linux 用户态和内核态通信之netlink机制介绍与实例

0、前言

      由于开发需要，用户态要时刻监视内核态状态，以便检测上层应用知道磁盘插拔状态，以便动态管理磁盘。我们可以通过各种各样的用户态和内核态的IPC(interprocess   communication  )机制来实现。比如系统调用，ioctl接口，proc文件系统以及netlink socket来获取内核态状态信息。本文主要是netlink socket有关知识。

1、netlink机制

      netlink socekt是一种用于在内核态和用户态进程之间进行数据传输的特殊的IPC。它通过为内核模块提供一组特殊的API，并为用户程序提供了一组标准的socket 接口的方式，实现了一种全双工的通讯连接。类似于TCP/IP中使用AF_INET地址族一样，netlink socket使用地址族AF_NETLINK。每一个netlinksocket在内核头文件#include "linux/netlink.h"

socket(AF_NETLINK, SOCK_DGRAM, netlink_type)

netlink对应的协议簇是 AF_NETLINK，第二个参数必须是SOCK_RAW或SOCK_DGRAM， 第三个参数指定netlink协议类型，它可以是一个自定义的类型，也可以使用内核预定义的类型： 

#define NETLINK_ROUTE          0       /* Routing/device hook                          */
#define NETLINK_W1             1       /* 1-wire subsystem                             */
#define NETLINK_USERSOCK       2       /* Reserved for user mode socket protocols      */
#define NETLINK_FIREWALL       3       /* Firewalling hook                             */
#define NETLINK_INET_DIAG      4       /* INET socket monitoring                       */
#define NETLINK_NFLOG          5       /* netfilter/iptables ULOG */
#define NETLINK_XFRM           6       /* ipsec */
#define NETLINK_SELINUX        7       /* SELinux event notifications */
#define NETLINK_ISCSI          8       /* Open-iSCSI */
#define NETLINK_AUDIT          9       /* auditing */
#define NETLINK_FIB_LOOKUP     10
#define NETLINK_CONNECTOR      11
#define NETLINK_NETFILTER      12      /* netfilter subsystem */
#define NETLINK_IP6_FW         13
#define NETLINK_DNRTMSG        14      /* DECnet routing messages */
#define NETLINK_KOBJECT_UEVENT 15      /* Kernel messages to userspace */
#define NETLINK_GENERIC        16

bind函数需要绑定协议地址，netlink的socket地址使用struct sockaddr_nl结构描述： 

struct sockaddr_nl
{
  sa_family_t    nl_family;
  unsigned short nl_pad;
  __u32          nl_pid;
  __u32          nl_groups;
};

成员 nl_family为协议簇 AF_NETLINK，成员 nl_pad 当前没有使用，因此要总是设置为 0，成员 nl_pid 为接 收或发送消息的进程的 ID，如果希望内核处理消息或多播消息，就把该字段设置为 0，否则设置为处理消息的进程 ID。成员 nl_groups 用于 指定多播组，bind 函数用于把调用进程加入到该字段指定的多播组，如果设置为 0，表示调用者不加入任何多播组： 

struct sockaddr_nl addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.nl_family = AF_NETLINK;
addr.nl_pid = getpid();
addr.nl_groups = 0xffffffff;

bind(sock, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

2、实例

#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 

#include 


int main()
{

	int sock;
	struct sockaddr_nl addr;
	int rc;
	
	sock = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);
	if ( sock < 0 )
	{
		
		printf("err while create netlink socket\n");
		return -1;
	}
	
	memset(&addr, 0, sizeof(addr));
	addr.nl_family = AF_NETLINK;
	addr.nl_pid = getpid();
	addr.nl_groups = 0xffffffff;
	rc = bind(sock, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
	if ( rc < 0 )
	{
		printf("err while bind netlink socket\n");
		close(sock);
		return -1;
	}
	
	char bufptr[4096];
	while ( 1 )
	{
		memset(bufptr, 0, sizeof(bufptr));
		rc = recv(sock, bufptr, sizeof(bufptr)-1, 0);
		if ( rc <= 0 )
		{
			continue;
		}
		printf("%s\n", bufptr);
	}
	close(sock);

	return 0;
}

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