13-ioctl函数
6.3.5 ioctl函数
1．globalmem设备驱动的ioctl()函数
globalmem设备驱动的ioctl()函数接受MEM_CLEAR命令，这个命令会将全局内存的有效数据长度清0，对于设备不支持的命令，ioctl()函数应该返回- EINVAL，如代码清单6.15所示。
代码清单6.15 globalmem设备驱动的I/O控制函数
1 static int globalmem_ioctl(struct inode inodep, struct file filp, unsigned
2 int cmd, unsigned long arg)
3 {
4 switch (cmd) {
5 case MEM_CLEAR:
6 /* 清除全局内存
7 memset(dev->mem, 0, GLOBALMEM_SIZE);
8 printk(KERN_INFO "globalmem is set to zero\n");
9 break;
10
11 default:
12 return - EINVAL; /* 其他不支持的命令
13 }
14 return 0;
15 }
在上述程序中，MEM_CLEAR被宏定义为0x01，实际上并不是一种值得推荐的方法，简单地对命令定义为0x0、0x1、0x2等类似值会导致不同的设备驱动拥有相同的命令号。如果设备A、B都支持0x0、0x1、0x2这样的命令，假设用户本身希望给A发0x1命令，可是不经意间发给了B，这个时候B因为支持该命令，它就会执行该命令。因此，Linux内核推荐采用一套统一的ioctl()命令生成方式。
2．ioctl()命令
Linux建议以如图6.2所示的方式定义ioctl()的命令。
命令码的设备类型字段为一个“幻数”，可以是0～0xff之间的值，内核中的ioctl-number.txt给出了一些推荐的和已经被使用的“幻数”，新设备驱动定义“幻数”的时候要避免与其冲突。
命令码的序列号也是8位宽。
命令码的方向字段为2位，该字段表示数据传送的方向，可能的值是_IOC_NONE（无数据传输）、_IOC_READ（读）、_IOC_WRITE（写）和_IOC_READ|_IOC_WRITE（双向）。数据传送的方向是从应用程序的角度来看的。
命令码的数据长度字段表示涉及的用户数据的大小，这个成员的宽度依赖于体系结构，通常是13 或者14 位。
内核还定义了_IO()、_IOR()、_IOW()和_IOWR()这4个宏来辅助生成命令，这4个宏的通用定义如代码清单6.16所示。
代码清单6.16 _IO()、_IOR()、_IOW()和_IOWR()宏定义
1 #define _IO(type,nr) _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)
2 #define _IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),\
3 (_IOC_TYPECHECK(size)))
4 #define _IOW(type,nr,size) _IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),\
5 (_IOC_TYPECHECK(size)))
6 #define _IOWR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr), \
7 (_IOC_TYPECHECK(size)))
8 /_IO、_IOR等使用的_IOC宏/
9 #define _IOC(dir,type,nr,size) \
10 (((dir) << _IOC_DIRSHIFT) | \
11 ((type) << _IOC_TYPESHIFT) | \
12 ((nr) << _IOC_NRSHIFT) | \
13 ((size) << _IOC_SIZESHIFT))
由此可见，这几个宏的作用是根据传入的type（设备类型字段）、nr（序列号字段）和size（数据长度字段）和宏名隐含的方向字段移位组合生成命令码。
由于globalmem的MEM_CLEAR命令不涉及数据传输，因此它可以定义为：
define GLOBALMEM_MAGIC …
define MEM_CLEAR _IO(GLOBALMEM_MAGIC,0)
3．预定义命令
内核中预定义了一些I/O控制命令，如果某设备驱动中包含了与预定义命令一样的命令码，这些命令会被当作预定义命令被内核处理而不是被设备驱动处理，预定义命令有如下4种。
（1）FIOCLEX：即File IOctl Close on Exec，对文件设置专用标志，通知内核当exec()系统调用发生时自动关闭打开的文件。
（2）FIONCLEX：即File IOctl Not CLose on Exec，与FIOCLEX标志相反，清除由FIOCLEX命令设置的标志。
（3）FIOQSIZE：获得一个文件或者目录的大小，当用于设备文件时，返回一个ENOTTY错误。
（4）FIONBIO：即File IOctl Non-Blocking I/O，这个调用修改在 filp->f_flags中的O_NONBLOCK标志。
FIOCLEX、FIONCLEX、FIOQSIZE和FIONBIO这些宏的定义为：