cluster_offset >> 9) + n_start,
-        s->cluster_data, n);
-    if (ret < 0)
-        return ret;
-    return 0;
+    ret = bdrv_co_writev(bs->file, (cluster_offset >> 9) + n_start, n, &qiov);
+    if (ret < 0) {
+        goto out;
+    }
+
+    ret = 0;
+out:
+    qemu_vfree(iov.iov_base);
+    return ret;
 }
 
 
@@ -427,16 +378,14 @@ static int copy_sectors(BlockDriverState *bs, uint64_t start_sect,
  * For a given offset of the disk image, find the cluster offset in
  * qcow2 file. The offset is stored in *cluster_offset.
  *
- * on entry, *num is the number of contiguous clusters we'd like to
+ * on entry, *num is the number of contiguous sectors we'd like to
  * access following offset.
  *
- * on exit, *num is the number of contiguous clusters we can read.
- *
- * Return 0, if the offset is found
- * Return -errno, otherwise.
+ * on exit, *num is the number of contiguous sectors we can read.
  *
+ * Returns the cluster type (QCOW2_CLUSTER_*) on success, -errno in error
+ * cases.
  */
-
 int qcow2_get_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
     int *num, uint64_t *cluster_offset)
 {
@@ -472,19 +421,19 @@ int qcow2_get_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
     /* seek the the l2 offset in the l1 table */
 
     l1_index = offset >> l1_bits;
-    if (l1_index >= s->l1_size)
+    if (l1_index >= s->l1_size) {
+        ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
         goto out;
+    }
 
-    l2_offset = s->l1_table[l1_index];
-
-    /* seek the l2 table of the given l2 offset */
-
-    if (!l2_offset)
+    l2_offset = s->l1_table[l1_index] & L1E_OFFSET_MASK;
+    if (!l2_offset) {
+        ret = QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED;
         goto out;
+    }
 
     /* load the l2 table in memory */
 
-    l2_offset &= ~QCOW_OFLAG_COPIED;
     ret = l2_load(bs, l2_offset, &l2_table);
     if (ret < 0) {
         return ret;
@@ -496,24 +445,37 @@ int qcow2_get_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
     *cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
     nb_clusters = size_to_clusters(s, nb_needed << 9);
 
-    if (!*cluster_offset) {
+    ret = qcow2_get_cluster_type(*cluster_offset);
+    switch (ret) {
+    case QCOW2_CLUSTER_COMPRESSED:
+        /* Compressed clusters can only be processed one by one */
+        c = 1;
+        *cluster_offset &= L2E_COMPRESSED_OFFSET_SIZE_MASK;
+        break;
+    case QCOW2_CLUSTER_UNALLOCATED:
         /* how many empty clusters ? */
         c = count_contiguous_free_clusters(nb_clusters, &l2_table[l2_index]);
-    } else {
+        *cluster_offset = 0;
+        break;
+    case QCOW2_CLUSTER_NORMAL:
         /* how many allocated clusters ? */
         c = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
-                &l2_table[l2_index], 0, QCOW_OFLAG_COPIED);
+                &l2_table[l2_index], 0, QCOW_OFLAG_COMPRESSED);
+        *cluster_offset &= L2E_OFFSET_MASK;
+        break;
     }
 
-   nb_available = (c * s->cluster_sectors);
+    qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
+
+    nb_available = (c * s->cluster_sectors);
+
 out:
     if (nb_available > nb_needed)
         nb_available = nb_needed;
 
     *num = nb_available - index_in_cluster;
 
-    *cluster_offset &=~QCOW_OFLAG_COPIED;
-    return 0;
+    return ret;
 }
 
 /*
@@ -529,7 +491,6 @@ out:
  */
 static int get_cluster_table(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
                              uint64_t **new_l2_table,
-                             uint64_t *new_l2_offset,
                              int *new_l2_index)
 {
     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
@@ -542,7 +503,7 @@ static int get_cluster_table(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
 
     l1_index = offset >> (s->l2_bits + s->cluster_bits);
     if (l1_index >= s->l1_size) {
-        ret = qcow2_grow_l1_table(bs, l1_index + 1);
+        ret = qcow2_grow_l1_table(bs, l1_index + 1, false);
         if (ret < 0) {
             return ret;
         }
@@ -559,12 +520,16 @@ static int get_cluster_table(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
             return ret;
         }
     } else {
-        if (l2_offset)
-            qcow2_free_clusters(bs, l2_offset, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
+        /* First allocate a new L2 table (and do COW if needed) */
         ret = l2_allocate(bs, l1_index, &l2_table);
         if (ret < 0) {
             return ret;
         }
+
+        /* Then decrease the refcount of the old table */
+        if (l2_offset) {
+            qcow2_free_clusters(bs, l2_offset, s->l2_size * sizeof(uint64_t));
+        }
         l2_offset = s->l1_table[l1_index] & ~QCOW_OFLAG_COPIED;
     }
 
