ioctl函数操作

第十六章  ioctl操作

传统上ioctl函数是用于那些普遍使用，但不适合归入其他类别的任何特性的系统接口。Posix去掉了ioctl，它通过

创建特殊的其功能已被Posix标准化的包裹函数来代替ioctl。这一章介绍和网络编程有关的ioctl操作。

 

1. ioctl函数

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

和网络有关的ioctl请求有6类：

套接口操作

文件操作

接口操作

ARP高速缓存操作

路由表操作

流系统

2. 套接口操作

类别	请求	描述	数据类型
套接口	SIOCATMASK	在带外标志上吗	int
	SIOCSPGRP	设置套接口的进程ID和进程组ID	int
	SIOCGPGPR	获取套接口的进程ID和进程组ID	int

SIOCATMASK： 如果套接口的读指针在带外标志上，则通过第三个参数指向的整数返回一个非零值，否则返回零。

3. 文件操作

类别	请求	描述	数据类型
文件操作	FIONBIO	设置/清除非阻塞标志	int
	FIOASYNC	设置/清除异步I/O标志	int
	FIONREAD	获取接收缓冲区中数据的字节数	int
	FIOSETOWN	设置文件的进程ID或进程组ID	int
	FIOGETOWN	获取文件的进程ID或进程组ID	int

 FIONBIO： 这个请求和用fcntl的F_SETFL命令设置和清除O_NONBLOCK标志效果相同。

 4. 接口配置

类别	请求	描述	数据类型
接口	SIOCGIFCONF	获取所有接口的列表	struct ifconf
	SIOCSIFADDR	设置接口地址	struct ifreq
	SIOCGIFADDR	获取接口地址	struct ifreq
	SIOCSIFFLAGS	设置接口标志	struct ifreq
	SIOCGIFFLAGS	获取接口标志	struct ifreq
	SIOCSIFDSTADDR	设置点对点地址	struct ifreq
	SIOCGIFDSTADDR	获取点对点地址	struct ifreq
	SIOCGIFBRDADDR	获取广播地址	struct ifreq
	SIOCSIFBRDADDR	设置广播地址	struct ifreq
	SIOCGIFNETMASK	获取子网掩码	struct ifreq
	SIOCSIFNETMASK	设置子网掩码	struct ifreq
	SIOCGIFMETRIC	获取接口的测度(metric)	struct ifreq
	SIOCSIFMETRIC	设置接口的测度(metric)	struct ifreq
	SIOCxxx

5. ARP

类别	请求	描述	数据类型
ARP	SIOCSARP	创建/修改ARP项	struct arpreq
	SIOCGARP	获取ARP项	struct arpreq
	SIOCDARP	删除ARP项	struct arpreq

 6. 路由

类别	请求	描述	数据类型
路由	SIOCADDRT	增加路径	struct rtentry
	SIOCDELRT	删除路径	struct rtentry

具体到套接字方面的应用可以看下面的讲解

NAME

netdevice - 底层访问 Linux 网络设备.

总览 (SYNOPSIS)

#include <sys/ioctl.h> 
#include <net/if.h>

描述 (DESCRIPTION)

本手册 描述 用于 配置 网络设备 的 套接字(socket) 接口.

Linux 支持 一些 配置 网络设备 的 标准 ioctl. 他们 用于 任意的 套接字 描述符, 而 无须 了解 其 类型 或 系列. 他们 传递 一个 ifreq结构:

struct ifreq
{
    char            ifr_name[IFNAMSIZ];   /* Interface name */
    union {
                    struct sockaddr       ifr_addr;
                    struct sockaddr       ifr_dstaddr;
                    struct sockaddr       ifr_broadaddr;
                    struct sockaddr       ifr_netmask;
                    struct sockaddr       ifr_hwaddr;
                    short                 ifr_flags;
                    int                   ifr_ifindex;
                    int                   ifr_metric;
                    int                   ifr_mtu;
                    struct ifmap          ifr_map;
                    char                  ifr_slave[IFNAMSIZ];
                    char                  ifr_newname[IFNAMSIZ];
                    char *                ifr_data;
    };
}
struct ifconf 
{ 
    int ifc_len;                          /* size of buffer */
    union {            
                    char *                ifc_buf; /* buffer address */ 
                    struct ifreq *ifc_req; /* array of structures */
    };  
};     

一般说来, ioctl 通过 把 ifr_name 设置为 接口 的 名字 来 指定 将要 操作 的 设备. 结构的 其他成员 可以 分享 内存.

IOCTLS

如果 某个 ioctl 标记为 特权操作, 那么 操作时 需要 有效uid 为 0, 或者 拥有 CAP_NET_ADMIN 能力. 否则 将 返回 EPERM .

