wifi底层学习之路：一，iw工具开启无线底层大门钥匙

目录

1，iw工具是什么？

2，iw工作原理以及流程是什么？

2.1，全局概览

2.2，源码分析

3，iw添加自定义指令

3.1，添加指令：iw dev wlan0 get test_ps

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1，iw工具是什么？

iw是linux系统上的一款无线配置工具，它的出现为了解决iwconfig的很多不足。之所以要更新开发一套无线配置工具，还要从无线拓展（Wireless-Extensions）说起。Wireless-Extensions（简称WE或者Wext）是有Jean Tourrilhes 1997年开发并添加到linux内核的，他通过linux的系统调用ioctl()来实现用户层和内核层之间的通信。由于设计的比较粗糙，使用WE开发的程序难以管理，WE现在除了基本的bugfix之外也无人维护。于是出现了一种新的无线驱动框架来指导无线程序开发，便出现cfg80211和nl80211。cfg80211不再使用ioctl系统调用，而是使用Netlink。iw就是完全基于cfg80211框架重新设计并开发的。

2，iw工作原理以及流程是什么？

2.1，全局概览

我们可以看出，各个模块之间的界限清晰，模块之间透明不可见，模块之间一般不会相互影响。本章重点关注是iw----(netlink)----cfg80211这部分的实现，其他模块以后的章节来详细说明。最终关注的还是层与层之间的收发函数。

2.2，源码分析

//iw工作关键流程
int main(int argc, char **argv)
{
    /*nl80211初始化，nl80211_init(&nlstate)*/
    //给netlink socket分配空间
    state->nl_sock = nl_socket_alloc();
    
    //连接内核的Generic NetLink
    genl_connect(state->nl_sock);

    //获取nl80211的驱动ID
    state->nl80211_id = genl_ctrl_resolve(state->nl_sock, "nl80211"); 

    /*解析用户输入指令*/
    if (strcmp(*argv, "dev") == 0 && argc > 1) {
        __handle_cmd(&nlstate, II_NETDEV, argc, argv, &cmd); 
    }
    
    /*以下是__handle_cmd()函数实现*/
    for_each_cmd(sectcmd) {  //在__cmd的section中查找cmd的实现
        if (strcmp(cmd->name, command)  
            match = cmd;
    }
    cmd = match;   //cmd结构体赋值（name, handler,...）

    //申请mesg消息内存
    msg = nlmsg_alloc();

    //填充msg
    genlmsg_put(msg, 0, 0, state->nl80211_id, 0,cmd->nl_msg_flags, cmd->cmd, 0);

    //回调函数初始化，运行cmd定义的handler()函数
    cmd->handler(state, msg, argc, argv, idby);

    //配置回调
    nl_socket_set_cb(state->nl_sock, s_cb);

    //发送msg
    nl_send_auto_complete(state->nl_sock, msg); 
    
    //设置事件的具体回调函数
    nl_cb_set(cb, NL_CB_VALID, NL_CB_CUSTOM, valid_handler, NULL); 

    //接收msg
    while(err > 0) {
        nl_recvmsgs(state->nl_sock, cb);  //接收数据，回调函数
    }
}

//指令实现（interface.c）：iw dev wlan0 info
/*关键的结构体以及宏定义*/
struct cmd {
	const char *name;
	const char *args;
	const char *help;
	const enum nl80211_commands cmd;
	int nl_msg_flags;
	int hidden;
	const enum command_identify_by idby;
	/*
	 * The handler should return a negative error code,
	 * zero on success, 1 if the arguments were wrong.
	 * Return 2 iff you provide the error message yourself.
	 */
	int (*handler)(struct nl80211_state *state,
		       struct nl_msg *msg,
		       int argc, char **argv,
		       enum id_input id);
	const struct cmd *(*selector)(int argc, char **argv);
	const struct cmd *parent;
}

