A Linux CD-ROM standard

문서 정보와 Uniform CD-ROM 인터페이스의 배경

`A Linux CD-ROM standard`는 David van Leeuwen이 1999년 3월 12일 작성하고 Erik Andersen과 Jens Axboe가 갱신한 Linux CD-ROM 표준 문서입니다.

Linux가 매우 다양한 hardware device를 지원하는 이유로 문서는 여러 platform에서 쓸 수 있는 방대한 device 목록, 누구나 driver를 작성할 수 있는 개방형 운영체제 설계, 그리고 driver 작성법을 보여 주는 풍부한 source code를 듭니다.

이 개방성은 폭넓은 hardware 지원을 가능하게 했지만 device driver마다 동작이 크게 달라지는 문제도 만들었습니다. 특히 CD-ROM에서는 같은 표준 `ioctl()`에 대한 반응이 driver마다 달랐습니다. 새 driver가 기존 driver를 이해하고 복사한 뒤 수정하는 방식으로 작성되었지만 전체 Linux CD-ROM driver의 일관된 동작은 유지되지 않았습니다.

이 문서는 Linux의 서로 다른 CD-ROM device driver에 통일된 동작을 세우려는 노력, 여러 `ioctl()`의 정의와 low-level driver 구현 규칙을 설명합니다. Linux 2.1.x 개발 kernel 당시 IDE/ATAPI와 SCSI를 포함한 여러 low-level driver가 이 Uniform interface를 사용했습니다.

CD-ROM hardware interface의 역사와 동작 불일치

초기 CD-ROM 표준은 drive와 computer 사이의 interface를 규정하지 않아 수많은 방식이 생겼습니다. Sony, Mitsumi, Panasonic, Philips는 proprietary design을 사용했고, CreativeLabs/SoundBlaster, Teac, Funai는 기존 electrical interface의 기능을 바꾸었으며, Aztech, Sanyo, Funai, Vertos, Longshine, Optics Storage와 많은 `NoName` 제조사는 기존 interface 하나 이상에 drive를 맞췄습니다.

새 interface나 고유 command set·flow control을 도입한 drive에는 별도 driver를 쓰거나 기존 driver를 확장해야 했습니다. 그 결과 Linux는 다양한 interface를 지원하게 되었습니다. 현재의 거의 모든 새 drive는 IDE/ATAPI 또는 SCSI이고 새 proprietary interface가 등장할 가능성은 낮으며, 오래된 interface용 drive는 구하기도 어렵습니다.

kernel 1.3.70 무렵 `cdrom.h`의 software interface는 특정 drive의 capability를 수용하기 위해 ad hoc으로 추가된 command와 data format의 혼합물이었습니다. 더 중요한 문제는 표준 command의 동작이 driver마다 달랐다는 점입니다. tray가 열린 상태에서 `open()`하면 닫는 driver와 그렇지 않은 driver가 있었고, file system 불일치를 막으려고 문을 잠그는 driver와 software eject를 위해 잠그지 않는 driver도 있었습니다.

Uniform CD-ROM Driver의 목표

저자는 Linux CD-ROM driver의 동작을 더 통일하는 논의를 시작했고 여러 driver 개발자의 호응을 바탕으로 Uniform CD-ROM Driver를 작성했습니다. 구현은 `cdrom.c`에 있으며 각 low-level CD-ROM driver 위에 놓이는 추가 software layer입니다. hardware가 허용하는 범위에서 서로 다른 CD-ROM device가 정확히 같은 방식으로 동작하게 합니다.

목표는 아직 이 방식을 지원하지 않는 driver 개발자를 배척하는 것이 아닙니다. CD-ROM application 작성자에게 모든 device에서 일관된 단 하나의 Linux CD-ROM interface를 제공하고, low-level driver code와 Linux kernel 사이에도 일관된 interface를 제공하는 것입니다.

`cdrom.h`의 data structure와 programmer interface에는 100% compatibility를 유지합니다. 이 지침은 CD-ROM driver 개발자가 code를 `cdrom.c`의 Uniform CD-ROM Driver에 맞추는 데 도움을 줍니다.

