baidu百科-ioctl

函数名: ioctl   头文件:#include<sys/ioctl.h>  功 能: 控制I/O设备 ,提供了一种获得设备信息和向设备发送控制参数的手段。用于向设备发控制和配置命令 ,有些命令需要控制参数,这些数据是不能用read / write 读写的,称为Out-of-band数据。也就是说,read / write 读写的数据是in-band数据,是I/O操作的主体,而ioctl 命令传送的是控制信息,其中的数据是辅助的数据。  用 法: int ioctl(int handle, int cmd,[int *argdx, int argcx]);   返回值:成功为0,出错为-1  usr/include/asm-generic/ioctl.h中定义的宏的注释:  #define _IOC_NRBITS 8 //序数(number)字段的字位宽度,8bits  #define _IOC_TYPEBITS 8 //幻数(type)字段的字位宽度,8bits  #define _IOC_SIZEBITS 14 //大小(size)字段的字位宽度,14bits  #define _IOC_DIRBITS 2 //方向(direction)字段的字位宽度,2bits  #define _IOC_NRMASK ((1 << _IOC_NRBITS)-1) //序数字段的掩码,0x000000FF  #define _IOC_TYPEMASK ((1 << _IOC_TYPEBITS)-1) //幻数字段的掩码,0x000000FF  #define _IOC_SIZEMASK ((1 << _IOC_SIZEBITS)-1) //大小字段的掩码,0x00003FFF  #define _IOC_DIRMASK ((1 << _IOC_DIRBITS)-1) //方向字段的掩码,0x00000003  #define _IOC_NRSHIFT 0 //序数字段在整个字段中的位移,0  #define _IOC_TYPESHIFT (_IOC_NRSHIFT+_IOC_NRBITS) //幻数字段的位移,8  #define _IOC_SIZESHIFT (_IOC_TYPESHIFT+_IOC_TYPEBITS) //大小字段的位移,16  #define _IOC_DIRSHIFT (_IOC_SIZESHIFT+_IOC_SIZEBITS) //方向字段的位移,30  /*  * Direction bits.  */  #define _IOC_NONE 0U //没有数据传输  #define _IOC_WRITE 1U //向设备写入数据,驱动程序必须从用户空间读入数据  #define _IOC_READ 2U //从设备中读取数据,驱动程序必须向用户空间写入数据  #define _IOC(dir,type,nr,size) \  (((dir) << _IOC_DIRSHIFT) | \  ((type) << _IOC_TYPESHIFT) | \  ((nr) << _IOC_NRSHIFT) | \  ((size) << _IOC_SIZESHIFT))  /*  * used to create numbers   */  //构造无参数的命令编号  #define _IO(type,nr) _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)   //构造从驱动程序中读取数据的命令编号  #define _IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),sizeof(size))   //用于向驱动程序写入数据命令  #define _IOW(type,nr,size) _IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size))  //用于双向传输  #define _IOWR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr),sizeof(size))  /*   *used to decode ioctl numbers..  */  //从命令参数中解析出数据方向,即写进还是读出  #define _IOC_DIR(nr) (((nr) >> _IOC_DIRSHIFT) & _IOC_DIRMASK)  //从命令参数中解析出幻数type  #define _IOC_TYPE(nr) (((nr) >> _IOC_TYPESHIFT) & _IOC_TYPEMASK)  //从命令参数中解析出序数number  #define _IOC_NR(nr) (((nr) >> _IOC_NRSHIFT) & _IOC_NRMASK)  //从命令参数中解析出用户数据大小  #define _IOC_SIZE(nr) (((nr) >> _IOC_SIZESHIFT) & _IOC_SIZEMASK)  /* ...and for the drivers/sound files... */  #define IOC_IN (_IOC_WRITE << _IOC_DIRSHIFT)  #define IOC_OUT (_IOC_READ << _IOC_DIRSHIFT)  #define IOC_INOUT ((_IOC_WRITE|_IOC_READ) << _IOC_DIRSHIFT)  #define IOCSIZE_MASK (_IOC_SIZEMASK << _IOC_SIZESHIFT)  #define IOCSIZE_SHIFT (_IOC_SIZESHIFT)  程序例:   #include <stdlib.h>  #include <stdio.h>  #include <sys/ioctl.h>  int main(void) {   ..int stat;   /* use func 8 to determine if the default drive is removable */   ..stat = ioctl(0, 8, 0, 0);   ..if (!stat)   ....printf("Drive %c is removable.\n", getdisk() + 'A');   ..else   ....printf("Drive %c is not removable.\n", getdisk() + 'A');   ..return 0;   }  int ioctl( int fd, int request, .../* void *arg */ ) 详解  第三个参数总是一个指针,但指针的类型依赖于request 参数。我们可以把和网络相关的请求划分为6 类:  套接口操作  文件操作  接口操作  ARP 高速缓存操作  路由表操作  流系统  下表列出了网络相关ioctl请求的request 参数以及arg 地址必须指向的数据类型:  
类别Request说明数据类型


