linux 从用户空间的 I/O 存取

刚刚描述的这些函数主要打算被设备驱动使用, 但它们也可从用户空间使用, 至少在 PC- 类的计算机. GNU C 库在 <sys/io.h> 中定义它们. 下列条件应当应用来对于 inb 及其友在用户空间代码中使用:

程序必须使用 -O 选项编译来强制扩展内联函数.
- ioperm 和 iopl 系统调用必须用来获得权限来进行对端口的 I/O 操作. ioperm 为单独端口获取许可, 而 iopl 为整个 I/O 空间获取许可. 这 2 个函数都是 x86 特有的.
- 程序必须作为 root 来调用 ioperm 或者 iopl.[34] 34 可选地, 一个它的祖先必须已赢得作为 root 运行的端口权限.

如果主机平台没有 ioperm 和 iopl 系统调用, 用户空间仍然可以存取 I/O 端口, 通过使用 /dev/prot 设备文件. 注意, 但是, 这个文件的含义是非常平台特定的, 并且对任何东西除了 PC 不可能有用.

技术上,
它必须有 CAP_SYS_RAWIO 能力, 但是在大部分当前系统中这是与作为 root 运行是同样的.

例子源码
misc-progs/inp.c 和 misc-progs/outp.c 是一个从命令行读写端口的小工具, 在用户空间. 它们希望被安装在多个名子下(例如,
inb, inw, 和 inl 并且操作字节, 字, 或者长端口依赖于用户调用哪个名子). 它们使用 ioperm 或者 iopl 在 x86 下, 在其他平台是
/dev/port.

程序可以做成 setuid root, 如果你想过危险生活并且在不要求明确的权限的情况下使用你的硬件. 但是,
请不要在产品系统上以 set-uid 安装它们; 它们是设计上的安全漏洞.

字串操作

除了单发地输入和输出操作,
一些处理器实现了特殊的指令来传送一系列字节, 字, 或者长字到和自一个单个 I/O 端口或者同样大小. 这是所谓的字串指令, 并且它们完成任务比一个 C
语言循环能做的更快. 下列宏定义实现字串处理的概念或者通过使用一个单个机器指令或者通过执行一个紧凑的循环, 如果目标处理器没有进行字串 I/O 的指令. 当
编译为 S390 平台时这些宏定义根本不定义. 这应当不是个移植性问题, 因为这个平台通常不与其他平台共享设备驱动, 因为它的外设总线是不同的.

字串函数的原型是:

void insb(unsigned port, void *addr, unsigned long
count); void outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

读或写从内存地址 addr 开始的 count 字节.
数据读自或者写入单个 port 端口. void insw(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

void outsw(unsigned port, void *addr, unsigned long
count);

读或写 16-位值到一个单个
16-位端口.

void insl(unsigned port, void *addr, unsigned long
count); void outsl(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

读或写 32-位值到一个单个
32-位端口.

有件事要记住, 当使用字串函数时: 它们移动一个整齐的字节流到或自端口. 当端口和主系统有不同的字节对齐规则,
结果可能是令人惊讶的. 使用 inw 读取一个端口交换这些字节, 如果需要, 来使读取的值匹配主机字节序. 字串函数, 相反, 不进行这个交换.

暂停 I/O

一些平台
- 最有名的 i386 - 可能有问题当处理器试图太快传送数据到或自总线. 当处理器对于外设总线被过度锁定时可能引起问题( 想一下 ISA )并且可能当设备单板太慢时
表现出来. 解决方法是插入一个小的延时在每个 I/O 指令后面, 如果跟随着另一个指令. 在 x86 上, 这个暂停是通过进行一个 outb 指令到端口
0x80 ( 正常地不是常常用到 ) 实现的, 或者通过忙等待. 细节见你的平台的 asm 子目录的 io.h 文件.

如果你的设备丢失一些数据,
或者如果你担心它可能丢失一些, 你可以使用暂停函数代替正常的那些. 暂停函数正如前面列出的, 但是它们的名子以 _p 结尾; 它们称为 inb_p,
outb_p, 等等. 这些函数定义给大部分被支持的体系, 尽管它们常常扩展为与非暂停 I/O 同样的代码, 因为没有必要额外暂停, 如果体系使用一个合理的现代外设总线.