IDE/ATAPI와 SCSI가 가장 중요한 interface가 되었지만 한 사용자가 서로 다른 형식의 drive를 여러 개 가질 수 있으므로 동작 일관성은 여전히 중요합니다. 문서는 1994년의 2배속 Philips cm206 proprietary drive에서 1997년의 보편적인 16배속·24배속 drive로 빠르게 바뀐 당시의 hardware 상황도 기록합니다.

추가 software layer와 driver 등록 구조

문서 작성 당시에는 각 driver가 CD-ROM `ioctl()`을 자체 routine으로 직접 구현했습니다. 이 때문에 user data 유효성 검사 같은 중요한 작업을 빠뜨릴 위험이 있었고 driver별 동작도 갈라졌습니다.

Uniform CD-ROM Driver는 일관된 동작과 공통 서비스를 제공하며 `ioctl()`·`open()` 구현을 실제 hardware 구현에서 분리합니다. user application에 영향을 주는 변경은 적고, 가장 큰 변경은 여러 low-level driver header 내용을 kernel의 cdrom directory로 옮겨 user에게 `cdrom.h`로 정의된 interface 하나만 보이게 한 것입니다.

CD-ROM은 floppy나 hard disk 같은 다른 block device와 충분히 다르므로 고전적인 `<block-device>_fops`와 별도로 공통 CD-ROM device operation인 `<cdrom-device>_dops`를 정의합니다. `cdrom.c`는 다음 일반 `struct file_operations`를 등록하여 kernel에 block device interface를 제공합니다.

struct file_operations cdrom_fops = {
        NULL,                        /* lseek */
        block _read ,                /* read--general block-dev read */
        block _write,                /* write--general block-dev write */
        NULL,                        /* readdir */
        NULL,                        /* select */
        cdrom_ioctl,                /* ioctl */
        NULL,                        /* mmap */
        cdrom_open,                /* open */
        cdrom_release,                /* release */
        NULL,                        /* fsync */
        NULL,                        /* fasync */
        NULL                        /* revalidate */
};

모든 활성 CD-ROM device가 이 structure를 공유합니다. 표준화된 routine은 `cdrom.c`에 있고 실제 hardware 접근은 low-level driver가 수행합니다. low-level routine은 CD-ROM과 removable-media device에 공통인 capability를 구현합니다.

low-level driver 등록은 더 이상 VFS에 직접 하지 않고 `cdrom.c`의 일반 routine을 통합니다. interface는 driver capability를 나타내는 `cdrom_device_ops`와 개별 drive 정보를 나타내는 `cdrom_device_info` 두 structure를 사용합니다.

개별 CD-ROM drive는 low-level driver가 다음 호출로 등록합니다.

register_cdrom(struct cdrom_device_info * <device>_info)

`<device>_info`는 kernel과 low-level driver 사이에 필요한 모든 정보를 담으며, 특히 low-level driver의 `cdrom_device_ops` structure를 가리키는 pointer가 중요합니다.

cdrom_device_ops와 capability function pointer

`cdrom_device_ops`에는 low-level driver가 구현한 function pointer 목록이 있습니다. `cdrom.c`는 이 function을 통해 device에 접근합니다. 미래 drive의 모든 capability를 미리 알 수 없으므로 새 기술이 등장하면 목록이 확장될 수 있습니다. 당시에는 CD-R과 CD-R/W 지원이 예정되어 있었습니다.

struct cdrom_device_ops {
        int (*open)(struct cdrom_device_info *, int)
        void (*release)(struct cdrom_device_info *);
        int (*drive_status)(struct cdrom_device_info *, int);
        unsigned int (*check_events)(struct cdrom_device_info *,
                                     unsigned int, int);
        int (*media_changed)(struct cdrom_device_info *, int);
        int (*tray_move)(struct cdrom_device_info *, int);
        int (*lock_door)(struct cdrom_device_info *, int);
        int (*select_speed)(struct cdrom_device_info *, unsigned long);
        int (*get_last_session) (struct cdrom_device_info *,
                                 struct cdrom_multisession *);
        int (*get_mcn)(struct cdrom_device_info *, struct cdrom_mcn *);
        int (*reset)(struct cdrom_device_info *);
        int (*audio_ioctl)(struct cdrom_device_info *,
                           unsigned int, void *);
        const int capability;                /* capability flags */
        int (*generic_packet)(struct cdrom_device_info *,
                              struct packet_command *);
};

low-level driver가 capability를 구현하면 해당 function pointer를 structure에 넣고 구현하지 않은 function에는 `NULL`을 넣습니다. `capability` flag는 Uniform CD-ROM Driver 등록 시 hardware 또는 low-level driver가 제공하는 기능을 나타냅니다.