@@ -573,7 +538,6 @@ static int get_cluster_table(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
     l2_index = (offset >> s->cluster_bits) & (s->l2_size - 1);
 
     *new_l2_table = l2_table;
-    *new_l2_offset = l2_offset;
     *new_l2_index = l2_index;
 
     return 0;
@@ -598,24 +562,27 @@ uint64_t qcow2_alloc_compressed_cluster_offset(BlockDriverState *bs,
 {
     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
     int l2_index, ret;
-    uint64_t l2_offset, *l2_table;
+    uint64_t *l2_table;
     int64_t cluster_offset;
     int nb_csectors;
 
-    ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_offset, &l2_index);
+    ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
     if (ret < 0) {
         return 0;
     }
 
     cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
-    if (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COPIED)
-        return cluster_offset & ~QCOW_OFLAG_COPIED;
+    if (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COPIED) {
+        qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
+        return 0;
+    }
 
     if (cluster_offset)
         qcow2_free_any_clusters(bs, cluster_offset, 1);
 
     cluster_offset = qcow2_alloc_bytes(bs, compressed_size);
     if (cluster_offset < 0) {
+        qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
         return 0;
     }
 
@@ -630,73 +597,70 @@ uint64_t qcow2_alloc_compressed_cluster_offset(BlockDriverState *bs,
     /* compressed clusters never have the copied flag */
 
     BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_UPDATE_COMPRESSED);
+    qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
     l2_table[l2_index] = cpu_to_be64(cluster_offset);
-    if (bdrv_pwrite_sync(bs->file,
-                    l2_offset + l2_index * sizeof(uint64_t),
-                    l2_table + l2_index,
-                    sizeof(uint64_t)) < 0)
-        return 0;
-
-    return cluster_offset;
-}
-
-/*
- * Write L2 table updates to disk, writing whole sectors to avoid a
- * read-modify-write in bdrv_pwrite
- */
-#define L2_ENTRIES_PER_SECTOR (512 / 8)
-static int write_l2_entries(BlockDriverState *bs, uint64_t *l2_table,
-    uint64_t l2_offset, int l2_index, int num)
-{
-    int l2_start_index = l2_index & ~(L1_ENTRIES_PER_SECTOR - 1);
-    int start_offset = (8 * l2_index) & ~511;
-    int end_offset = (8 * (l2_index + num) + 511) & ~511;
-    size_t len = end_offset - start_offset;
-    int ret;
-
-    BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_L2_UPDATE);
-    ret = bdrv_pwrite(bs->file, l2_offset + start_offset,
-        &l2_table[l2_start_index], len);
+    ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
     if (ret < 0) {
-        return ret;
+        return 0;
     }
 
-    return 0;
+    return cluster_offset;
 }
 
 int qcow2_alloc_cluster_link_l2(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m)
 {
     BDRVQcowState *s = bs->opaque;
     int i, j = 0, l2_index, ret;
-    uint64_t *old_cluster, start_sect, l2_offset, *l2_table;
-    uint64_t cluster_offset = m->cluster_offset;
+    uint64_t *old_cluster, start_sect, *l2_table;
+    uint64_t cluster_offset = m->alloc_offset;
+    bool cow = false;
+
+    trace_qcow2_cluster_link_l2(qemu_coroutine_self(), m->nb_clusters);
 
     if (m->nb_clusters == 0)
         return 0;
 
-    old_cluster = qemu_malloc(m->nb_clusters * sizeof(uint64_t));
+    old_cluster = g_malloc(m->nb_clusters * sizeof(uint64_t));
 
     /* copy content of unmodified sectors */
     start_sect = (m->offset & ~(s->cluster_size - 1)) >> 9;
     if (m->n_start) {
+        cow = true;
+        qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
         ret = copy_sectors(bs, start_sect, cluster_offset, 0, m->n_start);
+        qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
         if (ret < 0)
             goto err;
     }
 
     if (m->nb_available & (s->cluster_sectors - 1)) {
         uint64_t end = m->nb_available & ~(uint64_t)(s->cluster_sectors - 1);
+        cow = true;
+        qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
         ret = copy_sectors(bs, start_sect + end, cluster_offset + (end << 9),
                 m->nb_available - end, s->cluster_sectors);
+        qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
         if (ret < 0)
             goto err;
     }
 
