fcntl.ioctl() 的 64 位参数

Posted 2023-02-22

【中文标题】fcntl.ioctl() 的 64 位参数

【英文标题】：64-bit argument for fcntl.ioctl()

【发布时间】：2013-06-20 09:54:31

【问题描述】：

在我的 Python (2.7.3) 代码中，我尝试使用 ioctl 调用，接受 long int（64 位）作为参数。我在 64 位系统上，所以 64 位 int 与指针大小相同。

我的问题是 Python 似乎不接受 64 位 int 作为 fcntl.ioctl() 调用的参数。 它很乐意接受 32 位 int 或 64-位指针 - 但我需要传递一个 64 位整数。

这是我的 ioctl 处理程序：

static long trivial_driver_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)

    long err = 0;

    switch (cmd)
    
        case 1234:
            printk("=== (%u) Driver got arg %lx; arg<<32 is %lx\n", cmd, arg, arg<<32);
            break;
        case 5678:
            printk("=== (%u) Driver got arg %lx\n", cmd, arg);
            break;
        default:
            printk("=== OH NOES!!! %u %lu\n", cmd, arg);
            err = -EINVAL;
    

    return err;

在现有的 C 代码中，我使用如下调用：

static int trivial_ioctl_test()
    int ret;
    int fd = open(DEV_NAME, O_RDWR);

    unsigned long arg = 0xffff;

    ret = ioctl(fd, 1234, arg); // ===(1234) Driver got arg ffff; arg<<32 is ffff00000000
    arg = arg<<32;
    ret = ioctl(fd, 5678, arg); // === (5678) Driver got arg ffff00000000
    close(fd);

在python中，我打开设备文件，然后我得到以下结果：

>>> from fcntl import ioctl
>>> import os
>>> fd = os.open (DEV_NAME, os.O_RDWR, 0666)
>>> ioctl(fd, 1234, 0xffff)
0
>>> arg = 0xffff<<32
>>> # Kernel log: === (1234) Driver got arg ffff; arg<<32 is ffff00000000
>>> # This demonstrates that ioctl() happily accepts a 32-bit int as an argument.
>>> import struct
>>> ioctl(fd, 5678, struct.pack("L",arg))
'\x00\x00\x00\x00\xff\xff\x00\x00'
>>> # Kernel log: === (5678) Driver got arg 7fff9eb1fcb0
>>> # This demonstrates that ioctl() happily accepts a 64-bit pointer as an argument.
>>> ioctl(fd, 5678, arg)

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#10>", line 1, in <module>
    ioctl(fd, 5678, arg)
OverflowError: signed integer is greater than maximum
>>> # Kernel log: (no change - OverflowError is within python)
>>> # Oh no! Can't pass a 64-bit int!
>>> 

Python 有什么方法可以将我的 64 位参数传递给 ioctl()？

【问题讨论】：

如果可能的话，将有助于提供一个可重现的例子。鉴于 ioctl() 调用是特定于设备的，将 IOC_GET_VAL 替换为您正在使用的实际请求代码会使测试变得困难。

@Aya：感谢您的评论。我是设备驱动程序的新手，在构建一个微不足道但功能强大的示例时遇到了一些麻烦。但我会看看我能做什么。 :)

同时，我发布了一个基于ctypes 的解决方案。

好的，我有时间发布一个更清晰的例子！我现在对答案感到困惑......

我找到了一种更简单的测试方法，使用strace(1)，并且在重新检查了Python的源代码后，使用fcntl模块可能是不可能的。另请参阅我的更新答案。

【参考方案1】：

这是否可以使用 Python 的 fcntl.ioctl() 将取决于系统。追溯源代码，错误信息来自line 658 of getargs.c上的以下测试...

else if (ival > INT_MAX) 
    PyErr_SetString(PyExc_OverflowError,
    "signed integer is greater than maximum");
    RETURN_ERR_OCCURRED;

...在我的系统上，/usr/include/limits.h 告诉我...

#  define INT_MAX   2147483647

...（大概）是(2 ** ((sizeof(int) * 8) - 1)) - 1。

因此，除非您在 sizeof(int) 至少为 8 的系统上工作，否则您必须使用 ctypes 模块直接调用底层 C 函数，但它是特定于平台的。

假设 Linux，这样的东西应该可以工作......

from ctypes import *

libc = CDLL('libc.so.6')

fd = os.open (DEV_NAME, os.O_RDWR, 0666)
value = c_uint64(0xffff<<32)
libc.ioctl(fd, 5678, value)

【讨论】：

是的！这行得通 :) 我很惊讶 fcntl.ioctl() 中没有内置支持，但这是一个完全合理的解决方法。

参见。 ***.com/questions/9257065/….

很好的答案。非常感谢：D

@Ziv 是的。我的印象是（出于某种原因）int 应该与 CPU 寄存器的大小相同，但事实并非如此。

【参考方案2】：

Python 的 ioctl 中的“arg”表示法与 C 中的不同。

在 python 中（再次根据1），它可以是 python 整数（不指定 32 位或 64 位），也可以是某种缓冲区对象（如字符串）。你在 Python 中并没有真正的“指针”（所以所有底层架构细节——比如 32 位或 64 位地址都是完全隐藏的）。

如果我理解正确，您实际上需要的是 SET_VAL 是 struct.pack(your 64-bit integer) 首先进入字符串并将此字符串传递给 ioctl，而不是直接传递整数。

像这样：

struct.pack('>Q',1<<32)

对于GET_VAL，您需要再次使用“Q”类型（而不是“L”）才能正确解压缩 64 位整数值。

【讨论】：

对不起，这不正确。 （对不起，如果我的原始帖子不够清楚。）据我所知，any 使用 struct.pack() 将（在 c 驱动程序内）转换为指向正在发送的二进制数据的指针到 c 的 ioctl 参数。我不想要指针；我想直接控制正在传递的64位值。

但严格来说，您不能真正通过 32 位参数（无论是指针还是“值”）传递任何 64 位值。 ioctl 调用中的参数类型将是 32 位架构中的 32 位。在 64 位系统上，一切都变成了 64 位，因此理论上您可以将 64 位值传递给 IOCTLin C*。

另一方面，Python 试图隐藏任何这些平台细节，因此它不会公开任何指针 API。想法是你永远不要关心建筑是什么。事实上，Python 的整数可以是任意大的（即不受 64 位或其他限制......）所以要保持 Pythonic （并且独立于平台），即使是小事情也可能更好地传递缓冲区对象像一个 64 位整数...

是的，但是不是这个特定的现有ioctl 调用的实现方式。 ioctl 的参数可以被视为指针或 为整数；这就是为什么 python 提供了以整数开头的选项。