ioctl() 함수

디바이스 제어 ioctl() 함수의 역할

저수준 파일 입출력 함수인 ioctl()을 디바이스 파일에 적용시키면 디바이스 파일에 연결된 디바이스 드라이버의 파일 오퍼레이션 구조체의 ioctl 필드에 선언된 함수가 호출된다. ioctl() 함수는 디바이스 파일 이외에는 사용할 수 없는 디바이스 파일 전용 함수이므로 각 디바이스마다 고유하게 선언하여 사용한다. 그래서 read(), write()함수와 같이 정형화된 형태를 기본적으로 유지하지만, 사용 방법은 디바이스마다 모두 다르다. 저수준 입출력 함수인 ioctl() 함수와 디바이스 드라이버에 선언되는 ioctl() 함수의 매개변수 전달 관계는 아래와 같다.

 

 

request는 응용 프로그램이 디바이스 드라이버에게 요구하는 명령어고, 이 request에 대입된 값은 디바이스 드라이버의 매개변수 cmd에 그대로 전달된다. 이 값은 디바이스 드라이버 작성자가 임의로 결정하는 사항이다. 하드웨어와 구현되는 디바이스 드라이버에 따라서 값이 전혀 다를 수 있다. 또 동일한 값에 대해 디바이스 드라이버마다 다르게 해석할 수도 있다. 매개변수 argp는 request에 따라서 선언해도 되고 선언하지 않아도 되는 가변 인자 매개변수다. 이 값은 request에 종속되어 디바이스에 전달한 정보를 담은 구조체 변수의 선두 주소를 전달하거나 디바이스 드라이버에서 얻고자 하는 정보를 담아올 수 있는 구조체 변수의 선두 주소를 전달한다. 특별한 경우에는 단순하게 상수값으로 사용할 수도 있다. argp 역시 어떻게 사용될 것인지는 디바이스 드라이버 작성자의 결정에 따라 달라진다.

 

ioctl() 함수의 특징

   read(), write() 함수와 같이 쓰기와 읽기 처리가 가능

   하드웨어의 제어나 상태를 얻기 위해 사용

   응용 프로그램의 명령에 따라 디바이스 드라이버의 매개변수 해석이 달라짐

 

 

ioctl() 함수의 일반적인 형태

 

 

ioctl() 동작 개념

 

응용 프로그램에서 ioctl()함수를 이용하여 하드웨어를 제어하거나 상태를 읽기 위해서는 디바이스 파일을 제어하는 디바이스 드라이버에서 해석 가능한 명령과 구조체를 사용해야 한다. 프로그램을 구현하기 위해 ioctl() 함수를 사용할 때는 공통된 헤더 파일을 사용하게 되는데, 이 헤더 파일에는 ioctl에 전달되는 명령에 대한 선언과 명령을 처리하는 보조적인 정보를 주고받기 위한 구조체가 선언되어 있어야 한다.

디바이스 드라이버의 ioctl() 함수는 파일 오퍼레이션 구조체에 선언된 ioctl()함수가 호출되며, 이때 전달되는 매개변수값은 응용프로그램의 ioctl에서 전달하는 값을 그대로 전달받는다. 응용 프로그램에서 사용하는 매개변수는 응용 프로그램의 request와 argp에 해당하는 값만 전달 받는다.

 

디바이스 드라이버의 ioctl() 함수는 가장 먼저 전달된 cmd 명령이 유효한가를 확인한다. 전달된 명령이 유효한지 아닌지를 확인하기 위해 _IOC_NR과 _IOC_TYPE이라는 매크로 함수를 사용한다. 전달된 명령이 더 이상 유효하지 않으면, 즉 처리할 수 없는 명령일 경우엔 EINVAL이라는 음수값을 반환한다. 이와는 반대로 전달된 명령어가 정상적인 명령일 경우에는 명령이 읽기를 요구하는지 쓰기를 요구하는지를 검사한다. 이 검사는 _IOC_DIR이라는 매크로를 이용한다. 이 검사를 하는 주된 목적은 사용자 모드에서 메모리의 유효성을 검사하기 위해서이다. 이렇게 기본적인 검사가 끝났다면 switch문을 사용하여 명령을 구분하고 각 명령에 따른 처리를 구현하면 된다.

 

ioctl()에 전달되는 cmd와 관련 매크로 함수

cmd의 구성

디바이스 드라이버의 ioctl() 함수에 전달되는 매개변수 cmd는 응용 프로그램이 디바이스 드라이버에게 요구한 처리를 구별하기 위한 구별값이다. cmd에는 단순한 구별 숫자 이외에 처리에 도움을 주는 몇 가지 정보를 포함한 형태로 구성된다. cmd의 크기는 32비트로, 비트 구성은 다음과 같다.

 

출처 : http://blog.naver.com/luis8282?Redirect=Log&logNo=20086600288

 

 

예제
#include <sys/ioctl.h>

int ioctl(int d, int request, ...)

 

설명
ioctl 함수는 특수 파일의 장치 인자를 조절한다. 특히, 문자 특수 파일(예로 터미널)의 많은 특징적인 동작은 ioctl의 요구에 의해 제어된다. d 인자는 반드시 열린 파일 기술자이어야 한다.
ioctl request는 인자가 입력되는 인자인지 출력되는 인자인지와 argp 인자의 바이트 단위의 크기를 나타낸다. ioctl request를 나타내기 사용되는 매크로와 상수는 <sys/ioctl.h>파일에 정의되어 있다.

 

반환값
성공시, 0이 리턴된다. 에러시, -1이 리턴되며, errno는 적당한 값으로 설정된다.