ioctl&fcntl 在socket中的一些用法及示例

fcntl

函数 : ioctl(int fd, int request, void * arg)

定义 : <sys/ioctl.h>

功能 : 控制I/O设备, 提供了一种获得设备信息和向设备发送控制参数的手段.

参数 : int fd 文件句柄. 用于socket时, 是socket套接字.

int request 函数定义的所有操作. 关于socket的操作, 定义在<linux/sockios.h>文件中.

void *arg 指针的类型依赖于request参数.

以下表格从网上收集了request - arg指针类型的对应关系

类别	Request	说明	数据类型
套 接 口	SIOCATMARK SIOCSPGRP SIOCGPGRP	是否位于带外标记 设置套接口的进程ID 或进程组ID 获取套接口的进程ID 或进程组ID	int int int
文 件	FIONBIN FIOASYNC FIONREAD FIOSETOWN FIOGETOWN	设置/ 清除非阻塞I/O 标志 设置/ 清除信号驱动异步I/O 标志 获取接收缓存区中的字节数 设置文件的进程ID 或进程组ID 获取文件的进程ID 或进程组ID	int int int int int
接 口	SIOCGIFCONF SIOCSIFADDR SIOCGIFADDR SIOCSIFFLAGS SIOCGIFFLAGS SIOCSIFDSTADDR SIOCGIFDSTADDR SIOCGIFBRDADDR SIOCSIFBRDADDR SIOCGIFNETMASK SIOCSIFNETMASK SIOCGIFMETRIC SIOCSIFMETRIC SIOCGIFMTU SIOCxxx	获取所有接口的清单 设置接口地址 获取接口地址 设置接口标志 获取接口标志 设置点到点地址 获取点到点地址 获取广播地址 设置广播地址 获取子网掩码 设置子网掩码 获取接口的测度 设置接口的测度 获取接口MTU （还有很多取决于系统的实现）	struct ifconf struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq
ARP	SIOCSARP SIOCGARP SIOCDARP	创建/ 修改ARP 表项 获取ARP 表项 删除ARP 表项	struct arpreq struct arpreq struct arpreq
路 由	SIOCADDRT SIOCDELRT	增加路径 删除路径	struct rtentry struct rtentry
流	I_xxx

socket最常用到的结构体: struct ifreq 定义在<net/if.h>.(包括struct ifconf/ifr_flags等的定义)

一、获取

以下例程通过ioctl获取设备"eth0"的IP/掩码/硬件址

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#include "string.h"

#include "net/if.h"

#include "arpa/inet.h"

#include "linux/sockios.h"

int main(int argc,char
*argv[])

{

struct sockaddr_in *addr;

struct ifreq ifr;

char*address;

int sockfd;

char *name
= "eth0";

if( strlen(name)
>= IFNAMSIZ)

printf("device name is error.\n"),
exit(0);

strcpy( ifr.ifr_name, name);

sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

//get inet addr

if( ioctl( sockfd, SIOCGIFADDR,
&ifr)
== -1)

printf("ioctl error.\n"),
exit(0);

addr = (struct sockaddr_in
*)&(ifr.ifr_addr);

address = inet_ntoa(addr->sin_addr);

printf("inet addr: %s\n",address);

//get Mask

if( ioctl( sockfd, SIOCGIFNETMASK,
&ifr)
== -1)

printf("ioctl error.\n"),
exit(0);

addr = (struct sockaddr_in
*)&ifr.ifr_addr;

address = inet_ntoa(addr->sin_addr);

printf("Mask: %s\n",address);

//get HWaddr

u_int8_t hd[6];

if(ioctl(sockfd, SIOCGIFHWADDR,
&ifr)
== -1)

printf("hwaddr error.\n"),
exit(0);

memcpy( hd, ifr.ifr_hwaddr.sa_data, sizeof(hd));

printf("HWaddr: %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\n", hd[0],
hd[1], hd[2], hd[3],
hd[4], hd[5]);

exit(0);

}

二、设置

以下例程设置eth0的IP地址.

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#include "string.h"

#include "net/if.h"

#include "arpa/inet.h"

#include "linux/sockios.h"

int main(int argc,char
*argv[])

{

char *dev
= "eth0";

char *ip =
"192.168.1.252";

struct ifreq ifr;

if( strlen(dev)
>= IFNAMSIZ)

printf("device name error.\n"),
exit(0);

else

strcpy( ifr.ifr_name, dev);

int sockfd
= socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

//get inet addr

if( ioctl( sockfd, SIOCGIFADDR,
&ifr)
== -1)

printf("ioctl error.\n"),
exit(0);

struct sockaddr_in *addr
= (struct sockaddr_in
*)&(ifr.ifr_addr);

char * address
= inet_ntoa(addr->sin_addr);

printf("current inet addr: %s\n",address);

//set inet addr

struct sockaddr_in *p
= (struct sockaddr_in
*)&(ifr.ifr_addr);

p->sin_family
= AF_INET;

inet_aton( ip,
&(p->sin_addr));

if( ioctl( sockfd, SIOCSIFADDR,
&ifr)
== -1)

printf("ioctl error.\n"),
exit(0);

else

printf("change inet addr to: %s\n", ip);

//any OS need active dev.

/*ifr.ifr_flags
|= IFF_UP;

if( ioctl( sockfd, SIOCSIFFLAGS,
&ifr)
== -1)

printf("active fault.\n"),
exit(0);

else

printf("%s[%s] is working...\n", dev, ip);

*/

close(sockfd);

exit(1);

//end

}

屏蔽的代码用于设置IP后, 激活新设置. 多数系统不需要这步操作.

