ioctl系统调用流程

ioctl系统调用流程 ioctl系统调用流程 一、系统调用框架 ​ 与系统调用相关的数据结构和函数 系统调用函数名以“sys_”开头，后面是该系统调用的名字，由此构成了sys_name()这样的函数名。在include/asm/unistd.h中不同的体系结构为每一个系统调用定义了惟一的编号，假设用name来示系统调用的名称，那么系统调用号与系统调用响应函数的关系是：以系统调用号__NR_name作为下标，可找出系统调用表sys_call_table中对应表项的，它也就是该系统调用的响应函数sys_name的入口地址。 ​ 系统调用具体执行流程 当执行一个系统调用时，处理器跳转到地址 0xc00。 参考代码:   arch/ppc/kernel/head.S . = 0xc00 SystemCall: EXCEPTION_PROLOG stw r3,ORIG_GPR3(r21) li r20,MSR_KERNEL rlwimi r20,r23,0,16,16 bl transfer_to_handler .long DoSyscall .long ret_from_except 有关DoSyscall，它在文件arch/ppc/kernel/entry.S 中定义。这个函数最终使用系统调用编号把系统调用表的地址和索引加载，操作系统使用系统调用表把系统调用编号翻译为特定的系统调用。 系统调用表名为 sys_call_table，在 arch/ppc/kernel/misc.S 中定义。系统调用表包含有实现每个系统调用的函数的地址。   _GLOBAL(sys_call_table) .long sys_ni_syscall long sys_getegid .long sys_acct .long sys_umount .long sys_ni_syscall .long sys_ioctl .long sys_fcntl   当DoSyscall 找到正确的系统调用地址后，它把调用指定的系统调用函数。如要做系统ioctl调用，对应的系统调用号为54，它把调用函数sys_ioctl()。下面具说明sys_ioctl()的调用过程。 当函数调用完毕之后，返回到 DoSyscall()，它把控制权切换给 ret_from_except（在 arch/ppc/kernel/entry.S 中定义）。它会去检查那些在切换回用户空间之前需要完成的任务。如果没有需要做的事情，那么就通过 restore 函数恢复用户进程的状态，并把控制权交还给用户程序。 二、ioctl系统调用的整个流程 sys_ioctl()是整个ioctl系统调用过程中的最顶级函数，它需要对输入的参数进行预处理，检查参数的合法性，然后调用底层的处理函数作更进一步的处理。 函数sys_ioctl()，参考代码：   fs/ioctl.c asmlinkage long sys_ioctl(unsigned int fd, unsigned int cmd, unsigned long arg) { struct file * filp; unsigned int flag; int on, error = -EBADF; filp = fget(fd); if (!filp) goto out; error = 0; TRACE_FILE_SYSTEM(TRACE_EV_FILE_SYSTEM_IOCTL, fd, cmd, NULL); lock_kernel(); switch (cmd) { case FIOCLEX: set_close_on_exec(fd, 1); break; case FIONCLEX: set_close_on_exec(fd, 0); break; case FIONBIO: if ((error = get_user(on, (int *)arg)) != 0) break; flag = O_NONBLOCK; #ifdef __sparc__ if(O_NONBLOCK != O_NDELAY) flag |= O_NDELAY; #endif if (on) filp->f_flags |= flag; else filp->f_flags &= ~flag; break; case FIOASYNC: if ((error = get_user(on, (int *)arg)) != 0) break; flag = on ? FASYNC : 0; if ((flag ^ filp->f_flags) & FASYNC) { if (filp->f_op && filp->f_op->fasync) error = filp->f_op->fasync(fd, filp, on); else error = -ENOTTY; } if (error != 0) break; if (on) filp->f_flags |= FASYNC; else filp->f_flags &= ~FASYNC; break; default: if (S_ISREG(filp->f_dentry->d_inode->i_mode)) error = file_ioctl(filp, cmd, arg); else if (filp->f_op && filp->f_op->ioctl) error = filp->f_op->ioctl(filp->f_dentry->d_inode, filp, cmd, arg); } unlock_kernel(); fput(filp); out: return error; }   其中调用到函数的说明： ★ fget()函数，它是用来获取操作文件的指针，在这篇文档里，我是使用socket创建了一个文件描述符，fd = socket(AF_INET6, SOCK_DGRAM, 0);用户态的创建socket()到内核中传给函数sys_socket()处理, sys_socket()函数先调用函数sock_create()创建socket，然后把socket操作和文件操作关联起来，具体调用函数sock_map_fd()来实现，成功后把文件描述和文件结构file都保存在sock->file中。 对于函数fget()函数，它首先调用fcheck函数，检查一下文件描述符fd是否对应一个打开的文件，如果是就获取该文件，调用函数get_file()把f_count加1。 具体看一下fcheck函数的执行，参考代码：   include/linux/file.h static inline struct file * fcheck(unsigned int fd) { struct file * file = NULL; struct files_struct *files = current->files; if (fd < files->max_fds) file = files->fd[fd]; return file; } ★ filp->f_op->ioctl()函数，调用设备对应的ioctl函数，对于使用socket创建文件描述符，它应该调用sock_ioctl()函数，具体流程图如下： 每一个设备都可以定义自己的ioctl命令字，命令编号的范围是SIOCDEVPRIVATE到SIOCDEVPRIVATE + 15。针对ipv6隧道，它定一个四个命令字，分别是SIOCGETTUNNEL，SIOCADDTUNNEL，SIOCCHGTUNNEL，SIOCDELTUNNEL。用户空间通过ioctl系统调用，最终调用到内核中定义的函数ip6ip6_tnl_ioctl。   sock_ioctl()函数调用中有关的内核函数： sock_ioctl inet6_ioctl dev_ioctl dev_ifsioc ■ sock_ioctl() 功能:：直接调用一个特定的函数，如：当socket family是PF_INET6，调用函数inet6_ioctl。 ■ inet6_ioctl() 功能：v6对应socket的ioctl内核函数，根据不同的case情况，作相应的处理。   case SIOCADDRT: case SIOCDELRT: return(ipv6_route_ioctl(cmd,(void *)arg)); 当ioctl命令字不满足上述各种case情况时：   default: if ((cmd >= SIOCDEVPRIVATE) && (cmd <= (SIOCDEVPRIVATE + 15))) return(dev_ioctl(cmd,(void *) arg)); 该设备自己定义了一些ioctl命令字范围在SIOCDEVPRIVATE到SIOCDEVPRIVATE + 15之间），调用函数dev_ioctl实现对该设备指定的ioctl命令的操作。 ■ dev_ioctl() 功能：用来处理所有设备接口的ioctl请求，只是一个包装器，实际的动作把由dev_ifsioc()来实现。dev_ioctl做的只是检查这个调用是否具有了正当的权限。 ■ dev_ifsioc() 功能：真正处理所有设备接口的ioctl请求。 具体操作说明：函数首先要做的一些事情包括得到与ifr.ifr_name相匹配的设备的结构，但这是在实现特定的接口命令之后。这些特定的接口命令被放置到一个巨大的switch语句之中。其中SIOCDEVPRIVATE命令和其他的在0x89F0到0x89FF之间的代码把出现在switch语句中的一个分支——default语句中，代码最后还增加了对无线网络的支持。内核执行时会检查表示设备的结构变量中，是否已经定义了一个与设备相关的ioctl句柄（handler）。这里的句柄是一个函数指针，它在表示设备的结构变量中do_ioctl部分。如果已经设置了这个句柄，那么内核把会执行它。如ipv6隧道设备体，在初始化时，就作了说明：dev->do_ioctl = ip6ip6_tnl_ioctl，其中函数ip6ip6_tnl_ioctl就是该设备对应的ioctl句柄，由于隧道设备是自己定义的ioctl命令字，因而执行应在default语句中，进而调用到自己定义的ioctl处理函数ip6ip6_tnl_ioctl。