대부분의 function은 `blkdev_fops` 대응 function보다 parameter가 적습니다. `inode`와 `file` 정보가 거의 필요하지 않기 때문입니다. 주 parameter인 `struct cdrom_device_info`에서 major와 minor number를 얻을 수 있지만, device 하나만 지원하는 많은 driver는 이 번호조차 보지 않습니다.

cdrom_device_info, mask와 공통 bookkeeping

`cdrom.c`에 등록하는 개별 drive 정보는 다음 field를 포함합니다.

struct cdrom_device_info {
      const struct cdrom_device_ops * ops;        /* device operations for this major */
      struct list_head list;                        /* linked list of all device_info */
      struct gendisk * disk;                        /* matching block layer disk */
      void *  handle;                                /* driver-dependent data */

      int mask;                                /* mask of capability: disables them */
      int speed;                                /* maximum speed for reading data */
      int capacity;                                /* number of discs in a jukebox */

      unsigned int options:30;                /* options flags */
      unsigned mc_flags:2;                        /*  media-change buffer flags */
      unsigned int vfs_events;                /*  cached events for vfs path */
      unsigned int ioctl_events;                /*  cached events for ioctl path */
      int use_count;                                /*  number of times device is opened */
      char name[20];                                /*  name of the device type */

      __u8 sanyo_slot : 2;                        /*  Sanyo 3-CD changer support */
      __u8 keeplocked : 1;                        /*  CDROM_LOCKDOOR status */
      __u8 reserved : 5;                        /*  not used yet */
      int cdda_method;                        /*  see CDDA_* flags */
      __u8 last_sense;                        /*  saves last sense key */
      __u8 media_written;                        /*  dirty flag, DVD+RW bookkeeping */
      unsigned short mmc3_profile;                /*  current MMC3 profile */
      int for_data;                                /*  unknown:TBD */
      int mrw_mode_page;                        /*  which MRW mode page is in use */
};

이 structure로 등록된 minor device의 linked list를 만들며 device number, device operation structure와 drive property를 저장합니다.

특정 drive가 driver의 `ops->capability` 가운데 일부를 지원하지 않으면 `mask`로 해당 capability를 가립니다. `speed`는 normal audio speed 단위의 maximum head rate이며 raw data 176kB/sec 또는 file system data 150kB/sec에 해당합니다. 등록 뒤 바뀌지 않는 drive property는 `const`로 선언합니다.

`options`는 일반 CD-ROM routine의 동작을 지정하여 low-level driver 작성자의 임의 선택이 아니라 user 요구에 맞출 수 있게 합니다. `mc_flags`는 `media_changed()` 정보를 두 queue에 buffer하고, minor drive 전용 data는 low-level structure를 가리키는 `handle`로 접근합니다. `use_count`, `next`, `options`, `mc_flags`는 driver가 초기화할 필요가 없습니다.

`cdrom.c` layer는 추가 bookkeeping도 수행합니다. device를 연 process 수를 `use_count`에 기록하고, `cdrom_ioctl()`은 read/write user-memory region을 검증합니다. CD 위치를 전달할 때 low-level driver에는 표준 format으로 요청하고 user software와 driver format 사이를 변환합니다. 따라서 각 driver의 memory 검사, format 검사와 변환 부담이 줄고 필요한 structure는 program stack에 마련됩니다.

`open()`과 `release()`는 반드시 구현해야 합니다. 나머지 function은 생략할 수 있으며 등록 시 대응 capability flag가 지워집니다. 일반적으로 성공은 0, 오류는 음수를 반환합니다. command가 완료된 뒤 반환하되 device를 기다리는 동안 CPU time을 소비해서는 안 됩니다.

open, release, 상태, tray와 door 제어

int open(struct cdrom_device_info *cdi, int purpose)

`open()`은 data read 목적, 즉 `mount(2)`, `dd`, `cat`이 사용하는 경우와 audio CD player가 `ioctl` command를 보내기 위한 경우를 구분해 device를 열어야 합니다. tray 닫기 같은 정책은 `cdrom.c`의 caller가 수행하므로 low-level routine은 disc spin-up 같은 올바른 초기화만 담당합니다.

void release(struct cdrom_device_info *cdi)

`release()`는 spin-down 같은 device-specific action을 수행합니다. tray eject나 door unlock 같은 정책은 일반 `cdrom_release()`에 맡기며, 이 function만 return type이 `void`입니다.

int drive_status(struct cdrom_device_info *cdi, int slot_nr)

`drive_status()`는 disc 내용이 아니라 drive 자체 상태를 제공합니다. changer가 아니면 `slot_nr`를 무시합니다. 가능한 상태는 다음과 같습니다.