SIOCATMARK
SIOCSPGRP
SIOCGPGRP
是否位于带外标记
设置套接口的进程ID 或进程组ID
获取套接口的进程ID 或进程组ID
int
int
int

FIONBIO
FIOASYNC
FIONREAD
FIOSETOWN
FIOGETOWN
设置/ 清除非阻塞I/O 标志
设置/ 清除信号驱动异步I/O 标志
获取接收缓存区中的字节数
设置文件的进程ID 或进程组ID
获取文件的进程ID 或进程组ID
int
int
int
int
int

SIOCGIFCONF
SIOCSIFADDR
SIOCGIFADDR
SIOCSIFFLAGS
SIOCGIFFLAGS
SIOCSIFDSTADDR
SIOCGIFDSTADDR
SIOCGIFBRDADDR
SIOCSIFBRDADDR
SIOCGIFNETMASK
SIOCSIFNETMASK
SIOCGIFMETRIC
SIOCSIFMETRIC
SIOCGIFMTU
SIOCxxx
获取所有接口的清单
设置接口地址
获取接口地址
设置接口标志
获取接口标志
设置点到点地址
获取点到点地址
获取广播地址
设置广播地址
获取子网掩码
设置子网掩码
获取接口的测度
设置接口的测度
获取接口MTU
(还有很多取决于系统的实现)
struct ifconf
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
struct ifreq
ARPSIOCSARP
SIOCGARP
SIOCDARP
创建/ 修改ARP 表项
获取ARP 表项
删除ARP 表项
struct arpreq
struct arpreq
struct arpreq

SIOCADDRT
SIOCDELRT
增加路径
删除路径
struct rtentry
struct rtentry
I_xxx  
套接口操作:  明确用于套接口操作的ioctl请求有三个, 它们都要求ioctl的第三个参数是指向某个整数的一个指针。  SIOCATMARK: 如果本套接口的的度指针当前位于带外标记,那就通过由第三个参数指向的整数返回一个非0 值;否则返回一个0 值。POSIX 以函数sockatmark 替换本请求。  SIOCGPGRP : 通过第三个参数指向的整数返回本套接口的进程ID 或进程组ID ,该ID 指定针对本套接口的SIGIO 或SIGURG 信号的接收进程。本请求和fcntl 的F_GETOWN 命令等效,POSIX 标准化的是fcntl 函数。  SIOCSPGRP : 把本套接口的进程ID 或者进程组ID 设置成第三个参数指向的整数,该ID 指定针对本套接口的SIGIO 或SIGURG 信号的接收进程,本请求和fcntl 的F_SETOWN 命令等效,POSIX 标准化的是fcntl 操作。   文件操作:  以下5 个请求都要求ioctl的第三个参数指向一个整数。  FIONBIO : 根据ioctl的第三个参数指向一个0 或非0 值分别清除或设置本套接口的非阻塞标志。本请求和O_NONBLOCK 文件状态标志等效,而该标志通过fcntl 的F_SETFL 命令清除或设置。  FIOASYNC : 根据iocl 的第三个参数指向一个0 值或非0 值分别清除或设置针对本套接口的信号驱动异步I/O 标志,它决定是否收取针对本套接口的异步I/O 信号(SIGIO )。本请求和O_ASYNC 文件状态标志等效,而该标志可以通过fcntl 的F_SETFL 命令清除或设置。  FIONREAD : 通过由ioctl的第三个参数指向的整数返回当前在本套接口接收缓冲区中的字节数。本特性同样适用于文件,管道和终端。  FIOSETOWN : 对于套接口和SIOCSPGRP 等效。  FIOGETOWN : 对于套接口和SIOCGPGRP 等效。

