The new way of ioctl()

ioctl() 系统调用长期以来一直不受内核开发人员的欢迎，因为他们认为它是进入内核的一个完全不受控制的入口点。然而，由于有大量的应用程序期望 ioctl() 的出现，所以它不会很快消失。因此，确保 ioctl() 调用快速、正确地执行是值得的，而且保证它们不会不必要地影响系统的其他部分。

ioctl() 是内核中仍然运行在"大内核锁"(Big Kernel Lock，BKL)保护下的部分之一。过去，使用BKL使得运行时间长的 ioctl() 方法可能会为无关的进程创建较长的延迟。最近的更改使得BKL覆盖的代码可抢占，从而在一定程度上缓解了这个问题。即便如此，希望最终完全摆脱BKL的想法表明， ioctl() 应该脱离其保护。

然而，简单地在调用 ioctl() 方法之前移除 lock_kernel() 调用并不是一个可行的方法。首先必须对每一个方法进行审核，以确定其在BKL之外安全运行所需的其他锁。这是一个庞大的工作，很难在单一的一天内完成(原文是指很难在一个"flag day"中完成，"flag day"表示对系统进行大规模更改的一天)。因此，必须提供一个迁移路径。从2.6.11版本开始，这条路径将会存在。

在Michael s. Tsirkin提交的Patch中，向 file_operations 结构体中新添加了一个成员：

long (*unlocked_ioctl) (struct file *filp, unsigned int cmd, 
                        unsigned long arg);
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如果一个驱动程序或文件系统提供了 unlocked_ioctl() 方法，该方法将优先于旧的 ioctl() 方法被调用。这两个方法的区别在于不提供 inode 参数(该参数可以通过 filp->f_dentry->d_inode 获取)，并且在调用之前不会获取BKL。所有新代码应编写自己的锁机制，并使用 unlocked_ioctl() 。旧代码应在时间允许的情况下进行转换。对于必须在多个内核上运行的代码，有一个新的 HAVE_UNLOCKED_IOCTL 宏，可以通过测试该宏来判断是否可用较新的方法。

Michael的Patch又增加了另外一个操作：

long (*compat_ioctl) (struct file *filp, unsigned int cmd, 
                        unsigned long arg);
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如果该方法存在，每当一个32位进程在64位系统上调用 ioctl() 时，它将被调用(不使用BKL)。然后，该方法应执行必要的操作，将参数转换为本地数据类型并执行请求。如果未提供 compat_ioctl() ，将如以前一样使用旧的转换机制。可以测试 HAVE_COMPAT_IOCTL 宏，以判断在任何给定的内核上是否可以使用该机制。

compat_ioctl() 方法可能会逐渐下沉到一些子系统中。例如，Andi Kleen 已经发布了补丁，向 block_device_operations 和 scsi_host_template 结构添加新的 compat_ioctl() 方法，尽管在撰写本文时这些补丁尚未被合并。