CDS_NO_INFO                /* no information available */
CDS_NO_DISC                /* no disc is inserted, tray is closed */
CDS_TRAY_OPEN                /* tray is opened */
CDS_DRIVE_NOT_READY        /* something is wrong, tray is moving? */
CDS_DISC_OK                /* a disc is loaded and everything is fine */

int tray_move(struct cdrom_device_info *cdi, int position)

`tray_move()`만 tray 이동을 제어합니다. `position=0`은 닫기, `1`은 열기입니다. 성공은 0, 오류는 0이 아닌 값을 반환하며 이미 원하는 위치라면 아무 작업 없이 0을 반환합니다.

int lock_door(struct cdrom_device_info *cdi, int lock)

`lock_door()`만 door lock을 제어합니다. `lock=0`이면 잠금을 풀어 수동 개방을 허용하고 `1`이면 잠가 수동 eject를 막습니다. 이미 요청 상태라면 아무 작업 없이 0을 반환합니다.

속도, multisession, MCN과 reset

int select_speed(struct cdrom_device_info *cdi, unsigned long speed)

일부 drive는 head speed를 바꿀 수 있습니다. 품질이 나쁜 press disc의 read error와 data loss를 줄이거나 고속 drive의 소음을 낮추기 위해 maximum보다 느린 속도가 유용할 수 있습니다.

`speed`는 standard CD-ROM speed 단위이며 raw 176kB/sec 또는 file system 150kB/sec입니다. 300kB/sec는 `CDROM_SELECT_SPEED`에 `speed=2`로 요청합니다. `0`은 data maximum rate 또는 audio real-time rate의 auto-selection입니다. drive가 auto-selection을 지원하지 않으면 현재 disc에 따라 결정하고 양수를 반환하며, 음수는 오류입니다.

int get_last_session(struct cdrom_device_info *cdi,
                     struct cdrom_multisession *ms_info)

`get_last_session()`은 현재 disc의 마지막 session 시작점을 `ms_info`에 반환합니다. `cdrom.c`는 caller 요청과 무관하게 argument를 `CDROM_LBA`로 정규화합니다. low-level 구현은 `ms_info->addr_format`을 올바르게 설정하면 `CDROM_MSF`로 반환할 수도 있고 `cdrom.c`가 필요하면 변환합니다. 성공은 0입니다.

int get_mcn(struct cdrom_device_info *cdi,
            struct cdrom_mcn *mcn)

`get_mcn()`은 disc의 Media Catalog Number(MCN), 즉 Universal Product Code(UPC)를 `struct cdrom_mcn` memory에 반환합니다. product barcode 번호를 나타내지만 실제 disc format은 일관되지 않으며, 결과는 null로 끝나는 13-character string이어야 합니다.

int reset(struct cdrom_device_info *cdi)

`reset()`은 drive를 hard reset하고 가능하면 reset 완료 뒤 control을 반환합니다. hard reset이 필요한 상황에는 drive가 command를 듣지 않을 수도 있으므로 low-level driver가 timeout을 두는 편이 좋습니다.

audio_ioctl과 device-dependent ioctl

int audio_ioctl(struct cdrom_device_info *cdi,
                unsigned int cmd, void *arg)

`cdrom.h`의 일부 CD-ROM `ioctl()`은 앞의 device operation으로 구현하고 `cdrom_ioctl()`이 이를 사용합니다. audio control 관련 요청은 `cmd`와 `arg`를 전달하는 단일 `audio_ioctl()`로 보냅니다. `arg` 형식은 `unsigned long int`가 아니라 `void *`입니다.