编辑本段定义

  ioctl是 设备驱动程序中对设备的 I/O通道进行管理的函数。所谓对I/O通道进行管理,就  是对设备的一些特性进行控制,例如串口的传输波特率、马达的转速等等。它的调用个数  如下:   int ioctl(int fd, int cmd, …);   其中fd就是用户程序打开设备时使用open函数返回的文件标示符,cmd就是用户程序对设  备的控制命令,至于后面的省略号,那是一些补充参数,一般最多一个,有或没有是和  cmd的意义相关的。   ioctl函数是文件结构中的一个属性分量,就是说如果你的驱动程序提供了对ioctl的支  持,用户就能在用户程序中使用ioctl函数控制设备的I/O通道。

编辑本段必要性

  如果不用IOCTL的话,也能实现对设备I/O通道的控制,但那就是蛮拧了。例如,我们可  以在驱动程式中实现WRITE的时候检查一下是否有特别约定的数据流通过,如果有的话,  那么后面就跟着控制命令(一般在SOCKET编程中常常这样做)。不过如果这样做的话,会  导致代码分工不明,程式结构混乱,程式员自己也会头昏眼花的。   所以,我们就使用IOCTL来实现控制的功能。要记住,用户程式所作的只是通过命令码告  诉驱动程式他想做什么,至于怎么解释这些命令和怎么实现这些命令,这都是驱动程式要  做的事情。

编辑本段实现操作

  这是个非常麻烦的问题,我是能省则省。要说清晰他,没有四五千字是不行的,所以我这  里是不可能把他说得非常清晰了,不过如果有读者对用户程式怎么和驱动程式联系起来感  兴趣的话,能看我前一阵子写的《write的奥秘》。读者只要把write换成ioctl,就知  道用户程式的ioctl是怎么和驱动程式中的ioctl实现联系在一起的了。   我这里说一个大概思路,因为我觉得《Linux设备驱动程式》这本书已说的非常清晰  了,不过得花一些时间来看。   在驱动程式中实现的ioctl函数体内,实际上是有一个switch{case}结构,每一个case对  应一个命令码,做出一些相应的操作。怎么实现这些操作,这是每一个程式员自己的事  情,因为设备都是特定的,这里也没法说。关键在于怎么样组织命令码,因为在ioctl中  命令码是唯一联系用户程式命令和驱动程式支持的途径。   命令码的组织是有一些讲究的,因为我们一定要做到命令和设备是一一对应的,这样才不  会将正确的命令发给错误的设备,或是把错误的命令发给正确的设备,或是把错误的  命令发给错误的设备。这些错误都会导致不可预料的事情发生,而当程式员发现了这些奇  怪的事情的时候,再来调试程式查找错误,那将是非常困难的事情。   所以在Linux核心中是这样定义一个命令码的:   ____________________________________  | 设备类型 | 序列号 | 方向 |数据尺寸|  |----------|--------|------|--------|  | 8 bit | 8 bit |2 bit |8~14 bit|  |----------|--------|------|--------|  这样一来,一个命令就变成了一个整数形式的命令码。不过命令码非常的不直观,所以  Linux Kernel中提供了一些宏,这些宏可根据便于理解的字符串生成命令码,或是从  命令码得到一些用户能理解的字符串以标明这个命令对应的设备类型、设备序列号、数  据传送方向和数据传输尺寸。  这些宏我就不在这里解释了,具体的形式请读者察看Linux核心原始码中的和,文件里给  除了这些宏完整的定义。这里我只多说一个地方,那就是"幻数"。   幻数是个字母,数据长度也是8,所以就用一个特定的字母来标明设备类型,这和用一  个数字是相同的,只是更加利于记忆和理解。就是这样,再没有更复杂的了。   更多的说了也没有,读者还是看一看原始码吧,推荐各位阅读《Linux 设备驱动程式》所  带原始码中的short一例,因为他比较短小,功能比较简单,能看明白ioctl的功能和细  节。

