by:
潘雲登
對於商業目的下對本文的任何行為需經作者同意。
寫在前面
1.本文內容對應《
linux
裝置驅動程式》第六章。 2.
參考俞永昌的《裝置驅動開發技術及應用》，以及
documentation/ioctl-number.txt
和include/asm/ioctl.h
兩個檔案。 3.
裝置控制
ioctl
對於那種不傳送資料而只響應命令的裝置，如機械人
j，可以通過向裝置寫入控制序列進行控制。然而，對於具備讀寫操作的裝置，通過列印序列進行控制將給裝置增加策略限制。更好的裝置控制方式是
ioctl
方法。在使用者空間，
ioctl
系統呼叫具有如下原型：
int ioctl(int fd, unsigned long cmd, char *argp);
控制命令
cmd由使用者空間不加修改地傳遞到驅動程式的
ioctl
方法。argp
為可選引數，它可以是乙個整型引數或者是乙個指標引數，具體形式依賴於要完成的控制命令
cmd。使用指標可以向
ioctl
呼叫傳遞任意資料，從而與使用者空間交換任意數量的資料。不論
argp
是何種型別，它都以
unsigned long
的形式傳遞給驅動程式。然後，由驅動程式根據具體情況進行型別轉換，如轉換為整型指標（
int __user *
）arg
，__user
表明指標是乙個使用者空間位址，不能直接引用。驅動程式的
ioctl
方法原型如下：
int (*ioctl) (struct inode *inode, struct file *filp,
unsigned int cmd, unsigned long arg);
其返回值，也是系統呼叫的返回值，可以向使用者空間提供裝置資訊。負的返回值被認為是乙個錯誤，通常為
-enotty (
不合適的裝置
ioctl)
或-einval (
非法引數
)，被用來設定使用者空間的
errno
變數。
控制命令
高位低位 2
位 14位
8位 8位
direction
size
number
type
øtype
：幻數，可以在
documentation/ioctl-number.txt
中選擇乙個未使用的號碼。如果整個控制命令能夠被核心識別，將無法到達驅動程式。 ø
number
：序數，一般從
0開始順序編號。 ø
size
：使用者資料大小，用於檢查引數型別的大小，如
sizeof(int) < (1 << size)。
ødirection
：資料傳輸方向，可以使用的值包括
_ioc_none (
無資料傳輸)，
_ioc_read (
從裝置中讀資料)，
_ioc_write (
向裝置寫資料
)，以及
_ioc_read|_ioc_write (
雙向資料傳輸)。
中包含的
標頭檔案定義了一些構造命令編號的巨集：
_io(type,nr)
_ior(type,nr,datatype)
_iow(type,nr,datatype)
_iowr(type,nr,datatype)
以及用於解開位字段的巨集：
_ioc_type(nr)
_ioc_nr(nr)
_ioc_size(nr)
_ioc_dir(nr)
大多數ioctl
的實現中都包含了乙個
switch
語句來根據控制命令選擇對應的操作。
ioctl
工作模型
scull
中的幾處檢查
ø控制命令檢查
檢查裝置幻數和命令序數。
if (_ioc_type(cmd) != scull_ioc_magic) return -enotty;
if (_ioc_nr(cmd) > scull_ioc_maxnr) return -enotty;
ø使用者位址空間檢查
當用乙個指標指向使用者空間時，必須確保指向的使用者空間是合法的，這通過
access_ok
函式完成。通常不需要真正呼叫
access_ok
，因為資料交換函式
copy_to_user, copy_from_user, put_user, get_user
會處理它。
int access_ok(int type, const void *addr, unsigned long size);
/*scull*/
if (_ioc_dir(cmd) & _ioc_read)
err = !access_ok(verify_write, (void __user *)arg, _ioc_size(cmd));
else if (_ioc_dir(cmd) & _ioc_write)
err =!access_ok(verify_read, (void __user *)arg, _ioc_size(cmd));
if (err) return -efault;
ø權能檢查
對裝置的讀寫訪問由裝置檔案的許可權控制，驅動程式通常不進行許可權檢查。然而，當使用者試圖修改裝置引數時，裝置驅動程式應該檢查呼叫程序是否有合適的權能，這通過
capable
函式完成。
int capable(int capability);
/*scull*/
if (! capable (cap_sys_admin))
return -eperm;
裝置驅動程式學習筆記 6 裝置訪問控制
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