-    /* update L2 table */
-    ret = get_cluster_table(bs, m->offset, &l2_table, &l2_offset, &l2_index);
+    /*
+     * Update L2 table.
+     *
+     * Before we update the L2 table to actually point to the new cluster, we
+     * need to be sure that the refcounts have been increased and COW was
+     * handled.
+     */
+    if (cow) {
+        qcow2_cache_depends_on_flush(s->l2_table_cache);
+    }
+
+    qcow2_cache_set_dependency(bs, s->l2_table_cache, s->refcount_block_cache);
+    ret = get_cluster_table(bs, m->offset, &l2_table, &l2_index);
     if (ret < 0) {
         goto err;
     }
+    qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
 
     for (i = 0; i < m->nb_clusters; i++) {
         /* if two concurrent writes happen to the same unallocated cluster
@@ -712,9 +676,9 @@ int qcow2_alloc_cluster_link_l2(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m)
                     (i << s->cluster_bits)) | QCOW_OFLAG_COPIED);
      }
 
-    ret = write_l2_entries(bs, l2_table, l2_offset, l2_index, m->nb_clusters);
+
+    ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
     if (ret < 0) {
-        qcow2_l2_cache_reset(bs);
         goto err;
     }
 
@@ -723,7 +687,6 @@ int qcow2_alloc_cluster_link_l2(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m)
      * Also flush bs->file to get the right order for L2 and refcount update.
      */
     if (j != 0) {
-        bdrv_flush(bs->file);
         for (i = 0; i < j; i++) {
             qcow2_free_any_clusters(bs,
                 be64_to_cpu(old_cluster[i]) & ~QCOW_OFLAG_COPIED, 1);
@@ -732,73 +695,25 @@ int qcow2_alloc_cluster_link_l2(BlockDriverState *bs, QCowL2Meta *m)
 
     ret = 0;
 err:
-    qemu_free(old_cluster);
+    g_free(old_cluster);
     return ret;
  }
 
 /*
- * alloc_cluster_offset
- *
- * For a given offset of the disk image, return cluster offset in qcow2 file.
- * If the offset is not found, allocate a new cluster.
- *
- * If the cluster was already allocated, m->nb_clusters is set to 0,
- * m->depends_on is set to NULL and the other fields in m are meaningless.
- *
- * If the cluster is newly allocated, m->nb_clusters is set to the number of
- * contiguous clusters that have been allocated. This may be 0 if the request
- * conflict with another write request in flight; in this case, m->depends_on
- * is set and the remaining fields of m are meaningless.
- *
- * If m->nb_clusters is non-zero, the other fields of m are valid and contain
- * information about the first allocated cluster.
- *
- * Return 0 on success and -errno in error cases
+ * Returns the number of contiguous clusters that can be used for an allocating
+ * write, but require COW to be performed (this includes yet unallocated space,
+ * which must copy from the backing file)
  */
-int qcow2_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
-    int n_start, int n_end, int *num, QCowL2Meta *m)
+static int count_cow_clusters(BDRVQcowState *s, int nb_clusters,
+    uint64_t *l2_table, int l2_index)
 {
-    BDRVQcowState *s = bs->opaque;
-    int l2_index, ret;
-    uint64_t l2_offset, *l2_table;
-    int64_t cluster_offset;
-    unsigned int nb_clusters, i = 0;
-    QCowL2Meta *old_alloc;
-
-    ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_offset, &l2_index);
-    if (ret < 0) {
-        return ret;
-    }
-
-    nb_clusters = size_to_clusters(s, n_end << 9);
-
-    nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
-
-    cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
-
-    /* We keep all QCOW_OFLAG_COPIED clusters */
-
-    if (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COPIED) {
-        nb_clusters = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
-                &l2_table[l2_index], 0, 0);
-
-        cluster_offset &= ~QCOW_OFLAG_COPIED;
-        m->nb_clusters = 0;
-        m->depends_on = NULL;
-
-        goto out;
-    }
-
-    /* for the moment, multiple compressed clusters are not managed */
-
-    if (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED)
-        nb_clusters = 1;
-
-    /* how many available clusters ? */
+    int i = 0;
+    uint64_t cluster_offset;
 