编辑本段cmd参数怎么得出

  这里确实要说一说,cmd参数在用户程式端由一些宏根据设备类型、序列号、传送方向、  数据尺寸等生成,这个整数通过 系统调用传递到内核中的驱动程式,再由驱动程式使用解  码宏从这个整数中得到设备的类型、序列号、传送方向、数据尺寸等信息,然后通过  switch{case}结构进行相应的操作。   要透彻理解,只能是通过阅读原始码,我这篇文章实际上只是个引子。Cmd参数的组织  还是比较复杂的,我认为要搞熟他还是得花不少时间的,不过这是值得的,驱动程式中最  难的是对中断的理解。   五、 小结   ioctl其实没有什么非常难的东西需要理解,关键是理解cmd命令码是怎么在用户程式里生成  并在驱动程式里解析的,程式员最主要的工作量在switch{case}结构中,因为对设备的  I/O控制都是通过这一部分的代码实现的。
<think>我们遇到了两个问题:1.`Inappropriateioctlfordevice`:这个错误通常发生在尝试对不支持该ioctl操作的设备文件执行ioctl时。2.`ioctl-decoder`不存在:这是一个工具,可能没有安装。根据引用[1]中提到的,FFmpeg的错误码是POSIX错误码的负值,而`Inappropriateioctlfordevice`对应的POSIX错误码是`ENOTTY`(25),所以有时候会看到`AVERROR(ENOTTY)`。但是,我们当前的问题是关于`ioctl-decoder`工具不存在的解决方案,以及如何解决`Inappropriateioctlfordevice`错误。根据之前的讨论,`Inappropriateioctlfordevice`错误可能由以下原因引起:-对错误的设备文件执行ioctl(例如,对非PTP设备执行`PTP_CLOCK_GETTIME`)-设备驱动不支持该ioctl-权限问题而`ioctl-decoder`是一个用于解码ioctl命令的工具,它通常包含在`linux-tools-common`包中,但可能没有安装。因此,解决方案如下:###解决`ioctl-decoder`不存在的问题1.**安装`linux-tools`**```bash#对于Ubuntu/Debian系统sudoaptupdatesudoaptinstalllinux-tools-commonlinux-tools-generic```注意:`linux-tools-generic`会安装与当前内核版本匹配的工具。如果系统提示没有可用的工具包,可以尝试安装特定内核版本的工具:```bashsudoaptinstalllinux-tools-$(uname-r)```如果该内核版本的工具包不存在,可以安装通用版本,或者尝试使用其他方法。2.**验证安装**```bashwhichioctl-decoder```或者```bashioctl-decoder--help```3.**替代方案:手动解码ioctl命令**如果无法安装`ioctl-decoder`,可以手动解码ioctl命令。ioctl命令通常由以下部分组成(根据`<sys/ioctl.h>`):```c#define_IOC(dir,type,nr,size)\(((dir)<<_IOC_DIRSHIFT)|\((type)<<_IOC_TYPESHIFT)|\((nr)<<_IOC_NRSHIFT)|\((size)<<_IOC_SIZESHIFT))```其中:-`dir`:方向(读、写、无),由`_IOC_READ`,`_IOC_WRITE`等定义。-`type`:幻数(一个字符,用于标识设备类型)。-`nr`:命令编号(序号)。-`size`:涉及的数据结构大小。例如,对于`PTP_CLOCK_GETTIME`,我们可以通过内核头文件(如`ptp_clock.h`)获取其定义,然后解码。###解决`Inappropriateioctlfordevice`错误1.**确认设备文件是否正确**确保你正在对正确的设备文件进行操作。对于PTP设备,通常是`/dev/ptpX`(X为数字)。例如:```bashls/dev/ptp*```2.**确认设备支持该ioctl**使用`ioctl-decoder`(如果已安装)查看设备支持的ioctl命令:```bashsudoioctl-decoder/dev/ptp0```或者使用`strace`跟踪程序:```bashstrace-eioctlyour_program```查看程序尝试执行哪个ioctl以及返回的错误。3.**检查权限**确保运行程序的用户有权限访问设备文件。通常需要root权限,或者将用户加入特定组(如`ptp`)并设置udev规则。4.