分类: LINUX
2013-10-08 16:34:57
Linux设备驱动程序学习(4)
-高级字符驱动程序操作[(1)ioctl and llseek]
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需要注意的是:不管可选的参数arg是否由用户给定为一个整数或一个指针,它都以一个unsigned long的形式传递。如果调用程序不传递arg参数, 被驱动收到的 arg 值是未定义的。因为在arg参数上的类型检查被关闭了,所以若一个非法参数传递给 ioctl,编译器是无法报警的,且任何关联的错误难以查找.
选择ioctl命令
为了防止向错误的设备使用正确的命令,命令号应该在系统范围内唯一。为方便程序员创建唯一的 ioctl 命令代号, 每个命令号被划分为多个位字段。要按 Linux 内核的约定方法为驱动选择 ioctl 的命令号, 应该首先看看 include/asm/ioctl.h 和 Documentation/ioctl-number.txt。 要使用的位字段符号定义在
type(幻数):8 位宽(_IOC_TYPEBITS),参考ioctl-number.txt选择一个数,并在整个驱动中使用它。
number(序数):顺序编号,8 位宽(_IOC_NRBITS)。
direction(数据传送的方向):可能的值是 _IOC_NONE(没有数据传输)、_IOC_READ、 _IOC_WRITE和 _IOC_READ|_IOC_WRITE (双向传输数据)。该字段是一个位掩码(两位), 因此可使用 AND 操作来抽取_IOC_READ 和 _IOC_WRITE。
size(数据的大小):宽度与体系结构有关,ARM为14位.可在宏 _IOC_SIZEBITS 中找到特定体系的值.
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这个头文件还定义了用来解开这个字段的宏:
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具体的使用方法在实验中展示。
返回值
POSIX 标准规定:如果使用了不合适的 ioctl 命令号,应当返回-ENOTTY 。这个错误码被 C 库解释为"不合适的设备 ioctl。然而,它返回-EINVAL仍是相当普遍的。
预定义命令
有一些ioctl命令是由内核识别的,当这些命令用于自己的设备时,他们会在我们自己的文件操作被调用之前被解码. 因此, 如果你选择一个ioctl命令编号和系统预定义的相同时,你永远不会看到该命令的请求,而且因为ioctl 号之间的冲突,应用程序的行为将无法预测。预定义命令分为 3 类:
(1)用于任何文件(常规, 设备, FIFO和socket) 的命令
(2)只用于常规文件的命令
(3)特定于文件系统类型的命令
下列 ioctl 命令是预定义给任何文件,包括设备特定文件:
使用ioctl参数
在使用ioctl的可选arg参数时,如果传递的是一个整数,它可以直接使用。如果是一个指针,,就必须小心。当用一个指针引用用户空间, 我们必须确保用户地址是有效的,其校验(不传送数据)由函数 access_ok 实现,定义在
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第一个参数应当是 VERIFY_READ(读)或VERIFY_WRITE(读写);addr 参数为用户空间地址,size 为字节数,可使用sizeof()。access_ok 返回一个布尔值: 1 是成功(存取没问题)和 0 是失败(存取有问题)。如果它返回假,驱动应当返回 -EFAULT 给调用者。
注意:首先, access_ok不做校验内存存取的完整工作; 它只检查内存引用是否在这个进程有合理权限的内存范围中,且确保这个地址不指向内核空间内存。其次,大部分驱动代码不需要真正调用 access_ok,而直接使用put_user(datum, ptr)和get_user(local, ptr),它们带有校验的功能,确保进程能够写入给定的内存地址,成功时返回 0, 并且在错误时返回 -EFAULT.。
这些宏它们相对copy_to_user 和copy_from_user快, 并且这些宏已被编写来允许传递任何类型的指针,只要它是一个用户空间地址. 传送的数据大小依赖 prt 参数的类型, 并且在编译时使用 sizeof 和 typeof 等编译器内建宏确定。他们只传送1、2、4或8 个字节。如果使用以上函数来传送一个大小不适合的值,结果常常是一个来自编译器的奇怪消息,如"coversion to non-scalar type requested". 在这些情况中,必须使用 copy_to_user 或者 copy_from_user。
put_user(datum, ptr)
__put_user(datum, ptr)
get_user(local, ptr)
__get_user(local, ptr)
__put_user和__get_user 进行更少的检查(不调用 access_ok), 但是仍然能够失败如果被指向的内存对用户是不可写的,所以他们应只用在内存区已经用 access_ok 检查过的时候。作为通用的规则:当实现一个 read 方法时,调用 __put_user 来节省几个周期, 或者当你拷贝几个项时,因此,在第一次数据传送之前调用 access_ok 一次。
权能与受限操作
Linux 内核提供了一个更加灵活的系统, 称为权能(capability)。内核专为许可管理上使用权能并导出了两个系统调用 capget 和 capset,这样可以从用户空间管理权能,其定义在
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在进行一个特权操作之前, 一个设备驱动应当检查调用进程有合适的能力,检查是通过 capable 函数来进行的(定义在
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llseek是修改文件中的当前读写位置的系统调用。内核中的缺省的实现进行移位通过修改 filp->f_pos, 这是文件中的当前读写位置。对于 lseek 系统调用要正确工作,读和写方法必须通过更新它们收到的偏移量来配合。
如果设备是不允许移位的,你不能只制止声明 llseek 操作,因为缺省的方法允许移位。应当在你的 open 方法中,通过调用 nonseekable_open 通知内核你的设备不支持 llseek :
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完整起见, 你也应该在你的 file_operations 结构中设置 llseek 方法到一个特殊的帮助函数 no_llseek(定义在
模块测试程序链接:ioctl_and_llseek-test
ARM9实验板的实验现象是:
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