编写Linux字符设备驱动时，如何设计合理的ioctl接口？用户和内核空间数据交换注意事项

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ioctl设计是驱动开发的艺术。首先明确ioctl的定位——它是设备特定操作的扩展接口，不适合常规的读写操作。

我设计ioctl命令时遵循几个原则：
命令号要唯一，通常用“类型+序号+方向+数据大小”的方式生成；
参数传递要安全，用户指针必须用copy_from_user/copy_to_user拷贝；
命令语义要清晰，一个命令只做一件事。数据交换时要注意：内核不能直接引用用户空间指针，因为用户空间内存可能被换出或无效；
大块数据传递最好用mmap映射，减少拷贝开销；
复杂数据结构要考虑32/64位兼容性。

我见过最糟糕的设计是把ioctl当成万能接口，几十个命令混杂在一起，维护困难。好的ioctl应该像一套清晰的API，有版本管理，向后兼容。调试ioctl问题时，可以用strace跟踪系统调用，在驱动中加入printk打印调试信息，但要注意printk会影响性能。