     while (i < nb_clusters) {
         i += count_contiguous_clusters(nb_clusters - i, s->cluster_size,
-                &l2_table[l2_index], i, 0);
+                &l2_table[l2_index], i,
+                QCOW_OFLAG_COPIED | QCOW_OFLAG_COMPRESSED);
         if ((i >= nb_clusters) || be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i])) {
             break;
         }
@@ -815,8 +730,39 @@ int qcow2_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
                 (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED))
             break;
     }
+
     assert(i <= nb_clusters);
-    nb_clusters = i;
+    return i;
+}
+
+/*
+ * Allocates new clusters for the given guest_offset.
+ *
+ * At most *nb_clusters are allocated, and on return *nb_clusters is updated to
+ * contain the number of clusters that have been allocated and are contiguous
+ * in the image file.
+ *
+ * If *host_offset is non-zero, it specifies the offset in the image file at
+ * which the new clusters must start. *nb_clusters can be 0 on return in this
+ * case if the cluster at host_offset is already in use. If *host_offset is
+ * zero, the clusters can be allocated anywhere in the image file.
+ *
+ * *host_offset is updated to contain the offset into the image file at which
+ * the first allocated cluster starts.
+ *
+ * Return 0 on success and -errno in error cases. -EAGAIN means that the
+ * function has been waiting for another request and the allocation must be
+ * restarted, but the whole request should not be failed.
+ */
+static int do_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t guest_offset,
+    uint64_t *host_offset, unsigned int *nb_clusters, uint64_t *l2_table)
+{
+    BDRVQcowState *s = bs->opaque;
+    int64_t cluster_offset;
+    QCowL2Meta *old_alloc;
+
+    trace_qcow2_do_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), guest_offset,
+                                         *host_offset, *nb_clusters);
 
     /*
      * Check if there already is an AIO write request in flight which allocates
@@ -825,57 +771,197 @@ int qcow2_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
      */
     QLIST_FOREACH(old_alloc, &s->cluster_allocs, next_in_flight) {
 
-        uint64_t end_offset = offset + nb_clusters * s->cluster_size;
-        uint64_t old_offset = old_alloc->offset;
-        uint64_t old_end_offset = old_alloc->offset +
-            old_alloc->nb_clusters * s->cluster_size;
+        uint64_t start = guest_offset >> s->cluster_bits;
+        uint64_t end = start + *nb_clusters;
+        uint64_t old_start = old_alloc->offset >> s->cluster_bits;
+        uint64_t old_end = old_start + old_alloc->nb_clusters;
 
-        if (end_offset < old_offset || offset > old_end_offset) {
+        if (end < old_start || start > old_end) {
             /* No intersection */
         } else {
-            if (offset < old_offset) {
+            if (start < old_start) {
                 /* Stop at the start of a running allocation */
-                nb_clusters = (old_offset - offset) >> s->cluster_bits;
+                *nb_clusters = old_start - start;
             } else {
-                nb_clusters = 0;
+                *nb_clusters = 0;
             }
 
-            if (nb_clusters == 0) {
-                /* Set dependency and wait for a callback */
-                m->depends_on = old_alloc;
-                m->nb_clusters = 0;
-                *num = 0;
-                return 0;
+            if (*nb_clusters == 0) {
+                /* Wait for the dependency to complete. We need to recheck
+                 * the free/allocated clusters when we continue. */
+                qemu_co_mutex_unlock(&s->lock);
+                qemu_co_queue_wait(&old_alloc->dependent_requests);
+                qemu_co_mutex_lock(&s->lock);
+                return -EAGAIN;
             }
         }
     }
 
-    if (!nb_clusters) {
+    if (!*nb_clusters) {
         abort();
     }
 
-    QLIST_INSERT_HEAD(&s->cluster_allocs, m, next_in_flight);
-
-    /* allocate a new cluster */
+    /* Allocate new clusters */
+    trace_qcow2_cluster_alloc_phys(qemu_coroutine_self());
+    if (*host_offset == 0) {
+        cluster_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, *nb_clusters * s->cluster_size);
+    } else {
+        cluster_offset = *host_offset;
+        *nb_clusters = qcow2_alloc_clusters_at(bs, cluster_offset, *nb_clusters);
+    }
 