`cdrom_ioctl()`은 모든 audio call의 address format을 Minutes, Seconds, Frames 형식인 `CDROM_MSF`로 정규화하고 `arg` memory 위치를 검증하며 argument용 stack memory를 예약합니다. 이 때문에 예전 방식보다 `audio_ioctl()` 구현이 단순해집니다.

구현하지 않은 ioctl은 `-ENOSYS`를 반환해야 하지만 `CDROMSTART`처럼 해가 없는 요청은 무시하고 성공 0을 반환할 수 있습니다. low-level driver 오류는 가능한 한 caller에게 전달하며, audio player에 통일된 interface를 보장하기 위해 `cdrom_ioctl()`이 return value를 정규화할 수도 있습니다.

int dev_ioctl(struct cdrom_device_info *cdi,
              unsigned int cmd, unsigned long arg)

특정 drive capability만을 위해 만들어진 비표준 ioctl은 `dev_ioctl()`로 보냅니다. audio track을 data로 읽는 기능은 VFS로 제공하는 편이 바람직하지만 audio frame은 2352 bytes여서 512와의 최소공배수인 75264 bytes씩 요청하거나 driver가 불일치를 처리해야 하며, audio frame에는 synchronization header가 없어 정확한 frame boundary를 찾기도 어렵습니다.

private ioctl은 일반 CD-ROM ioctl number `0x53`이 아니라 device major number 뒤에 번호를 붙이는 것이 원칙입니다. 당시 지원하지 않던 ioctl은 다음과 같습니다.

CDROMREADMODE1, CDROMREADMODE2, CDROMREADAUDIO, CDROMREADRAW,
CDROMREADCOOKED, CDROMSEEK, CDROMPLAY-BLK and CDROM-READALL

capability와 behavior option

`cdrom.c` interface는 ioctl 구현 여부뿐 아니라 drive capability를 명시할 수 있습니다. 등록할 때 `cdrom.h`의 capability constant를 OR하여 설정합니다.

CDC_CLOSE_TRAY                /* can close tray by software control */
CDC_OPEN_TRAY                /* can open tray */
CDC_LOCK                /* can lock and unlock the door */
CDC_SELECT_SPEED        /* can select speed, in units of * sim*150 ,kB/s */
CDC_SELECT_DISC                /* drive is juke-box */
CDC_MULTI_SESSION        /* can read sessions *> rm1* */
CDC_MCN                        /* can read Media Catalog Number */
CDC_MEDIA_CHANGED        /* can report if disc has changed */
CDC_PLAY_AUDIO                /* can perform audio-functions (play, pause, etc) */
CDC_RESET                /* hard reset device */
CDC_IOCTLS                /* driver has non-standard ioctls */
CDC_DRIVE_STATUS        /* driver implements drive status */

capability flag는 accidental 변경을 막기 위해 `const`입니다. driver code가 기능을 구현했더라도 실제 drive가 지원하지 않으면 `cdrom_device_info.mask`로 가립니다. 예를 들어 SCSI driver가 load/eject code를 갖더라도 caddy drive는 tray를 닫을 수 없으므로 `CDC_CLOSE_TRAY`를 mask합니다.

if (cdo->capability & ~cdi->mask & CDC _<capability>) ...

mask를 설정하는 ioctl은 없습니다. 문서의 설계 관점은 capability 자체보다 사용자에게 보이는 behavior를 제어하는 편이 낫다는 것입니다.

behavior option register는 다음 flag를 제공합니다.

CDO_AUTO_CLOSE        /* try to close tray upon device open() */
CDO_AUTO_EJECT        /* try to open tray on last device close() */
CDO_USE_FFLAGS        /* use file_pointer->f_flags to indicate purpose for open() */
CDO_LOCK        /* try to lock door if device is opened */
CDO_CHECK_TYPE        /* ensure disc type is data if opened for data */

초기값은 `CDO_AUTO_CLOSE | CDO_USE_FFLAGS | CDO_LOCK`입니다. software가 동작을 바꿀 수 있도록 다음 두 ioctl을 제공합니다.

CDROM_SET_OPTIONS        /* set options specified in (int)arg */
CDROM_CLEAR_OPTIONS        /* clear options specified in (int)arg */

`CDO_USE_FFLAGS`의 필요성은 다음 절에서 설명합니다. Debian과 `sunsite.unc.edu`에서 제공되던 `setcd` package로 user level에서 이 flag를 제어할 수 있습니다.