**检查内核配置**确保内核配置了PTP支持(`CONFIG_PTP_1588_CLOCK=y`)。检查方法:```bashzcat/proc/config.gz|grepCONFIG_PTP_1588_CLOCK```如果没有,需要重新编译内核并启用该选项。5.**更新驱动**某些网卡需要特定的驱动程序来支持PTP。检查网卡驱动是否支持PTP,并更新到最新版本。6.**使用替代API**如果内核版本>=5.10,可以使用`clock_gettime`替代:```c#include<time.h>structtimespects;clock_gettime(CLOCK_PTP,&ts);```###示例:手动解码ioctl命令假设我们有`PTP_CLOCK_GETTIME`的定义(例如,0x40046c0c),我们可以这样解码:```c#include<sys/ioctl.h>#include<stdio.h>intmain(){unsignedintcmd=0x40046c0c;printf("Direction:%s\n",(cmd&_IOC_READ)?"Read":(cmd&_IOC_WRITE)?"Write":"None");printf("Type:%c\n",(char)((cmd>>_IOC_TYPESHIFT)&_IOC_TYPEMASK));printf("Number:%d\n",(int)((cmd>>_IOC_NRSHIFT)&_IOC_NRMASK));printf("Size:%d\n",(int)((cmd>>_IOC_SIZESHIFT)&_IOC_SIZEMASK));return0;}```注意:需要包含`<sys/ioctl.h>`,并且`_IOC_*`宏可能需要特定的定义(通常在内核头文件中)。如果上述方法仍然不能解决问题,可能需要检查硬件是否支持PTP。###验证步骤1.安装`linux-tools`并运行`ioctl-decoder`。2.使用`strace`跟踪程序,查看ioctl调用情况。3.检查设备文件权限。4.确认内核配置和驱动支持。通过以上步骤,应该能够解决`ioctl-decoder`不存在的问题,并定位`Inappropriateioctlfordevice`错误的原因。§§相关问题§§1.如何在没有`ioctl-decoder`的情况下获取设备支持的ioctl命令列表?2.如何为自定义字符设备编写ioctl命令?3.在Linux中,如何调试驱动程序不支持的ioctl命令?</think>### 解决 `ioctl-decoder` 不存在问题与 `Inappropriate ioctl for device` 错误 #### 问题分析 1. **`ioctl-decoder` 不存在** - 该工具属于 `linux-tools` 包,未默认安装 - 内核版本与工具包不匹配 - 系统架构差异(32/64位) 2. **`Inappropriate ioctl for device`** - 尝试在非目标设备上执行 ioctl 操作 - 设备驱动不支持特定 ioctl 命令 - 权限不足(需 root 或设备组权限) --- ### 解决方案 #### 步骤 1:安装 ioctl-decoder ```bash # Ubuntu/Debian 系统 sudo apt update sudo apt install linux-tools-common linux-tools-$(uname -r) # CentOS/RHEL 系统 sudo yum install kernel-tools ``` 验证安装: ```bash which ioctl-decoder # 输出示例:/usr/bin/ioctl-decoder ``` #### 步骤 2:替代方案 - 手动解码 ioctl 命令 当 `ioctl-decoder` 不可用时,使用 C 程序解析: ```c #include <sys/ioctl.h> #include <stdio.h> void decode_ioctl(unsigned long cmd) { printf("命令: 0x%lx\n", cmd); printf("方向: %s\n", (cmd & _IOC_READ) ? "读" : (cmd & _IOC_WRITE) ? "写" : "无数据传输"); printf("类型: %c\n", (char)((cmd >> _IOC_TYPESHIFT) & 0xFF)); printf("编号: %lu\n", (cmd >> _IOC_NRSHIFT) & _IOC_NRMASK); printf("数据大小: %lu 字节\n", (cmd >> _IOC_SIZESHIFT) & _IOC_SIZEMASK); } int