2.6.24以上内核中netlink使用方法

 

2.6.24以上内核中netlink使用方法

测试环境：2.6.28

Netlink在2.6内核的不同版本中发生了很大变化，具体请参考（注意其中的版本号不一定确切）：

http://blog.csdn.net/sealyao/archive/2009/10/02/4628141.aspx

 

0. 综述

以下程序基本流程如下：

运行netlink内核模块；

运行用户态程序，向内核发送连接消息，通知内核自身进程id；

内核接收用户消息，记录其进程id；

内核向用户进程id发送netlink消息；

用户接收内核发送的netlink消息。

 

1. 内核部分

1.1 相关的数据结构变量：

44 // --------- These are for netlink --------- // 45 #define NETLINK_REALNET 26 46 struct sock *g_nl_sk = NULL; 48 struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr; 50 struct iovec iov; 52 int pid; 53 struct msghdr msg; 55 // ----------------------------------------- //  

 

45 #define NETLINK_REALNET 26  

定义协议族。该变量在netlink_kernel_create函数中使用。

在2.6.28内核中netlink定义了20个协议，每个协议使用唯一整数标识。用户程序可以定义任意20个协议以外的协议，用唯一整数标识。

46 struct sock *g_nl_sk = NULL;

sock数据结构，唯一标识netlink使用的sock，与普通socket编程中sock类似。

48 struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;

标识netlink sock的源地址和目的地址。

50 struct iovec iov;

接收发送netlink数据使用的数据结构。

53 struct msghdr msg;

netlink消息头。

 

1.2 调用过程

1.2.1 创建netlink socket

g_nl_sk = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_REALNET, 0, nl_data_r eady, NULL, THIS_MODULE);

1.2.2 实现回调函数nl_data_ready

以下回调函数在netlink接收到完整的NETLINK_REALNET协议的数据包时由系统调用。该函数接收并判断netlink消息，如果第一个字符为H，则保存该消息发出者的进程号，用以向该进程发送数据包；相同，如果为E，则清除与该进程的联系。

185 void nl_data_ready(struct sk_buff *__skb) 186 { 187 struct sk_buff *skb; 188 struct nlmsghdr *nlh; 189 char str[100]; 190 191 skb = skb_get (__skb); 192 193 if(skb->len >= NLMSG_SPACE(0)) 194 { 195 nlh = nlmsg_hdr(skb); 196 197 memcpy(str, NLMSG_DATA(nlh), sizeof(str)); 198 //DbgPrint("Message received: %s/n", str); 199 200 // H stands for Hello message. 201 if(str[0] == 'H') 202 { 203 pid = nlh->nlmsg_pid; 204 u_connected = 1; 205 //sendnlmsg("Hello reply."); 206 } 207 // E stands for Exit message 208 else if(str[0] == 'E') 209 { 210 u_connected = 0; 211 pid = 0; 212 } 213 kfree_skb(skb); 214 } 215 }  

191 skb = skb_get (__skb);

获取实际数据包。

该函数的参数为netlink数据包的首地址，而sk_buff为网络协议栈使用的数据结构，两者存在细微差别。

195 nlh = nlmsg_hdr(skb);

    获取netlink数据包中netlink header的起始地址。

197 memcpy(str, NLMSG_DATA(nlh), sizeof(str));

将netlink数据包的数据区拷贝到str中。NLMSG_DATA(nlh)返回数据区地址。相关宏定义参考：

http://blog.csdn.net/wangjingfei/archive/2010/02/04/5288263.aspx

213 kfree_skb(skb);

释放接收到的消息。

 

1.2.3 向用户进程发送netlink消息

    以下函数的参数为netfilter捕捉到的sk_buff结构的数据包，目的是将该包通过netlink发送到用户态进程。

247 void send_to_user(struct sk_buff *skb) 248 { 249 struct iphdr *iph; 250 struct ethhdr *ehdr; 251 252 struct nlmsghdr *nlh; 253 254 struct sk_buff *nl_skb; 255 256 //DbgPrint("Send packages to user/n"); 257 258 if(skb == NULL) 259 { 260 return ; 261 } 262 if(!g_nl_sk) 263 { 264 return ; 265 } 266 if(pid == 0) 267 { 268 return; 269 } 270 271 nl_skb = alloc_skb(NLMSG_SPACE(1514), GFP_ATOMIC); 272 //nl_skb = alloc_skb(NLMSG_SPACE(0), GFP_ATOMIC); 273 if(nl_skb == NULL) 274 { 275 // allocate failed. 276 return; 277 } 278 279 ehdr = eth_hdr(skb); 280 iph = ip_hdr(skb); 281 282 nlh = nlmsg_put(nl_skb, 0, 0, 0, NLMSG_SPACE(1514) - sizeof(struct nlmsghdr), 0); 283 NETLINK_CB(nl_skb).pid = 0; 284 285 //DbgPrint("Data length: %d, len=%d/n", htons(iph->tot_len) + ETH_HLEN, NLMSG_SPACE(1514)); 286 287 // Copy data to nlh 288 memcpy(NLMSG_DATA(nlh), (char *)ehdr, htons(iph->tot_len) + ETH_HLEN); 289 290 netlink_unicast(g_nl_sk, nl_skb, pid, MSG_DONTWAIT); 291 }  