CD-ROM open 목적을 알아야 하는 이유

Unix device는 device file을 읽고 쓰거나 `ioctl()`로 control command를 보내는 두 방식으로 사용합니다. CD-ROM은 removable file system mount와 audio CD 재생이라는 서로 다른 목적이 있습니다. audio command는 전적으로 ioctl로 구현되므로 drive 상태와 관계없이 file handle을 얻어 command를 보낼 수 있어야 합니다.

반대로 removable-media data drive로 사용할 때는 `open()` 시 정상 동작 준비가 되었는지 확인해야 합니다. 예전 일부 driver는 integrity check를 하지 않아 빈 drive에 mount를 시도하면 VFS가 여러 I/O error를 kernel에 보고했습니다. removable medium 존재를 감지할 수 있으므로 disc가 있고 올바른 data type인지 확인하는 편이 바람직합니다.

audio open은 ioctl을 위한 handle만 필요하지만 data open은 정확하고 신뢰할 수 있는 data transfer를 요구합니다. user program이 목적을 알릴 방법은 `open(2)`의 `flags`입니다. `O_CREAT`, `O_NOCTTY`, `O_TRUNC`, `O_APPEND`, `O_SYNC` 같은 flag는 CD-ROM에는 의미가 없습니다.

따라서 문서는 `O_NONBLOCK`을 ioctl command만 보내기 위한 open 표시로 사용할 것을 제안합니다. 원래 의미인 caller가 기다리지 않는다는 규칙을 유효한 data CD 삽입을 기다리지 않는 것으로 해석합니다.

• `O_RDONLY` 외 flag가 없으면 data transfer용으로 열며 초기화에 성공해야 0을 반환하고 tray를 닫을 수도 있습니다.
• `O_NONBLOCK`이면 device 자체가 존재하지 않는 경우를 제외하고 항상 성공하며 drive에는 어떤 action도 수행하지 않습니다.

표준화 논의와 권장 open 전략

이 제안은 표준화 기관이 아니라 Linux community에서 나왔지만 SUN, SGI, HP 같은 vendor는 hardware와 software를 함께 통제하고 자체 표준을 정할 수 있었습니다. Linux는 경쟁하는 수많은 hardware 구성을 다뤄야 한다는 차이가 있습니다.

`O_NONBLOCK`을 ioctl-only open 표시로 쓰는 규칙은 Linux에 쉽게 도입할 수 있고 다른 운영체제의 CD player 동작에도 영향이 거의 없을 것으로 보았습니다. 기존 동작으로 돌아가려면 `ioctl(file_descriptor, CDROM_CLEAR_OPTIONS, CDO_USE_FFLAGS)`를 호출합니다.

`cdrom.c`는 `CDROM_SET_OPTIONS`와 `CDROM_CLEAR_OPTIONS` ioctl을 통해 모든 형식의 CD-ROM device behavior를 runtime에 설정할 수 있습니다.

기본 `CDO_AUTO_CLOSE | CDO_USE_FFLAGS | CDO_LOCK`에서는 첫 data open에 tray가 열려 있으면 닫고 disc 존재를 확인하며, `CDO_CHECK_TYPE`이 있으면 `data mode 1` track인지도 검사합니다. 모두 통과해야 성공하고 file system 손상을 막기 위해 door를 잠급니다. `O_NONBLOCK` audio open은 아무 action 없이 0을 반환합니다.

`CDO_AUTO_CLOSE | CDO_AUTO_EJECT | CDO_LOCK`은 당시 `sbpcd` driver 동작을 흉내 냅니다. flag를 무시하고 첫 open에 tray를 닫으며 마지막 release, 즉 unmount 때 tray를 열어 disc를 교체할 수 있게 합니다.