而且这步仅作演示. 真实使用的时候, 至少应该

1. 获取当前ifr.ifr_flags

2. ifr.ifr_flags |= IFF_UP;

以上是ioctl的一些示例, 实战中灵活使用、举一反三.

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用以下方法将socket设置为非阻塞方式

int flags = fcntl(socket, F_GETFL, 0);

fcntl(socket, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

将非阻塞的设置回阻塞可以用

int flags = fcntl(socket, F_GETFL, 0);

fcntl(socket, F_SETFL, flags & ~O_NONBLOCK);

功能描述：根据文件描述词来操作文件的特性。

用法：

int fcntl(int fd, int cmd);

int fcntl(int fd, int cmd, long arg);

int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

参数：

fd：文件描述词。

cmd：操作命令。

arg：供命令使用的参数。

lock：同上。

有以下操作命令可供使用

一. F_DUPFD ：复制文件描述词 。

二. FD_CLOEXEC ：设置close-on-exec标志。如果FD_CLOEXEC位是0，执行execve的过程中，文件保持打开。反之则关闭。

三. F_GETFD ：读取文件描述词标志。

四. F_SETFD ：设置文件描述词标志。

五. F_GETFL ：读取文件状态标志。

六. F_SETFL ：设置文件状态标志。

其中O_RDONLY， O_WRONLY， O_RDWR， O_CREAT， O_EXCL， O_NOCTTY 和 O_TRUNC不受影响，

可以更改的标志有 O_APPEND，O_ASYNC， O_DIRECT， O_NOATIME 和 O_NONBLOCK。

七. F_GETLK, F_SETLK 和 F_SETLKW ：获取，释放或测试记录锁，使用到的参数是以下结构体指针：

F_SETLK：在指定的字节范围获取锁（F_RDLCK, F_WRLCK）或者释放锁（F_UNLCK）。如果与另一个进程的锁操作发生冲突，返回 -1并将errno设置为EACCES或EAGAIN。

F_SETLKW：行为如同F_SETLK，除了不能获取锁时会睡眠等待外。如果在等待的过程中接收到信号，会立即返回并将errno置为EINTR。

F_GETLK：获取文件锁信息。

F_UNLCK：释放文件锁。

为了设置读锁，文件必须以读的方式打开。为了设置写锁，文件必须以写的方式打开。为了设置读写锁，文件必须以读写的方式打开。

八. 信号管理

F_GETOWN, F_SETOWN, F_GETSIG 和 F_SETSIG 被用于IO可获取的信号。

F_GETOWN：获取当前在文件描述词 fd上接收到SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。

F_SETOWN：设置将要在文件描述词fd上接收SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。

F_GETSIG：获取标识输入输出可进行的信号。

F_SETSIG：设置标识输入输出可进行的信号。

使用以上命令，大部分时间程序无须使用select()或poll()即可实现完整的异步I/O。

九. 租约（ Leases）

F_SETLEASE 和 F_GETLEASE 被用于当前进程在文件上的租约。文件租约提供当一个进程试图打开或折断文件内容时，拥有文件租约的进程将会被通告的机制。

F_SETLEASE：根据以下符号值设置或者删除文件租约

1.F_RDLCK设置读租约，当文件由另一个进程以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。

2.F_WRLCK设置写租约，当文件由另一个进程以读或以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。

3.F_UNLCK删除文件租约。

F_GETLEASE：获取租约类型。

十.文件或目录改变通告

（linux 2.4以上）当fd索引的目录或目录中所包含的某一文件发生变化时，将会向进程发出通告。arg参数指定的通告事件有以下，两个或多个值可以通过或运算组合。

1.DN_ACCESS 文件被访问 (read, pread, readv)

2.DN_MODIFY 文件被修改(write, pwrite,writev, truncate, ftruncate)

3.DN_CREATE 文件被建立(open, creat, mknod, mkdir, link, symlink, rename)

4.DN_DELETE 文件被删除(unlink, rmdir)

5.DN_RENAME 文件被重命名(rename)

6.DN_ATTRIB 文件属性被改变(chown, chmod, utime[s])

返回说明：

成功执行时，对于不同的操作，有不同的返回值

F_DUPFD： 新文件描述词

F_GETFD： 标志值

F_GETFL： 标志值

F_GETOWN： 文件描述词属主

F_GETSIG： 读写变得可行时将要发送的通告信号，或者0对于传统的SIGIO行为

对于其它命令返回0。

失败返回-1，errno被设为以下的某个值

EACCES/EAGAIN: 操作不被允许，尚未可行

EBADF: 文件描述词无效

EDEADLK: 探测到可能会发生死锁

EFAULT: 锁操作发生在可访问的地址空间外

EINTR: 操作被信号中断

EINVAL： 参数无效

EMFILE: 进程已超出文件的最大可使用范围

ENOLCK: 锁已被用尽

EPERM:权能不允许

struct flock {

short l_type; /* 锁类型： F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */

short l_whence; /* l_start字段参照点： SEEK_SET(文件头), SEEK_CUR(文件当前位置), SEEK_END(文件尾) */

off_t l_start; /* 相对于l_whence字段的偏移量 */

off_t l_len; /* 需要锁定的长度 */

pid_t l_pid; /* 当前获得文件锁的进程标识（F_GETLK） */

};