请详解ioctl函数在linux5.4源码中的执行过程并显示对应的源码

`ioctl`函数在Linux中主要用于设备驱动程序与用户空间程序之间进行通信。它的作用是向设备驱动程序发送特定的命令，以控制设备的行为或者获取设备的信息。下面是`ioctl`函数在Linux 5.4源码中的执行过程和对应的源码：

1. 用户程序调用`ioctl`函数，并传入设备文件描述符、命令码和参数：

int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);

2. `ioctl`函数会将这些参数封装成一个`struct file`对象和一个`struct ioctl_cmd`对象，然后调用设备驱动程序的`unlocked_ioctl`函数：

static long __do_sys_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg, int compat)
{
    struct ioctl_cmd cmd32;
    long error;

    if (compat) {
        if (copy_from_user(&cmd32, (void __user *)arg, sizeof(cmd32)))
            return -EFAULT;
        cmd = cmd32.cmd;
        arg = (unsigned long) compat_ptr(cmd32.arg);
    }

    error = security_file_ioctl(filp, cmd, arg);
    if (error)
        return error;

    error = vfs_ioctl(filp, cmd, arg);

    return error;
}

long do_sys_ioctl(unsigned int fd, unsigned int cmd, unsigned long arg, int compat)
{
    struct file *file;
    long error;

    error = -EBADF;
    file = fget(fd);
    if (!file)
        goto out;

    error = __do_sys_ioctl(file, cmd, arg, compat);
    fput(file);
out:
    return error;
}

3. `vfs_ioctl`函数会根据命令码调用不同的处理函数。如果命令码是`FIOCLEX`或`FIONCLEX`，则执行相应的操作。否则，它会查找设备驱动程序的文件操作结构体中的`ioctl`函数，并调用该函数：

long vfs_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    const struct file_operations *fops = file->f_op;

    if (!fops || (!fops->unlocked_ioctl && !fops->compat_ioctl))
        return -ENOTTY;

    if (file->f_flags & O_PATH)
        return -EINVAL;

    if ((cmd >> _IOC_TYPESHIFT) != _IOC_NONE &&
        _IOC_SIZE(cmd) > sizeof(long))
        return -EINVAL;

    if (fops->unlocked_ioctl)
        return fops->unlocked_ioctl(file, cmd, arg);

    return fops->compat_ioctl(file, cmd, arg);
}

4. 设备驱动程序的`ioctl`函数会根据命令码和参数执行相应的操作。在执行操作之前，它会通过`copy_from_user`或`copy_to_user`函数来进行用户空间和内核空间之间的数据传输：

static long my_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    switch(cmd) {
        case MY_IOCTL_CMD1:
            // 执行操作1
            break;
        case MY_IOCTL_CMD2:
            // 执行操作2
            break;
        default:
            return -EINVAL; // 不支持的命令
    }

    return 0;
}

以上就是`ioctl`函数在Linux 5.4源码中的执行过程和对应的源码。需要注意的是，具体的实现可能因为设备类型和驱动程序的不同而有所差异。