linux ioctl？unlocked_ioctl

本篇文章给大家谈谈linux ioctl，以及unlocked_ioctl对应的知识点，文章可能有点长，但是希望大家可以阅读完，增长自己的知识，最重要的是希望对各位有所帮助，可以解决了您的问题，不要忘了收藏本站喔。

linux 内核 - ioctl 函数详解

ioctl是设备驱动程序中的关键接口，用于实现设备的控制功能。在字符设备驱动中，通常通过增派ioctl命令来扩展新功能。在文件I/O中，ioctl发挥重要作用，本文将从用户空间到内核空间解析ioctl函数。

在用户空间使用ioctl时，通过调用此函数，成功执行后返回0，失败则返回-1，并设置全局错误码。在实际应用中，常见错误码如ENOTTY，表示操作的目标不是字符设备，需检查open函数或设备路径是否正确。

驱动程序中，新版内核推荐使用unlocked_ioctl和compat_ioctl。unlocked_ioctl应在无大内核锁情况下调用，兼容方法compat_ioctl在无锁下提供32位ioctl在64位系统下的兼容性，内核开发文档中对此有详细解释。字符设备驱动开发时，通常实现unlocked_ioctl即可，因为vfs层直接调用此函数。

ioctl在用户与驱动之间建立协议，理论上可以为任意整数型数据，但为了确保唯一性，应使用科学严谨的方法赋值。Linux中提供统一格式的ioctl命令，将其32位整数数据划分为四个位段。在内核中，通过宏接口生成指定格式的ioctl命令，分为方向(dir)、设备类型(type)、命令编号(nr)和数据大小(size)四个部分。通常使用_IOC宏生成命令，同时内核提供反向解析的宏接口。

linux驱动中ioctl函数的讲解

ioctl函数在Linux驱动中扮演了关键角色，用于在应用层与驱动层之间进行指令传递。其作用在于解决数据写入不连续的问题，比如在声卡播放音乐或电影播放出现卡顿时。使用ioctl函数，可以确保数据的连续性，提高设备的运行效率。

应用层头文件中包含如下ioctl函数原型：

int ioctl(int d, int request,...)

参数解释如下：

参数1：设备描述符，用于识别特定设备。

参数2：指令，对应驱动层的特定功能。

参数3：可变参数，与指令相关，传递驱动层所需的数据或接收结果缓存。

函数成功时返回0，失败时返回小于0的值，具体取决于驱动层的实现。

驱动层头文件中的ioctl函数原型如下：

long(*unlocked_ioctl)(struct file*, unsigned int, unsigned long)

该函数用于实现指令的传递，与应用层的ioctl函数协同工作。

参数解释如下：

参数1：文件结构体指针，用于访问与设备相关的数据。

参数2：指令，与应用层相同。

参数3：与指令相关数据或接收数据的缓存地址。

实现方法包括参考示例代码和视频。在ioctl中使用命令时，不能直接使用数字，因为数字可能已被系统预设为其他功能。因此，使用一套专门的方法生成IOCTL命令，这些命令由32位无符号整数组成，按照位进行分段，用于表示读写控制、数据大小、魔数/幻数以及命令编号。

系统定义的命令方法是一个32位无符号整数，其格式如下：

最高2位：读写控制位，表示数据传输方向。

16位-29位：表示要传输的数据大小。

8位-15位：魔数/幻数，用于区分命令组。

0位-7位：实际命令编号，范围为0-255，每组支持256个命令。

编写IOCTL代码时，通常设计功能，如控制灯的状态。示例代码包含在相关视频中。

内核提供了用于生成IOCTL命令的工具，如：

#define _IO(type, nr)用于创建无数据传输的命令。

#define _IOR(type, nr, size)用于创建读取数据的命令。

#define _IOW(type, nr, size)用于创建写入数据的命令。

#define _IOWR(type, nr, size)用于创建先写后读的双向传输命令。

参数解释如下：

参数1：魔数，由ASCII字符表示。

参数2：命令编号。

参数3：数据大小，使用定义的类型表示，如char、short、int等。

对于非标准数据长度，可使用结构体类型，忽略内部数据对齐，方便数据传递。

内核还提供了分离命令各部分的工具，如：

#define _IOC_DIR(nr)分离读写控制。

#define _IOC_TYPE(nr)分离魔数。

#define _IOC_NR(nr)分离命令编号。

#define _IOC_SIZE(nr)分离数据长度。

为了获取更多详细信息，建议联系技术支持。如有问题，欢迎通过合作微信xydf321456进行交流。

Linux ioctl及ioctl command

在Linux驱动开发中，open、read、write等函数是常用的操作设备的手段，但除此之外，ioctl函数的重要性不容忽视。它允许用户程序根据自身需求定制硬件行为，如调整波特率或获取设备信息。ioctl是用户空间与内核驱动直接交互的关键途径，尽管如此，它也存在一些局限性。

ioctl操作分为用户层和内核两部分。用户层主要通过ioctl系统调用来控制设备参数，man手册提供了函数原型。该函数作用于特殊文件的底层设备参数，比如调整字符设备的特性。参数包括文件描述符fd，一个设备依赖的命令代码（旧版本称为ioctl command，现已改名），以及可选的参数，如char*argp，用于传递数据给设备。

驱动程序中，每当使用ioctl操作设备时，实际上是调用file_operations结构的unlocked_ioctl回调函数。每个设备驱动都需要为特定的ioctl命令提供实现，以实现设备与用户空间的交互。

编写ioctl代码前，开发者需要选择一个系统范围内的唯一命令编号。虽然可能有诱惑从0或1开始，但这样会增加错误匹配的风险。命令号通常由32位无符号整型组成，分为nr（8位）、type（8位）、size（体系结构相关，如13或14位）和direction（数据传输方向）。内核提供了一些宏如_IOC、_IO、_IOR和_IOW，用于简化命令类型和大小的定义。

Linux内核的ioctl command在5.10.11版本中已分配了部分命令，开发者可以查阅\Documentation\userspace-api\ioctl\ioctl-number.rst获取详细信息。学习Linux内核源码的更多资料，可以参考学习群链接，群内共享了相关的学习资料。