IOCTLAufrufe

IOCTLAufrufe sind ein Mechanismus in Betriebssystemen, der es Benutzermodusprogrammen erlaubt, an Kernel-Treiber spezifische Befehle zu senden. Im Gegensatz zu einfachen Lese-/Schreiboperationen ermöglichen IOCTLs eine breite Palette von steuernden und konfigurierenden Funktionen, oft auch den Austausch von Daten, die nicht in regulären Dateitransfers untergebracht sind. Sie finden Anwendung in vielen Treibern für Geräte wie Speichergeräte, Netzwerkelemente oder Sensoren und dienen der Erweiterung der Treiber-Schnittstelle ohne neue systemweite Systemaufrufe.

Funktionsweise: Ein Treiber registriert einen ioctl-Handler, der einen Befehlscode (und optional ein Argument) entgegennimmt. Der Befehlscode wird in der Regel über Hilfsmakros definiert, wie in Linux mit _IO, _IOR, _IOW, _IOWR, um Richtung und Datengröße festzulegen. Der Benutzerraum öffnet das entsprechende Gerät (z. B. /dev/...) und ruft ioctl mit dem Code und einem Zeiger auf ein Argument auf. Im Kernel erfolgt die Übergabe des Arguments typischerweise per copy_from_user/copy_to_user; der Treiber interpretiert das Argument anhand des Befehls und führt die entsprechende Operation aus.

Windows-Umgebung: In Windows erfolgt die Entsendung über DeviceIoControl, wobei IOCTL-Codes mit dem CTL_CODE-Makro gebildet werden. Eingabe- und Ausgabepuffer werden je nach Code als METHOD_BUFFERED, METHOD_IN_DIRECT, METHOD_OUT_DIRECT oder METHOD_NEITHER übertragen.

Sicherheit und Kompatibilität: IOCTLs bergen Risiken für Stabilität und Sicherheit, da sie potenziell Kernelcode ausführen oder Speicher adressieren. Daher erfolgen meist Berechtigungsprüfungen, strikte Typisierung der Parameter und sorgfältige Eingabevalidierung.

Historisch wurden IOCTLs in frühen Unix-Systemen eingeführt und sind seither eine gängige Methode, um Gerätefunktionen flexibel zu steuern, auch wenn ihr Einsatz von der konkreten Plattform abhängt.