SIOCGIFNAME

给定 ifr_ifindex, 返回 ifr_name 中 的 接口名字. 这是 唯一 返回 ifr_name 内容 的 ioctl. 

SIOCGIFINDEX

把 接口 的 索引 存入 ifr_ifindex.

SIOCGIFFLAGS, SIOCSIFFLAGS

读取 或 设置 设备的 活动标志字. ifr_flags 包含 下列值 的 屏蔽位:

设备标志
IFF_UP	接口正在运行.
IFF_BROADCAST	有效的广播地址集.
IFF_DEBUG	内部调试标志.
IFF_LOOPBACK	这是自环接口.
IFF_POINTOPOINT	这是点到点的链路接口.
IFF_RUNNING	资源已分配.
IFF_NOARP	无arp协议, 没有设置第二层目的地址.
IFF_PROMISC	接口为杂凑(promiscuous)模式.
IFF_NOTRAILERS	避免使用trailer .
IFF_ALLMULTI	接收所有组播(multicast)报文.
IFF_MASTER	主负载平衡群(bundle).
IFF_SLAVE	从负载平衡群(bundle).
IFF_MULTICAST	支持组播(multicast).
IFF_PORTSEL	可以通过ifmap选择介质(media)类型.
IFF_AUTOMEDIA	自动选择介质.
IFF_DYNAMIC	接口关闭时丢弃地址.

设置 活动标志字 是 特权操作, 但是 任何进程 都可以 读取 标志字. 

SIOCGIFMETRIC, SIOCSIFMETRIC

使用 ifr_metric 读取 或 设置 设备的 metric 值. 该功能 目前 还没有 实现. 读取操作 使 ifr_metric 置 0, 而 设置操作 则 返回 EOPNOTSUPP. 

SIOCGIFMTU, SIOCSIFMTU

使用 ifr_mtu 读取 或 设置 设备的 MTU(最大传输单元). 设置 MTU 是 特权操作. 过小的 MTU 可能 导致 内核 崩溃. 

SIOCGIFHWADDR, SIOCSIFHWADDR

使用 ifr_hwaddr 读取 或 设置 设备的 硬件地址. 设置 硬件地址 是 特权操作. 

SIOCSIFHWBROADCAST

使用 ifr_hwaddr 读取 或 设置 设备的 硬件广播地址. 这是个 特权操作. 

SIOCGIFMAP, SIOCSIFMAP

使用 ifr_map 读取 或 设置 接口的 硬件参数. 设置 这个参数 是 特权操作. 

struct ifmap 
{
    unsigned long   mem_start;
    unsigned long   mem_end;
    unsigned short  base_addr; 
    unsigned char   irq;                  
    unsigned char   dma; 
    unsigned char   port; 
};

对 ifmap 结构 的 解释 取决于 设备驱动程序 和 体系结构.

SIOCADDMULTI, SIOCDELMULTI

使用 ifr_hwaddr 在 设备的 链路层 组播过滤器 (multicase filter) 中 添加 或 删除 地址. 这些是 特权操作. 参看 packet(7). 

SIOCGIFTXQLEN, SIOCSIFTXQLEN

使用 ifr_qlen 读取 或 设置 设备的 传输队列长度. 设置 传输队列长度 是 特权操作.

SIOCSIFNAME

把 ifr_ifindex 中 指定的 接口名字 改成 ifr_newname. 这是个 特权操作.

SIOCGIFCONF

返回 接口地址(传输层) 列表. 出于 兼容性, 目前 只代表 AF_INET 地址. 用户 传送 一个 ifconf 结构 作为 ioctl 的 参数. 其中ifc_req 包含 一个 指针 指向 ifreq 结构数组, 他的 长度 以字节 为单位 存放在 ifc_len 中. 内核 用 所有 当前的 L3(第三层?) 接口地址 填充 ifreqs, 这些 接口 正在 运行: ifr_name 存放 接口名字 (eth0:1等), ifr_addr 存放 地址. 内核 在 ifc_len 中 返回 实际长度; 如果 他 等于 初始长度, 表示 溢出了, 用户 应该 换一个 大些的 缓冲区 重试 一下. 没有 发生 错误时 ioctl 返回 0, 否则 返回 -1, 溢出 不算 错误.

大多数 协议 使用 自己的 ioctl 配置 协议 特定的 接口 操作. 具体 情况参看 协议的 帮助手册. 要配置 IP 地址 可以 参看 ip(7).

另外, 某些 设备 有 专用的 ioctl, 这里 不做 叙述.

注意 (NOTE)

严格说来 SIOCGIFCONF 是 专门 针对 IP 的, 它 属于 ip(7).

注意 (NOTE)

可以 通过 /proc/net/dev 看到 没有 地址 或 没有 IFF_RUNNING 标志 的 接口名字.