-    cluster_offset = qcow2_alloc_clusters(bs, nb_clusters * s->cluster_size);
     if (cluster_offset < 0) {
-        QLIST_REMOVE(m, next_in_flight);
         return cluster_offset;
     }
+    *host_offset = cluster_offset;
+    return 0;
+}
+
+/*
+ * alloc_cluster_offset
+ *
+ * For a given offset on the virtual disk, find the cluster offset in qcow2
+ * file. If the offset is not found, allocate a new cluster.
+ *
+ * If the cluster was already allocated, m->nb_clusters is set to 0 and
+ * other fields in m are meaningless.
+ *
+ * If the cluster is newly allocated, m->nb_clusters is set to the number of
+ * contiguous clusters that have been allocated. In this case, the other
+ * fields of m are valid and contain information about the first allocated
+ * cluster.
+ *
+ * If the request conflicts with another write request in flight, the coroutine
+ * is queued and will be reentered when the dependency has completed.
+ *
+ * Return 0 on success and -errno in error cases
+ */
+int qcow2_alloc_cluster_offset(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
+    int n_start, int n_end, int *num, QCowL2Meta *m)
+{
+    BDRVQcowState *s = bs->opaque;
+    int l2_index, ret, sectors;
+    uint64_t *l2_table;
+    unsigned int nb_clusters, keep_clusters;
+    uint64_t cluster_offset;
 
-    /* save info needed for meta data update */
-    m->offset = offset;
-    m->n_start = n_start;
-    m->nb_clusters = nb_clusters;
+    trace_qcow2_alloc_clusters_offset(qemu_coroutine_self(), offset,
+                                      n_start, n_end);
 
-out:
-    m->nb_available = MIN(nb_clusters << (s->cluster_bits - 9), n_end);
-    m->cluster_offset = cluster_offset;
+    /* Find L2 entry for the first involved cluster */
+    ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
+    if (ret < 0) {
+        return ret;
+    }
 
-    *num = m->nb_available - n_start;
+    /*
+     * Calculate the number of clusters to look for. We stop at L2 table
+     * boundaries to keep things simple.
+     */
+again:
+    nb_clusters = MIN(size_to_clusters(s, n_end << BDRV_SECTOR_BITS),
+                      s->l2_size - l2_index);
+
+    cluster_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index]);
+
+    /*
+     * Check how many clusters are already allocated and don't need COW, and how
+     * many need a new allocation.
+     */
+    if (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COPIED) {
+        /* We keep all QCOW_OFLAG_COPIED clusters */
+        keep_clusters = count_contiguous_clusters(nb_clusters, s->cluster_size,
+                                                  &l2_table[l2_index], 0,
+                                                  QCOW_OFLAG_COPIED);
+        assert(keep_clusters <= nb_clusters);
+        nb_clusters -= keep_clusters;
+    } else {
+        /* For the moment, overwrite compressed clusters one by one */
+        if (cluster_offset & QCOW_OFLAG_COMPRESSED) {
+            nb_clusters = 1;
+        } else {
+            nb_clusters = count_cow_clusters(s, nb_clusters, l2_table, l2_index);
+        }
+
+        keep_clusters = 0;
+        cluster_offset = 0;
+    }
+
+    cluster_offset &= ~QCOW_OFLAG_COPIED;
+
+    /* If there is something left to allocate, do that now */
+    *m = (QCowL2Meta) {
+        .cluster_offset     = cluster_offset,
+        .nb_clusters        = 0,
+    };
+    qemu_co_queue_init(&m->dependent_requests);
+
+    if (nb_clusters > 0) {
+        uint64_t alloc_offset;
+        uint64_t alloc_cluster_offset;
+        uint64_t keep_bytes = keep_clusters * s->cluster_size;
+
+        /* Calculate start and size of allocation */
+        alloc_offset = offset + keep_bytes;
+
+        if (keep_clusters == 0) {
+            alloc_cluster_offset = 0;
+        } else {
+            alloc_cluster_offset = cluster_offset + keep_bytes;
+        }
+
+        /* Allocate, if necessary at a given offset in the image file */
+        ret = do_alloc_cluster_offset(bs, alloc_offset, &alloc_cluster_offset,
+                                      &nb_clusters, l2_table);
+        if (ret == -EAGAIN) {
+            goto again;
+        } else if (ret < 0) {
+            goto fail;
+        }
+
+        /* save info needed for meta data update */
+        if (nb_clusters > 0) {
+            int requested_sectors = n_end - keep_clusters * s->cluster_sectors;
+            int avail_sectors = (keep_clusters + nb_clusters)
+                                << (s->cluster_bits - BDRV_SECTOR_BITS);
+
+            *m = (QCowL2Meta) {
+                .cluster_offset = keep_clusters == 0 ?
+                                  alloc_cluster_offset : cluster_offset,
+                .alloc_offset   = alloc_cluster_offset,
+                .offset         = alloc_offset,
+                .n_start        = keep_clusters == 0 ? n_start : 0,
+                .nb_clusters    = nb_clusters,
+                .nb_available   = MIN(requested_sectors, avail_sectors),
+            };
+            qemu_co_queue_init(&m->dependent_requests);
+            QLIST_INSERT_HEAD(&s->cluster_allocs, m, next_in_flight);
+        }
+    }
+
+    /* Some cleanup work */
+    ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
+    if (ret < 0) {
+        goto fail_put;
+    }
+
+    sectors = (keep_clusters + nb_clusters) << (s->cluster_bits - 9);
+    if (sectors > n_end) {
+        sectors = n_end;
+    }
+
+    assert(sectors > n_start);
+    *num = sectors - n_start;
 
