linux ioctl编程基础

        在用户态中，很多时候除了要读写内核设备外，还要进行一些其他的控制。ioctl可以实现用户态和内核态的通信，即通过用户态向内核态发送命令，在内核态的switch  case中做出相应的处理，即可在用户态实现对内核态的控制。那么ioctl是怎么实现的呢？

       1. 首先用户态要向内核态发送命令，看看命令是怎么构成的。一个ioctl命令被分为多个字段，包括：类型（幻数）、序数、传送方向以及参数的大小。

        type：幻数。选择一个号码（记住先仔细阅读ioctl-number.txt），并在整个驱动程序中使用这个号码，8位宽（_IOC_TYPEBITS）.

        number：序数（顺序编号、在我们的驱动中可以用命令的枚举序数）。也是8为宽

        direction：数据传送的方向。

        size：所涉及ioctl函数中所传送参数的大小。

       linux中有一些构造构造命令编号的宏：

       _IO(type, nr)用于构造无参数命令的编号

      _IOR(type, nr, datatype)用于构造从设备中读取数据的命令的编号。

      _IOW(type, nr, datatype)用于构造向设备中写数据的命令的编号。

     _IOWR(type, nr, datatype)用于构造双向传输数据的命令的编号。

    2.在用户空间中。ioctl系统调用的原型：

    ioctl(int fd, unsigned long cmd, void *arg);

    fd:  为打开的设备的文件描述符

    cmd：为上面生成的命令码编号

    arg：用户需要传入的参数（在用户空间和内核空间要通过copy_from_user和copy_to_user交换数据）

  3.在内核空间ioctl的原型如下：

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

     inode  和 filp两个指针的值对应于应用程序传送的文件描述符fd。

    在内核中可以用_IO_TYPE(cmd)来获取命令的幻数，可以用来判断是不是我们要出来的命令

     _IO_NR（cmd）可以用来获取命令的命令码，用于在switch  case中处理。

     4.当用一个指针在用户空间时，必须确保指向的用户空间时合法的。为此，我们可以通过access_ok验证地址（而不用传输数据）。

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

     第一个参数应该是VERIFY_READ和VERIFY_WRITE，取决于是要写入还是读取数据。addr是一个用户空间地址，size是字节数。