第六章高階字元驅動程式操作

1、ioctl

除了讀取和寫入裝置之外，大部分驅動程式還需要另外一種能力，即通過裝置驅動程式執行各種型別的硬體控制。

在使用者空間，ioctl系統呼叫有如下原型：

int
ioctl
(intfd,
unsigned
long
cmd,
.../*char *argp*/);

驅動程式的ioctl方法原型與使用者空間的版本不一樣

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

inode 和 filp 兩個指標對應於應用程式傳遞的檔案描述符fd，這和傳遞給open方法的引數一樣。

引數cmd由使用者空間不經修改的傳遞給驅動程式。

可選的arg引數則無論使用者程式使用的是指標還是整數值，它都以unsigned long的形式傳遞給驅動程式。

大多數的ioctl的實現中都包含乙個switch語句來根據cmd引數選擇對應的操作。

2、選擇ioctl命令

在編寫ioctl**之前，需要選擇對應不同命令的編號。為了防止對錯誤的裝置使用正確的命令，命令號應該在系統範圍內惟一。

為了方便程式設計師建立位移的ioctl命令號，每乙個命令號被分為多個位欄位。

在2.6核心中，命令號被分為了4個字段，定義在中

type

幻數。選擇乙個號碼，並在整個驅動程式中使用這個號碼。這個欄位有8位寬（_ioc_typebits)

number

序數（順序編號）。也是8位寬(_ioc_nrbits).

direction

如果命令涉及到資料的傳輸，則該字元段定義資料的傳輸方向。可用的值有_ioc_none、_ioc_read、_ioc_write以及_ioc_read | _ioc_write .注意這個字段乙個掩碼，可以用邏輯and操作從中分解出

_ioc_read 和 _ioc_write

size

所涉及的使用者資料大小。這個欄位的寬度與使用者體系結構有關，通常是13位或者14位。具體可以通過_ioc_sizebits找到針對特定體系結構的具體數值。、

在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
)//用於構造無引數的命令編號

_ior

(type,nr
,datatype
)//用於構造從驅動程式中讀取資料的命令編號

_iow

(type,nr
,datatype
)//用於寫入資料的命令

_iowr

(type,nr
,datatype
)//用於雙向傳輸

ioctl命令長32bit。分為上述的四個段，具體的分布如下：

dir(2) size(14) type(8) nr(8)

另外的一些巨集：

_ioc_dir(nr
)//判斷nr的方向
_ioc_type(nr

)//判斷nr的型別
_ioc_nr(nr

)//判斷nr的序數
_ioc_size(nr

)//判斷nr的大小

3、使用ioctl引數

在前面的ioctl中有乙個附加的引數

argp。如果這個是個整數，那就直接使用就可以了。但是如果是乙個指標的話，就需要注意問題了。

如果這個指標是指向使用者空間的話，就必須確保指向的使用者空間是合法的。驅動程式應該負責對每個用到的使用者空間位址作適當的檢查，如果是非法位址則返回乙個錯誤。

在中宣告的access_ok函式是用來驗證位址的。

int access_ok (int type ,const void *addr ,unsigned long size

);

/* 第乙個引數應該是verify_read或verify_write，取決於要執行的動作是

讀取還是寫入使用者空間的記憶體。

注意，verify_write 是 verify_read 的超集 -- 如果可以安全的寫記憶體塊，那麼自然也總能讀到記憶體塊

addr引數是乙個使用者空間位址，size是位元組數。*/

返回值：

此函式檢查使用者空間中的記憶體塊是否可用。如果可用，則返回真(非0值)，否則返回假 (0) 。

除了copy_from_user和copy_to_user之外，還可以使用已經為最常用的資料大小1(1、2、4、8位元組）優化過的一組函式。

#include

put_user

(datum
.ptr
)
__put_user

(datum
,ptr
)
get_user

(local
,ptr
)
__get_user

(local
,ptr
)

put_user 和 __put_user兩個巨集的作用是把datum寫到使用者空間。

它們相對比較快，當要傳遞單個資料時，應該用這些巨集，而不是用copy_to_user。由於這些巨集不進行型別檢查，所以可以傳遞給put_user任意型別的指標，只要是乙個使用者空間位址指標就行。傳遞的資料大小依賴於ptr引數的型別，在編譯時由編譯器的內建指令sizeof和typeof確定。總之，如果ptr是乙個字元指標，就傳遞1個位元組。

put_user進行檢查以確保程序可以寫入指定的記憶體位址，並在成功時返回0，出錯時返回-efault。__put_user做的檢查少些（它不呼叫access_ok）。如果指向使用者不能寫入的記憶體時，就會出現操作失敗。因此__put_user應該在已經使用access_ok檢驗過的記憶體區後再使用。

get_user 和 __get_user 用於從使用者空間接收乙個資料。除了傳輸方向相反之外，它們與put_user和__put_user差不多。接收的數值被儲存在local中，返回值指明了操作是否成功。

4、權能和受限操作

全部權能操作都可以在中找到，其中包含了系統能夠理解的所有權能；不修改核心源**，驅動程式作者或系統管理員就無法定義新的權能。

cap_dac_override

/* 越過檔案或目錄的訪問限制（資料訪問控制或dac）的能力 */

cap_net_admin

/* 執行網路管理任務的能力，包括那些能影響網路介面的任務 */

cap_sys_module

/* 載入和解除安裝核心模組的能力 */

cap_sys_rawid

/* 執行「裸」io操作的能力 */

cap_sys_admin

/* 截獲的能力，他提供了訪問許多系統管理操作的途徑 */

cap_sys_tty_config

/* 執行tty配置任務的能力 */

在執行一項特權操作之前，裝置驅動程式應該檢查呼叫程序是否有合適的權能。權能的檢查通過capable函式實現（定義在中）

int
capable
(int
capability
);
/* 有相應的權能時返回真，沒有相應權能時返回假 */。

第六章高階字元驅動程式操作

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