main() { // 示例:解码 PTP_CLOCK_GETTIME (通常为 0x40046c0c) decode_ioctl(0x40046c0c); return 0; } ``` 编译运行: ```bash gcc ioctl_decoder.c -o ioctl_decoder ./ioctl_decoder ``` #### 步骤 3:验证设备兼容性 ```bash # 检查设备支持的 ioctl 命令 sudo strace -e ioctl -p <进程ID> 2>&1 | grep 'ioctl' # 查看设备能力 (需要 root) sudo cat /sys/class/ptp/ptp0/device/uevent ``` #### 步骤 4:修复设备权限问题 ```bash # 创建 ptp 用户组 sudo groupadd ptp # 添加当前用户到组 sudo usermod -aG ptp $USER # 创建 udev 规则 echo 'SUBSYSTEM=="ptp", KERNEL=="ptp*", MODE="0660", GROUP="ptp"' | sudo tee /etc/udev/rules.d/99-ptp.rules # 重新加载规则 sudo udevadm control --reload sudo udevadm trigger # 退出登录后重新登录使组生效 ``` #### 步骤 5:内核级调试 ```bash # 启用内核调试输出 sudo dmesg -n 8 # 测试 ioctl 命令 sudo dd if=/dev/ptp0 bs=1 count=0 2>&1 | grep -i ioctl # 查看驱动支持 (示例) sudo modinfo igb | grep ptp ``` --- ### 错误处理矩阵 | 错误现象 | 根本原因 | 解决方案 | |---------|----------|----------| | `ioctl-decoder: command not found` | 工具未安装 | 安装 `linux-tools-$(uname -r)` | | `Inappropriate ioctl for device` | 设备不匹配 | 确认使用 `/dev/ptp*` 设备 | | `Operation not permitted` | 权限不足 | 配置 udev 规则或使用 `sudo` | | `No such file or directory` | 设备不存在 | 检查 `/dev/ptp*` 是否存在 | | `ENOTTY` (Not a typewriter) | 驱动不支持 | 更新网卡驱动或内核 | --- ### 验证流程 ```bash #!/bin/bash # PHC 功能验证脚本 # 1. 检查设备存在性 if [ ! -c "/dev/ptp0" ]; then echo "错误: /dev/ptp0 不存在" exit 1 fi # 2. 检查工具可用性 if ! command -v ioctl-decoder &> /dev/null; then echo "警告: ioctl-decoder 未安装,使用替代方法" sudo apt install linux-tools-$(uname -r) -y || echo "安装失败,请手动安装" fi # 3. 权限验证 if ! groups | grep -q ptp; then echo "警告: 用户不在 ptp 组,可能需要 sudo" fi # 4. 执行测试命令 sudo ioctl-decoder /dev/ptp0 > /dev/null 2>&1 if [ $? -ne 0 ]; then echo "错误: ioctl 操作失败" exit 2 else echo "PTP 设备功能正常" fi ``` --- ### 性能优化建议 1. **减少系统调用开销** ```c // 批量获取时间戳 struct ptp_clock_time times[4]; ioctl(fd, PTP_CLOCK_GETTIME_BATCH, times); ``` 2. **内核旁路优化** ```bash # 启用 XDP 加速 sudo ethtool -K eth0 hw-tc-offload on ``` 3. **实时优先级设置** ```bash # 设置 PHC 线程优先级 echo 90 > /sys/class/ptp/ptp0/phc_index ```
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