     return 0;
+
+fail:
+    qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
+fail_put:
+    if (m->nb_clusters > 0) {
+        QLIST_REMOVE(m, next_in_flight);
+    }
+    return ret;
 }
 
 static int decompress_buffer(uint8_t *out_buf, int out_buf_size,
@@ -919,13 +1005,95 @@ int qcow2_decompress_cluster(BlockDriverState *bs, uint64_t cluster_offset)
         BLKDBG_EVENT(bs->file, BLKDBG_READ_COMPRESSED);
         ret = bdrv_read(bs->file, coffset >> 9, s->cluster_data, nb_csectors);
         if (ret < 0) {
-            return -1;
+            return ret;
         }
         if (decompress_buffer(s->cluster_cache, s->cluster_size,
                               s->cluster_data + sector_offset, csize) < 0) {
-            return -1;
+            return -EIO;
         }
         s->cluster_cache_offset = coffset;
     }
     return 0;
 }
+
+/*
+ * This discards as many clusters of nb_clusters as possible at once (i.e.
+ * all clusters in the same L2 table) and returns the number of discarded
+ * clusters.
+ */
+static int discard_single_l2(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
+    unsigned int nb_clusters)
+{
+    BDRVQcowState *s = bs->opaque;
+    uint64_t *l2_table;
+    int l2_index;
+    int ret;
+    int i;
+
+    ret = get_cluster_table(bs, offset, &l2_table, &l2_index);
+    if (ret < 0) {
+        return ret;
+    }
+
+    /* Limit nb_clusters to one L2 table */
+    nb_clusters = MIN(nb_clusters, s->l2_size - l2_index);
+
+    for (i = 0; i < nb_clusters; i++) {
+        uint64_t old_offset;
+
+        old_offset = be64_to_cpu(l2_table[l2_index + i]);
+        old_offset &= ~QCOW_OFLAG_COPIED;
+
+        if (old_offset == 0) {
+            continue;
+        }
+
+        /* First remove L2 entries */
+        qcow2_cache_entry_mark_dirty(s->l2_table_cache, l2_table);
+        l2_table[l2_index + i] = cpu_to_be64(0);
+
+        /* Then decrease the refcount */
+        qcow2_free_any_clusters(bs, old_offset, 1);
+    }
+
+    ret = qcow2_cache_put(bs, s->l2_table_cache, (void**) &l2_table);
+    if (ret < 0) {
+        return ret;
+    }
+
+    return nb_clusters;
+}
+
+int qcow2_discard_clusters(BlockDriverState *bs, uint64_t offset,
+    int nb_sectors)
+{
+    BDRVQcowState *s = bs->opaque;
+    uint64_t end_offset;
+    unsigned int nb_clusters;
+    int ret;
+
+    end_offset = offset + (nb_sectors << BDRV_SECTOR_BITS);
+
+    /* Round start up and end down */
+    offset = align_offset(offset, s->cluster_size);
+    end_offset &= ~(s->cluster_size - 1);
+
+    if (offset > end_offset) {
+        return 0;
+    }
+
+    nb_clusters = size_to_clusters(s, end_offset - offset);
+
+    /* Each L2 table is handled by its own loop iteration */
+    while (nb_clusters > 0) {
+        ret = discard_single_l2(bs, offset, nb_clusters);
+        if (ret < 0) {
+            return ret;
+        }
+
+        nb_clusters -= ret;
+        offset += (ret * s->cluster_size);
+    }
+
+    return 0;
+}