이 option이 driver maintainer와 user program 개발자 모두에게 새 CD-ROM driver 방식과 flag 해석을 채택할 충분한 유연성을 제공하는 것이 설계 목표입니다.

cdrom.c가 제공하는 routine

`cdrom.c`가 driver에 export하는 routine은 많지 않습니다. `cdrom.h`는 이 interface의 header이며, 과거 `ucdrom.h`에 있던 내용도 다시 합쳐졌습니다.

struct file_operations cdrom_fops

`cdrom_fops` pointer는 `struct gendisk`의 `fops` field에 지정합니다.

int register_cdrom(struct cdrom_device_info *cdi)

`register_cdrom()`은 device operation과 info structure를 Uniform CD-ROM Driver에 등록합니다.

register_cdrom(&<device>_info);

성공하면 0, 실패하면 0이 아닌 값을 반환합니다. `<device>_info`는 driver의 `<device>_dops`를 가리켜야 합니다.

struct cdrom_device_info <device>_info = {
        <device>_dops;
        ...
}

driver마다 static `<device>_dops`는 하나지만 활성 minor device 수만큼 `<device>_info`를 둘 수 있고 `register_cdrom()`이 linked list를 구성합니다.

void unregister_cdrom(struct cdrom_device_info *cdi)

`unregister_cdrom()`은 `MINOR(cdi->dev)`에 해당하는 minor device를 list에서 제거합니다. low-level driver의 마지막 minor였다면 등록된 operation routine을 CD-ROM interface에서 분리합니다.

int cdrom_open(struct inode * ip, struct file * fp)

`cdrom_open()`은 low-level driver가 직접 호출하지 않고 표준 `cdrom_fops`를 통해 VFS open에서 활성화됩니다. 연결된 `cdrom_device_ops`의 capability와 option에 따른 정책을 수행한 뒤 device-dependent `open()`으로 넘깁니다.

void cdrom_release(struct inode *ip, struct file *fp)

`cdrom_release()`는 `cdrom_open()`의 반대 동작을 수행하고 device-dependent `release()`를 호출합니다. use count가 0이면 `sync_dev(dev)`와 `invalidate_buffers(dev)`로 할당된 buffer를 flush합니다.

int cdrom_ioctl(struct inode *ip, struct file *fp,
                unsigned int cmd, unsigned long arg)

`cdrom_ioctl()`은 표준 CD-ROM ioctl을 통일되게 처리합니다. 요청은 device operation으로 직접 구현하는 것, `audio_ioctl()`로 보내는 것, device-dependent 나머지의 세 범주이며 일반적으로 음수 return value는 오류입니다.

직접 구현 ioctl과 audio_ioctl 경로

다음 기존 ioctl은 구현되어 있고 mask되지 않은 `cdrom_device_ops`를 직접 호출합니다.

다음 ioctl은 모두 `cdrom_fops`의 `audio_ioctl()`을 호출합니다. `cdrom_ioctl()`이 memory 검사·할당과 `CDROM_LBA`/`CDROM_MSF` address format 정규화를 담당합니다.

새 option, speed, media와 drive status ioctl

`cdrom.c`는 user program이 개별 CD-ROM behavior를 제어하도록 underscore가 들어간 새 ioctl 이름을 도입했습니다.

`CDROM_TIMED_MEDIA_CHANGE`의 `arg`는 `cdrom_timed_media_change_info` pointer입니다. caller가 `last_media_change`에 마지막으로 아는 timestamp를 넣고, 성공 시 kernel/driver가 아는 최신 timestamp로 갱신되며 더 최근이면 `has_changed=1`이 됩니다.

`CDROM_DRIVE_STATUS`는 현재 drive 상태를 반환하지만 현재 재생 activity는 반환하지 않습니다. jukebox에서는 `arg`로 slot을 지정하고 `CDSL_CURRENT`는 현재 선택 slot을 뜻합니다.

`CDROM_DISC_STATUS`는 과거 low-level driver가 맡던 현재 disc type 판정을 Uniform CD-ROM Driver에서 수행하며 `CDROM_DRIVE_STATUS`를 보완합니다.

disc 형식 판정과 device-dependent ioctl

CD는 audio와 data track이 섞일 수 있어 `CDROM_DISC_STATUS`는 한 종류의 data만 있는 disc에서 가장 유용합니다. 기존 user application compatibility를 깨지 않도록 interface 가정을 바꾸지 않고 다음 우선순위로 판정합니다.

