使用 qemu-img 创建 raw 格式的磁盘文件，为什么前 4KB 要用 0 填充？

[wniming]

例如：

root@f42-vm:~# qemu-img create -f raw disk.raw 1G
Formatting 'disk.raw', fmt=raw size=1073741824
root@f42-vm:~# 
root@f42-vm:~# ls -ls disk.raw 
4 -rw-r--r-- 1 root root 1073741824 Oct 14 11:01 disk.raw
root@f42-vm:~# 
root@f42-vm:~# qemu-img info --output=json disk.raw | jq
{
  "children": [
    {
      "name": "file",
      "info": {
        "children": [],
        "virtual-size": 1073741824,
        "filename": "disk.raw",
        "format": "file",
        "actual-size": 4096,
        "format-specific": {
          "type": "file",
          "data": {}
        },
        "dirty-flag": false
      }
    }
  ],
  "virtual-size": 1073741824,
  "filename": "disk.raw",
  "format": "raw",
  "actual-size": 4096,
  "dirty-flag": false
}
root@f42-vm:~# 

我觉得既然创建的磁盘文件是稀疏文件，那应该可以不用 0 填充前 4KB ，找了半天没找到原因，希望有兴趣的 v 友能一起研究一下。

找到原因了,就是这一行导致的:

https://github.com/qemu/qemu/blob/3bf5c57a11827d9fa706524d57ee3e5af68a429e/block/file-posix.c#L2476

根据 allocate_first_block 的注释的解释就是为了兼容xfs上的一个特殊的用例.

顺便记录一下怎么找到这行的:

strace -f -o strace.log qemu-img create -f raw disk.raw 1G

在 strace.log 里找到:

211983 pwrite64(4, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 4096, 0) = 4096

然后在gdb里打断点:

catch syscall pwrite64 # 也可以用 b pwrite64

然后就可以定位到是 allocate_first_block 调用的 pwrite64.

昨天懒得自己调试,想要靠问chatgpt找到答案,结果被chatgpt给整晕了,浪费了半天去验证chatgpt的各种猜测.

[wniming]

在 macos 上也是一样的行为，只不过在 macos 上是向前 16KB 写了 0

[wniming]

不管是在 linux 还是在 macos 上，直接用

truncate -s 1G disk.raw

分配磁盘文件也是能达到同样的效果，还不需要在文件开头写 0 。

[busier]

反正 4K 和 4K 以下 都是至少要占用一个簇(通常默认 4K) ，弄小了也不能节省空间 纠结这干啥

[ysc3839]

raw 是直接使用系统的稀疏文件吧？那个 actual-size 应该是系统报告的。

[BenHunDun]

我在 Ubuntu 24 下执行对应的命令
```
ben@BenPC:/home/tmp/lfs/img$ qemu-img create -f raw disk.raw 1G
Formatting 'disk.raw', fmt=raw size=1073741824
ben@BenPC:/home/tmp/lfs/img$ qemu-img info --output=json disk.raw | jq
{
"virtual-size": 1073741824,
"filename": "disk.raw",
"format": "raw",
"actual-size": 0,
"dirty-flag": false
}

```
创建 10M 大小的也是, 但没有挂载过这个 raw

[BenHunDun]

补充: 版本 qemu-system-x86_64 --version
QEMU emulator version 8.2.2 (Debian 1:8.2.2+ds-0ubuntu1.10)
Copyright (c) 2003-2023 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

[loading]

因为真实的磁盘的前 4kb 是 boot sector ，mbr ，pbr 等信息，不是直接就放文件？

[iseki]

我猜是某种兼容，因为很多系统上对 0 长度文件做内存映射会报错

[kokutou]

防止装系统的时候解析磁盘分区表出问题，全 0 就被当作新硬盘。
可能以前不填 0 的时候，里面会有随机数据？

[eb0c6551]

牛蛙， 谢谢楼主分享调试过程

[kiraskyler]

@loading 赞同，看过 ext4 内核代码，里面注释内容就是前面一点点空间给分区表 boot 之类的使用，ext4 前
1024 字节不使用

ref: https://www.kernel.org/doc/html/v4.19/filesystems/ext4/ondisk/index.html#layout

对于块组 0 的特殊情况，前 1024 个字节未使用，以允许安装 x86 引导扇区和其他奇怪的东西。
超级块将从偏移量 1024 字节开始，无论是哪个块（通常是 0 ）。
但是，如果由于某种原因块大小 = 1024 ，则块 0 被标记为正在使用，并且超级块位于块 1 中。

[iceecream]

对楼书的分析过程很感兴趣，能否分享一下相关资料？