如何检查 ioctl 上的现有参数

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何检查 ioctl 上的现有参数

【英文标题】：How to check for existing argument on ioctl

【发布时间】：2016-03-10 23:37:26

【问题描述】：

我想尝试如何使用可加载内核模块的 i/o 控件，这里是字符设备。 问题是：如何检查用户空间端的ioctl 调用是否有参数。我发现在ioctl 上，一个参数是可选的。

用户空间函数内部：

// set a parameter - this is a proper call
if( ioctl(fd, IOCTL_SET_PARAM1, 5)<0 )

  fprintf(stderr,"Error while ioctl: %s\n", strerror(errno));


// call a setter without argument - this should cause an error
if( ioctl(fd, IOCTL_SET_PARAM1)<0 )

  fprintf(stderr,"Error while ioctl: %s\n", strerror(errno));

对应的内核模块处理程序：

long
fops_unlocked_ioctl (struct file    *p_file,
                     unsigned int    cmd,
                     unsigned long   arg)

  switch(cmd)
  
  case IOCTL_SET_PARAM1:
    printk(KERN_INFO "IOCTL called with IOCTL_SET_PARAM1\n");
    if( /* how to check for the argument here? */ )
    
      printk(KERN_WARNING "Missing argument\n");
      return -EINVAL;
    
    param1 = (unsigned short) arg;
    printk(KERN_INFO "param1 set to %d\n",param1);
    break;
  default:
    printk(KERN_WARNING "IOCTL called with wrong request code.\n");
    return -EINVAL;
  
  return 0;

问候， 亚历克斯

【问题讨论】：

用户找到并阅读了他们正在寻找的设备的手册ioctl()。如果用户找不到手册，则用户查找源代码。如果用户找不到手册或源代码，那么有任何意义的用户不会做任何事情，直到他们找到一些或多或少确定的信息来源，说明他们计划使用的 ioctl() 做什么，以及它需要的论点。 C 调用约定中没有任何内容可以让被调用代码轻松确定调用它的参数数量。你必须假设用户做对了。

您唯一能做的就是验证arg 是一个有效的数字。例如，如果arg 应该是0 或1，那么任何其他值都表示用户不知道他们在做什么。但是，用户可能会走运（或不走运，取决于您的观点），即使用户没有传递值，arg 也可能是有效值。

【参考方案1】：

Jonathan Leffler 说的完全正确，用户应该知道做什么和不做什么。

顺便说一句。我制定了一个解决方案，将参数替换为带有计数和原始参数的数组。在用户空间方面，用户没有任何改变。在内核空间方面，有两个宏来获取原始参数和参数数量。

代码来了：

expdev.h

#ifndef EXPDEV_H_INCLUDED
#define EXPDEV_H_INCLUDED

#ifndef __KERNEL__
  #include <stdint.h>
#endif // __KERNEL__

#include "pp_narg.h"

enum 
  IOCTL_SET_PARAM1,
;

/* ioctl - wrapper *************************************************** */

#ifndef __KERNEL__
  long int argW[2]=0;

  long int PP_IOCTL_WRAPARG( long int narg, long int arg )
  
    argW[0] = narg;
    argW[1] = arg;
    return (long int)(argW);
  

  #define PP_IOCTL_NARG(n,fd,cmd,arg,...) \
    ( (n==3) ? \
      ( ioctl(fd,cmd,(long int)(PP_IOCTL_WRAPARG(1,(long int)arg))) ) : \
      ( ioctl(fd,cmd,(long int)(PP_IOCTL_WRAPARG(0,(long int)arg))) ) )

  #define ioctl(...) \
    (PP_IOCTL_NARG(PP_NARG(__VA_ARGS__),         \
                   __VA_ARGS__, (long int)(0),(long int)(0)))

#else // __KERNEL__

  #define IOCTL_ARGC(argW) (((long int*)argW)[0])
  #define IOCTL_ARG(argW)  (((long int*)argW)[1])

#endif // __KERNEL__

#endif // EXPDEV_H_INCLUDED

为了计算参数，我遵循post。

pp_narg.h

/*
 Source: https://groups.google.com/forum/#!topic/comp.std.c/d-6Mj5Lko_s
 */

#ifndef PP_NARG_INCLUDED
#define PP_NARG_INCLUDED

#define PP_NARG(...) \
         PP_NARG_(__VA_ARGS__,PP_RSEQ_N())
#define PP_NARG_(...) \
         PP_ARG_N(__VA_ARGS__)
#define PP_ARG_N( \
          _1, _2, _3, _4, _5, _6, _7, _8, _9,_10, \
         _11,_12,_13,_14,_15,_16,_17,_18,_19,_20, \
         _21,_22,_23,_24,_25,_26,_27,_28,_29,_30, \
         _31,_32,_33,_34,_35,_36,_37,_38,_39,_40, \
         _41,_42,_43,_44,_45,_46,_47,_48,_49,_50, \
         _51,_52,_53,_54,_55,_56,_57,_58,_59,_60, \
         _61,_62,_63,N,...) N
#define PP_RSEQ_N() \
         63,62,61,60,                   \
         59,58,57,56,55,54,53,52,51,50, \
         49,48,47,46,45,44,43,42,41,40, \
         39,38,37,36,35,34,33,32,31,30, \
         29,28,27,26,25,24,23,22,21,20, \
         19,18,17,16,15,14,13,12,11,10, \
         9,8,7,6,5,4,3,2,1,0

#endif // PP_NARG_INCLUDED

现在在用户空间函数内调用（和往常一样）：

#include "expdev.h"

// set a parameter
if( ioctl(fd, IOCTL_SET_PARAM1, 5)<0 )

  fprintf(stderr,"Error while ioctl: %s\n", strerror(errno));


// call a setter without argument - this should cause an error
if( ioctl(fd, IOCTL_SET_PARAM1)<0 )

  fprintf(stderr,"Error while ioctl: %s\n", strerror(errno));

和内核空间方面（注意IOCTL_ARGC(arg) 和IOCTL_ARG(arg)）：

#include "expdev.h"

long
fops_unlocked_ioctl (struct file    *p_file,
                     unsigned int    cmd,
                     unsigned long   arg)

  switch(cmd)
  
  case IOCTL_SET_PARAM1:
    printk(KERN_INFO "IOCTL called with IOCTL_SET_PARAM1\n");
    if( IOCTL_ARGC(arg)!=1 )
    
      printk(KERN_ERR "Missing argument.\n");
      return -EINVAL;
    
    param1 = (unsigned short) IOCTL_ARG(arg);
    printk(KERN_INFO "param1 set to %d\n",param1);
    break;
  default:
    printk(KERN_WARNING "IOCTL called with wrong request code.\n");
    return -EINVAL;
  
  return 0;

这导致 kern.log 上的以下输出：

kernel: [18577.042438] IOCTL called with IOCTL_SET_PARAM1
kernel: [18577.042439] param1 set to 5
kernel: [18577.042442] IOCTL called with IOCTL_SET_PARAM1
kernel: [18577.042443] Missing argument.

在用户空间方面：

Error while ioctl: Invalid argument

注意：

宏重新定义了ioctl。这意味着在同一源内的不同设备上使用 ioctl 会导致不支持此宏的设备上出现错误（例如，如果您使用标准 tty）。