• audio track만 있고 CD-I, XA, data track이 전혀 없으면 `CDS_AUDIO`
• audio와 data track이 모두 있으면 `CDS_MIXED`
• audio가 없고 CD-I track이 있으면 `CDS_XA_2_2`
• 그렇지 않고 XA track이 있으면 `CDS_XA_2_1`
• 그렇지 않고 data track이 있으면 mode 1 data CD인 `CDS_DATA_1`

CDS_NO_INFO        /* no information available */
CDS_NO_DISC        /* no disc is inserted, or tray is opened */
CDS_AUDIO        /* Audio disc (2352 audio bytes/frame) */
CDS_DATA_1        /* data disc, mode 1 (2048 user bytes/frame) */
CDS_XA_2_1        /* mixed data (XA), mode 2, form 1 (2048 user bytes) */
CDS_XA_2_2        /* mixed data (XA), mode 2, form 1 (2324 user bytes) */
CDS_MIXED        /* mixed audio/data disc */

frame layout 정보는 최신 `cdrom.h`를 참조합니다. `CDROM_CHANGER_NSLOTS`는 jukebox slot 수를, `CDROMRESET`은 drive reset을, `CDROM_GET_CAPABILITY`는 drive capability flag를 반환합니다. `CDROM_LOCKDOOR`는 `arg==0`이면 unlock하고 그 밖에는 lock합니다. `CDROM_DEBUG`는 root만 debugging을 켤 수 있고 lock ioctl과 같은 argument 의미를 사용합니다.

이 밖의 모든 ioctl은 구현되어 있다면 `dev_ioctl()`로 전달하며, 이 경로에서는 memory allocation이나 verification을 수행하지 않습니다.

기존 driver를 Uniform interface로 갱신하는 절차

기존 driver를 갱신할 때는 먼저 backup하고 이 문서와 함께 제공되는 `cdrom.c`, `cdrom.h`를 확보해 `cdrom.h`를 include합니다. `register_blkdev`의 세 번째 argument를 `&<your-drive>_fops`에서 `&cdrom_fops`로 바꿉니다.

바로 뒤에서 Uniform CD-ROM Driver에 등록합니다.

register_cdrom(&<your-drive>_info);*

적절한 위치에는 `unregister_cdrom()` 호출도 추가합니다. `cm206.c`의 `cm206_dops` 같은 device operation 예를 복사해 driver 이름에 맞추고 미지원 function은 `NULL`로 둡니다. `capability`에는 지원 기능을 모두 나열하며 목록에 없는 capability가 있다면 interface 확장을 검토해야 합니다.

같은 예에서 `cdrom_device_info` 선언을 복사해 수정합니다. hardware capability를 runtime에 판정한다면 이 structure도 동적으로 선언해야 합니다.

`<device>_dops`의 모든 function을 `cdrom.h` prototype과 이 문서의 specification에 맞게 구현합니다. 기존 code를 대부분 재사용할 수 있지만 prototype과 return value는 조정해야 합니다.

`<device>_ioctl()`을 `audio_ioctl`로 이름을 바꾸고 prototype을 조정합니다. `cdrom_ioctl`의 첫 범주에 나열된 case는 앞에서 바꾼 device operation 호출이므로 제거하고, audio command의 memory 검사와 allocation도 공통 layer가 담당하므로 제거할 수 있습니다.

case CDROMREADTOCENTRY:
        get_toc_entry\bigl((struct cdrom_tocentry *) arg);

남은 ioctl case는 device-dependent `<device>_ioctl`로 옮기되 이 code에는 memory 검사와 allocation을 유지합니다. `<device>_open()`과 `<device>_release()` prototype을 바꾸고 tray 이동이나 door lock 같은 정책 code를 제거합니다.

마지막으로 driver를 다시 compile합니다. debugging이 쉬우므로 `cdrom.o`와 device driver 모두 module로 사용하는 방식을 권장합니다.

감사의 말

저자는 `cdrom.c` 유지보수와 Linux 2.1 kernel의 CD-ROM code 통합을 맡은 Erik Andersen, SCSI와 IDE-CD driver에 이 interface를 처음 구현하고 kernel 2.0 이후 data structure 확장 아이디어를 더한 Scott Snyder와 Gerd Knorr에게 감사를 전합니다.

또한 문서 작성 중 제안과 비판을 제공한 CD-ROM driver 개발자 Heiko Eißfeldt, Thomas Quinot, Jon Tombs, Ken Pizzini, Eberhard Mönkeberg, Andrew Kroll과 이 모든 일을 가능하게 한 Linus Torvalds에게 감사를 표합니다.