netlink

发表于 2024-08-05 更新于 2025-05-19 阅读次数：本文字数： 2.6k 阅读时长 ≈ 5 分钟

什么是netlink？

netlink提供的是内核态和用户态之间的通信机制，也可以用于用户态和用户态的两个进程之间通信。

netlink的优势

一般的用户态和内核空间通信方式有三种，ioctl，proc，netlink。而前两种都是单向的，而netlink可以实现双向通信。基于BSD socket和AF_NETLINK协议簇。使用32位的端口号寻址。每个netlink协议，通常与一个或者一组内核服务/组件相关联。NETLINK_ROUTE用于获取和设置路由与链路信息、NETLINK_KOBJECT_UEVENT用于内核向用户空间的udev进程发送通知等。

netlink的特点

支持全双工，异步通信
在内核空间使用专门的内核api接口
支持多播，可以实现总线式订阅
在内核端可以用于进程上下文和中断上下文
用户空间使用标准BSD Socket接口

关键数据结构

msghdr

我们知道socket消息的发送和接收函数一般有这几对：recv／send、readv／writev、recvfrom／sendto。当然还有recvmsg／sendmsg，前面三对函数各有各的特点功能，而recvmsg／sendmsg就是要囊括前面三对的所有功能，当然还有自己特殊的用途。msghdr的前两个成员就是为了满足recvfrom／sendto的功能，中间两个成员msg_iov和msg_iovlen则是为了满足readv／writev的功能，而最后的msg_flags则是为了满足recv／send中flag的功能，剩下的msg_control和msg_controllen则是满足recvmsg／sendmsg特有的功能。

sockaddr_nl

struct sockaddr_nl
{
    sa_family_t nl_family; /*该字段总是为AF_NETLINK */
    unsigned short nl_pad; /* 目前未用到，填充为0*/
    __u32 nl_pid; /* process pid */
    __u32 nl_groups; /* multicast groups mask */为0代表不希望加入任何多播组
};

struct nlmsghdr

netlink报文消息由头和消息体构成。

struct nlmsghdr
{
    __u32 nlmsg_len; /* Length of message including header */ 整个消息的长度，按字节计算。包括了Netlink消息头本身。
    __u16 nlmsg_type; /* Message content */ 消息的类型，数据消息还是控制消息
    __u16 nlmsg_flags; /* Additional flags */ 附加的额外信息
    __u32 nlmsg_seq; /* Sequence number */
    __u32 nlmsg_pid; /* Sending process PID */
};

用户空间使用netlink

1.创建socket

int socket(int domain, int type, int protocol)
domain指代地址族,即AF_NETLINK;
套接字类型为SOCK_RAW或SOCK_DGRAM,因为netlink是一个面向数据报的服务;
protocol选择该套接字使用哪种netlink特征。

2.绑定netlink

1	bind(fd, (struct sockaddr*)&, nladdr, sizeof(nladdr));

3.发送netlink消息

为了发送一条netlink消息到内核或者其他的用户空间进程,另外一个struct sockaddr_nl nladdr需要作为目的地址,这和使用sendmsg()发送一个UDP包是一样的。

如果该消息是发送至内核的,那么nl_pid和nl_groups都置为0.
如果消息是发送给另一个进程的单播消息,nl_pid是另外一个进程的pid值而nl_groups为零。
如果消息是发送给一个或多个多播组的多播消息,所有的目的多播组必须bitmask必须or起来从而形成nl_groups域。sendmsg(fd, &, msg, 0);

4.接收netlink消息

一个接收程序必须分配一个足够大的内存用于保存netlink消息头和消息负载。然后其填充struct msghdr msg,再使用标准的recvmsg()函数来接收netlink消息。

当消息被正确的接收之后,nlh应该指向刚刚接收到的netlink消息的头。nladdr应该包含接收消息的目的地址,其中包括了消息发送者的pid和多播组。同时,宏NLMSG_DATA(nlh),定义在netlink.h中,返回一个指向netlink消息负载的指针。调用close(fd)关闭fd描述符所标识的socket；recvmsg(fd, &, msg, 0);

内核空间使用netlink

创建netlink socket

struct sock *netlink_kernel_create(struct net *net,
                                   int unit,unsigned int groups,
                                   void (*input)(struct sk_buff *skb),
                                   struct mutex *cb_mutex,struct module *module);

发送单播信息

1
2

int netlink_unicast(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 pid, int nonblock)
ssk为kernel create返回的socket，skb存放消息，data段指向netlink消息结构，skb控制块保存了消息的地址信息。pid为接收消息的进程信息。nonblock表示是否阻塞。

发送广播信息

1	int netlink_broadcast(struct sock ssk, struct sk_buff skb, u32 pid, u32 group, gfp_t allocation)

释放netlink socket

1	int netlink_broadcast(struct sock ssk, struct sk_buff skb, u32 pid, u32 group, gfp_t allocation)