.ioctl的实现

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2013年03月24日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2993字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

linux设备驱动归纳总结（三）：4.ioctl的实现

一、ioctl的简介：

虽然在文件操作结构体"struct file_operations"中有很多对应的设备操作函数，但是有些命令是实在找不到对应的操作函数。如CD-ROM的驱动，想要一个弹出光驱的操作，这种操作并不是所有的字符设备都需要的，所以文件操作结构体也不会有对应的函数操作。

出于这样的原因，ioctl就有它的用处了————一些没办法归类的函数就统一放在ioctl这个函数操作中，通过指定的命令来实现对应的操作。所以，ioctl函数里面都实现了多个的对硬件的操作，通过应用层传入的命令来调用相应的操作。

来个图来说一下应用层与驱动函数的ioctl之间的联系：

上面的图可以看出，fd通过内核后找到对应的inode和file结构体指针并传给驱动函数，而另外两个参数却没有修改(类型改了没什么关系)。

简单介绍一下函数：

int (*ioctl) (struct inode * node, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg);

参数：

1)inode和file：ioctl的操作有可能是要修改文件的属性，或者访问硬件。要修改

文件属性的话，就要用到这两个结构体了，所以这里传来了它们的指针。

2)cmd：命令，接下来要长篇大论地说。

3)arg：参数，接下来也要长篇大论。

返回值：

1)如果传入的非法命令，ioctl返回错误号-EINVAL。

2)内核中的驱动函数返回值都有一个默认的方法，只要是正数，内核就会傻乎乎的认为这是正确的返回，并把它传给应用层，如果是负值，内核就会认为它是错误号了。

Ioctl里面多个不同的命令，那就要看它函数的实现来决定返回值了。打个比方，如果ioctl里面有一个类似read的函数，那返回值也就可以像read一样返回。

当然，不返回也是可以的。

二、ioctl的cmd

说白了，cmd就是一个数，如果应用层传来的数值在驱动中有对应的操作，这样就就可以了。

来个最简单的ioctl实现：3rd_char_4/1st

1)要先定义个命令，就用一个简单的0，来个命令的头文件，驱动和应用函数都要包含这个头文件：

/*test_cmd.h*/

1 #ifndef _TEST_CMD_H

2 #define _TEST_CMD_H

4 #define TEST_CLEAR 0

6 #endif /*_TEST_CMD_H*/

2)驱动实现ioctl：

命令TEST_CLEAR的操作就是清空驱动中的kbuf。

122 int test_ioctl (struct inode *node, struct file *filp, unsigned int cmd, uns igned long arg)

123 {

124 int ret = 0;

125 struct _test_t *dev = filp->private_data;

126

127 switch(cmd){

128 case TEST_CLEAR:

129 memset(dev->kbuf, 0, DEV_SIZE);

130 dev->cur_size = 0;

131 filp->f_pos = 0;

132 ret = 0;

133 break;

134 default: /*命令错误时的处理*/

135 P_DEBUG("error cmd!\n");

136 ret = - EINVAL;

137 break;

138 }

139

140 return ret;

141 }

3)再来个应用程序：

1 #include <stdio.h>

2 #include <sys/types.h>

3 #include <sys/stat.h>

4 #include <fcntl.h>

5 #include <sys/ioctl.h>

6 #include "test_cmd.h"

8 int main(void)

9 {

10 char buf[20];

11 int fd;

12 int ret;

14 fd = open("/dev/test", O_RDWR);

15 if(fd < 0)

16 {

17 perror("open");

18 return -1;

19 }

21 write(fd, "xiao bai", 10); //1先写入

23 ioctl(fd, TEST_CLEAR); //2再清空

25 ret = read(fd, buf, 10); //3再验证

26 if(ret < 0)

27 {

28 perror("read");

29 }

31 close(fd);

32 return 0;

33 }

注：这里为了read返回出错，我修改了驱动的read、write函数的开始时的第一个

判断，一看就知道了。

4)验证一下：

[root: 1st]# insmod test.ko

major[253] minor[0]

hello kernel

[root: 1st]# mknod /dev/test c 253 0

[root: 1st]# ./app

<kernel>[test_write]write 10 bytes, cur_size:[10]

<kernel>[test_write]kbuf is [xiao bai]

read: No such device or address //哈哈！出错了！因为没数据读取。

按照上面的方法来定义一个命令是完全可以的，但内核开发人员发现这样有点不对劲。

如果有两个不同的设备，但它们的ioctl的cmd却一样的，哪天有谁不小心打开错了，并且调用ioctl，这样就完蛋了。因为这个文件里面同样有cmd对应实现。

为了防止这样的事情发生，内核对cmd又有了新的定义，规定了cmd都应该不一样。

三、ioctl中的cmd

一个cmd被分为了4个段，每一段都有各自的意义，cmd的定义在<linux/ioctl.h>。注：但实际上<linux/ioctl.h>中只是包含了<asm/ioctl.h>，这说明了这是跟平台相关的，ARM的定义在<arch/arm/include/asm/ioctl.h>，但这文件也是包含别的文件<asm-generic/ioctl.h>，千找万找，终于找到了。