IOCTL Linux设备驱动

Question

IOCTL Linux设备驱动

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请问有人能帮我解释一下,

IOCTL是什么？
它用来做什么？
我怎样才能使用它？
为什么不能定义一个新函数完成与IOCTL相同的工作？

- flashdisk

2个回答

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“ioctl”指“输入/输出控制”，是一种特定于设备的系统调用。在Linux中只有很少的系统调用（300-400个），这些调用并不能表达设备可能具有的所有独特功能。因此，驱动程序可以定义一个ioctl，允许用户空间应用程序向其发送命令。然而，ioctls不太灵活，并且容易变得混乱（存在许多“魔术数字”，它们要么有效，要么无效），并且也可能存在安全问题，因为你将缓冲区传递到内核中，处理不当会容易出现问题。

另一种替代方法是使用“sysfs”接口，在/sys/下设置一个文件，并读/写该文件以从驱动程序中获取信息。以下是如何设置的示例：

static ssize_t mydrvr_version_show(struct device *dev,
        struct device_attribute *attr, char *buf)
{
    return sprintf(buf, "%s\n", DRIVER_RELEASE);
}

static DEVICE_ATTR(version, S_IRUGO, mydrvr_version_show, NULL);

在驱动程序安装期间：

device_create_file(dev, &dev_attr_version);

例如，您会在设备的 /sys/ 目录中拥有一个文件，例如块驱动程序的 /sys/block/myblk/version。

另一种更常用的方法是使用 netlink，这是一种 IPC（进程间通信）方法，可通过 BSD 套接字接口与驱动程序通信。例如，WiFi 驱动程序就使用了它。然后，您可以使用 libnl 或 libnl3 库从用户空间与其通信。

- Inductiveload

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这个答案在某种程度上回答了这个问题。 - Vishal Sahu

sysfs 接口曾经使得访问更加便捷，但现在已被弃用。 - user5395338

@Seamus 仅适用于GPIO，据我所知，许多其他驱动程序使用sysfs。 - Inductiveload

对的，“deprecated”有几个意思。它实际上是一个相当模糊的词。而GPIO的deprecated sysfs就是一个典型例子：它仍然在GPIO中得到积极使用，这也是我评论的重点：GPIO sysfs是一个deprecated API，但它仍然以合理的方式工作 - 而不像libgpiod那样奇怪。 - user5395338

没错，但是 sysfs 的用途远不止于 GPIO（尽管在像树莓派这样的嵌入式系统中，这可能是用户主要接触的内核驱动程序之一）。例如，我认为 /sys/block 不会被移除。 - Inductiveload

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- anukalp · Accepted Answer

ioctl 函数对于实现设备驱动程序以设置设备配置非常有用。例如，具有配置选项以检查和设置字体系列、字体大小等的打印机。 ioctl 可用于获取当前字体以及将字体设置为新字体。用户应用程序使用 ioctl 向打印机发送代码，告诉它返回当前字体或将字体设置为新字体。

int ioctl(int fd, int request, ...)

fd是文件描述符，由open返回；
request是请求代码。例如，GETFONT将从打印机获取当前字体，SETFONT将在打印机上设置字体；
第三个参数是void *。根据第二个参数，第三个参数可能存在也可能不存在，例如，如果第二个参数是SETFONT，第三个参数可以是字体名称，例如"Arial"；

int request不仅仅是一个宏。用户应用程序需要生成请求代码，设备驱动程序模块需要确定必须使用哪种配置来操作设备。应用程序使用ioctl发送请求代码，然后在设备驱动程序模块中使用请求代码确定要执行的操作。

请求代码有4个主要部分

    1. A Magic number - 8 bits
    2. A sequence number - 8 bits
    3. Argument type (typically 14 bits), if any.
    4. Direction of data transfer (2 bits).

如果请求代码是SETFONT用于在打印机上设置字体，则数据传输的方向将从用户应用程序到设备驱动程序模块（用户应用程序向打印机发送字体名称"Arial"）。

如果请求代码是

GETFONT，则方向是从打印机到用户应用程序。
为了生成请求代码，Linux提供了一些预定义的函数宏。
1. _IO（MAGIC，SEQ_NO）都是8位，0到255，例如我们想要暂停打印机。这不需要数据传输。因此，我们将生成以下请求代码。#define PRIN_MAGIC 'P'
#define NUM 0
#define PAUSE_PRIN __IO(PRIN_MAGIC, NUM) 
现在使用 ioctl
ret_val = ioctl(fd, PAUSE_PRIN);
驱动程序模块中对应的系统调用将接收该代码并暂停打印机。


__IOW(MAGIC，SEQ_NO，TYPE) MAGIC和SEQ_NO与上文相同，TYPE指定下一个参数的类型，回想一下ioctl的第三个参数是void *。在__IOW中，W表示数据流从用户应用程序到驱动程序模块。例如，假设我们要将打印机字体设置为"Arial"。
#define PRIN_MAGIC 'S'
#define SEQ_NO 1
#define SETFONT __IOW(PRIN_MAGIC, SEQ_NO, unsigned long)
此外，
char *font = "Arial";
ret_val = ioctl(fd, SETFONT, font); 
现在font是一个指针，这意味着它是一个地址，最好表示为unsigned long，因此_IOW的第三部分提到了类型。此外，字体的这个地址以unsigned long的形式传递到相应的系统调用中，并且我们需要在使用之前将其转换为适当的类型。内核空间可以访问用户空间，因此这样可以工作。其他两个类似于函数的宏是__IOR(MAGIC, SEQ_NO, TYPE)和__IORW(MAGIC, SEQ_NO, TYPE)，数据流将分别从内核空间流向用户空间和双向流动。

请让我知道这是否有所帮助！