247 void send_to_user(struct sk_buff *skb)

参数skb为netfilter捕捉到的数据包，不是netlink数据包。这里作为netlink的数据传输。

271 nl_skb = alloc_skb(NLMSG_SPACE(1514), GFP_ATOMIC);

为发送数据包申请空间。空间数据区大小为1514，即最大ethernet数据包长度。NLMSG_SPACE(1514)返回数据区大小为1514的netlink数据包的大小。详细参考：

http://blog.csdn.net/wangjingfei/archive/2010/02/04/5288263.aspx

282 nlh = nlmsg_put(nl_skb, 0, 0, 0, NLMSG_SPACE(1514) - sizeof(struct nlmsghdr), 0);

填充netlink数据包头。

283 NETLINK_CB(nl_skb).pid = 0;

确定发送数据包的进程号，0表示内核进程。该处宏定义同样参考：

http://blog.csdn.net/wangjingfei/archive/2010/02/04/5288263.aspx

290 netlink_unicast(g_nl_sk, nl_skb, pid, MSG_DONTWAIT);

通过非阻塞方式发送数据包。注意：在发送完数据包之后，nl_skb指向的数据空间将被清空，下一次发送数据包必须重新调用alloc_skb分配空间，否则将会造成内核崩溃，必须重新启动。

 

1.2.4 释放netlink socket

使用完成netlink之后，必须要调用sock_release，否则

45 #define NETLINK_REALNET 26

指定的协议编号将不再可用。代码如下：

239 void destory_netlink(void) 240 { 241 if(g_nl_sk != NULL) 242 { 243 sock_release(g_nl_sk->sk_socket); 244 } 245 }  

 

2. 用户态程序

2.1 相关数据结构

28 // ---------------- For Netlink -------------- // 29 struct sockaddr_nl nl_src_addr, nl_dest_addr; 30 struct nlmsghdr *nlh = NULL; 31 struct iovec iov; 32 int nl_fd; 33 struct msghdr nl_msg; 34 // ------------------------------------------- //  

与内核态数据结构类似，不再赘述。

 

2.2 运行过程

2.2.1 初始化netlink

114 void init_nl() 115 { 116 nl_fd = socket(PF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_REALNET); 117 memset(&nl_msg, 0, sizeof(nl_msg)); 118 memset(&nl_src_addr, 0, sizeof(nl_src_addr)); 119 nl_src_addr.nl_family = AF_NETLINK; 120 nl_src_addr.nl_pid = getpid(); 121 nl_src_addr.nl_groups = 0; 122 123 bind(nl_fd, (struct sockaddr*)&nl_src_addr, sizeof(nl_src_addr)); 124 memset(&nl_dest_addr, 0, sizeof(nl_dest_addr)); 125 nl_dest_addr.nl_family = AF_NETLINK; 126 nl_dest_addr.nl_pid = 0; /* For Linux Kernel */ 127 nl_dest_addr.nl_groups = 0; /* unicast */ 128 129 sendnlmsg("H"); 130 131 memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD)); 132 }  

116 nl_fd = socket(PF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_REALNET);

创建用户netlink socket，与普通socket创建方法相同，协议族为PF_NETLINK，协议类型为用户自定义的NETLINK_REALNET，与内核态定义相同。

117 memset(&nl_msg, 0, sizeof(nl_msg));

清空netlink数据包。

118 - 127行

与普通socket的初始化类似，如果不熟悉可以参考有关socket编程。需要注意的是nl_src_addr的数据结构与普通socket有些不同。

129 sendnlmsg("H");

向内核进程发送Hello消息，通知内核其进程id。

 

2.2.2 向内核发送消息

以下函数创建并发送netlink消息到内核进程。

36 void sendnlmsg(const char *message) 37 { 38 printf("Sending: %s/n", message); 39 nlh = (struct nlmsghdr *)malloc(NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD)); 40 nlh ->nlmsg_len = NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD); 41 nlh -> nlmsg_pid = getpid(); 42 nlh -> nlmsg_flags = 0; 43 44 strcpy((char *)NLMSG_DATA(nlh), message); 45 46 iov.iov_base = (void *)nlh; 47 iov.iov_len = nlh->nlmsg_len; 48 nl_msg.msg_name = (void *)&nl_dest_addr; 49 nl_msg.msg_namelen = sizeof(nl_dest_addr); 50 nl_msg.msg_iov = &iov; 51 nl_msg.msg_iovlen = 1; 52 53 printf("Start to send message."); 54 sendmsg(nl_fd, &nl_msg, 0); 55 printf("Sending finishes./n"); 56 }  

39 nlh = (struct nlmsghdr *)malloc(NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));

为netlink header分配存储空间，MAX_PAYLOAD由用户定义，为发送（用户）数据的最大长度。

40 - 51行

指定netlink相关的参数，准备发送消息。

54 sendmsg(nl_fd, &nl_msg, 0);

    发送netlink数据包到内核进程，与普通socket中的sendmsg消息用法相同，最后一个参数0表示非阻塞模式。详细参考socket编程。