ioctl

二番目の引数requestは、次の情報を符号化した数値である。

1. 各ioctlを区別するためのシーケンス番号
2. パラメーターが入力か、出力か、両方であるか
3. パラメーターの大きさ(sizeof)

基本的にはrequestは32ビットの整数であるが、内部でどのように符号化されるかはOSに依存する。

環境に依存せずにrequestの値を作るため、_IO、_IOW、_IOR、_IOWR、という四つのマクロが用意されている。

• _IO(group,num) ‐ パラメーターなし
• _IOR(group,num,len) ‐ copyoutパラメーターあり (ユーザーから見て入力、カーネルから見て出力)
• _IOW(group,num,len) ‐ copyinパラメーターあり (ユーザーから見て出力、カーネルから見て入力)
• _IOWR(group,num,len) ‐ copyout/copyin双方のパラメーターあり

一番目の引数groupは、ドライバー等を識別するための識別子である。本来はドライバーと一対一であるべきだったが、今やドライバーは大量にあるため、番号は他のドライバーと共用となっている。

二番目の引数numは、各ioctlを区別するためのシーケンス番号である。

group、numは、識別という意味ではさほど重要ではない。実際、group、numは競合が頻発しているが、競合しても実際には動作に問題はない。なぜなら、デバイス自体はopen()の時点で一意に特定されているため、そのデバイス内で機能ごとにrequestが一意でさえあれば、何の問題も無いからである。

基本的には、誤って他のデバイスに対してioctlをしていないか、をドライバー側でチェックする目的で用いられている。

一般的な実装では、requestの値の上位3ビットがin/out/voidのフラグ、続く13ビットが長さ(sizeof)で、続く8ビットがgroup、最下位8ビットはnumとなる。

OSにより差はあるがフラグは一般的に次のような定義になっている。

#define IOC_VOID (unsigned long)0x20000000
#define IOC_OUT  (unsigned long)0x40000000
#define IOC_IN   (unsigned long)0x80000000
#define IOC_INOUT(IOC_IN|IOC_OUT)

_IORはIOC_OUT、_IOWはIOC_IN、_IOWRはIOC_INOUTとなり、引数の無い_IOはIOC_VOIDである。INもOUTも無ければVOIDとすればフラグは2ビットで事足りるはずだが、VOIDに1ビット使うように実装されたため、今もこのような仕様となっている。

長さが13ビットなので、理論上、引数と出来る大きさの上限は2¹³−1バイト、つまり8,191バイトである。

これ以上はポインター渡しとし、カーネル側のプログラムは、随時ユーザー空間とin/outする処理を書くことになるだろう(BSDならcopyin()/copyout()、Linuxならcopy_from_user()/copy_to_user()、など)。