#define TOPLEVEL(_name, _args, _nlcmd, _flags, _idby, _handler, _help)	\
	struct cmd							\
	__section ## _ ## _name						\
	__attribute__((used)) __attribute__((section("__cmd")))	= {	\
		.name = (#_name),					\
		.args = (_args),					\
		.cmd = (_nlcmd),					\
		.nl_msg_flags = (_flags),				\
		.idby = (_idby),					\
		.handler = (_handler),					\
		.help = (_help),					\
	 }

#define COMMAND(section, name, args, cmd, flags, idby, handler, help)	\
	__COMMAND(&(__section ## _ ## section), name, #name, args, cmd, flags, 0, idby, handler, help, NULL)

/*指令：iw dev wlan0 info分析*/

/*TOPLEVEL 来定义 scan操作*/
TOPLEVEL(info, NULL, NL80211_CMD_GET_INTERFACE, 0, CIB_NETDEV, handle_interface_info,
	 "Show information for this interface.");
/*
展开后：
cmd {
    .name = info,
    .args = NULL,
    .cmd = NL80211_CMD_GET_INTERFACE,
    .nl_msg_flags = 0,
    .idby = CIB_NETDEV,
    .handler = handle_interface_info,
    .help =  "Show information for this interface.",
};
*/

//cmd->handler()
static int handle_interface_info(struct nl80211_state *state, struct nl_msg *msg,
       int argc, char **argv, enum id_input id)
{
	register_handler(print_iface_handler, NULL);  //注册到回调函数--》valid_handler()
	return 0;
}

//格式打印msg消息
static int print_iface_handler(struct nl_msg *msg, void *arg)
{
    struct genlmsghdr *gnlh = nlmsg_data(nlmsg_hdr(msg));
    printf("%sInterface %s\n", indent, nla_get_string(tb_msg[NL80211_ATTR_IFNAME]));
    printf("%s\tifindex %d\n", indent, nla_get_u32(tb_msg[NL80211_ATTR_IFINDEX]));
    //......
    return NL_SKIP;
}

 

3，iw添加自定义指令

3.1，添加指令：iw dev wlan0 get test_ps

3.1.1，新增test_ps.c 

#include 
#include 

#include 
#include 
#include 

#include "nl80211.h"
#include "iw.h"

static int print_test_power_save_handler(struct nl_msg *msg, void *arg)
{
    struct nlattr *attrs[NL80211_ATTR_MAX + 1];
    struct genlmsghdr *gnlh = nlmsg_data(nlmsg_hdr(msg));  //获取netlink的payload
    const char *s;
    nla_parse(attrs, NL80211_ATTR_MAX, genlmsg_attrdata(gnlh, 0),genlmsg_attrlen(gnlh,                     
              0), NULL); //attrs save data
    if (!attrs[NL80211_ATTR_PS_STATE]) {
        return NL_SKIP;
    }
    switch (nla_get_u32(attrs[NL80211_ATTR_PS_STATE])) {
        case NL80211_PS_ENABLED:
            s = "test_on";
            break;
        case NL80211_PS_DISABLED:
        default:
            s = "test_off";
            break;
    }
    printf("test power save: %s\n", s);
    return NL_SKIP;
}

static int get_test_power_save(struct nl80211_state *state,
			  struct nl_msg *msg,
			  int argc, char **argv,
			  enum id_input id)
{
	register_handler(print_test_power_save_handler, NULL);
	return 0;
}

COMMAND(get, test_ps, "",
	NL80211_CMD_GET_POWER_SAVE, 0, CIB_NETDEV, get_test_power_save,
	"Retrieve test power save state.");

3.1.2，修改Makefile

3.1.3，测试结果

root@:~# ./iw dev wlan0 get test_ps
test power save: test_off

四，总结

对iw工具源码的分析，可以发现解耦性很强，具体的指令实现都是通过某个C文件来实现（如扫描相关的scan.c，如接口相关的interface.c等），并使用了section的方式新增到用户自定义字段中，调用前无需声明，直接通过for_each_cmd（）方式查找。接下来的文章将对cfg80211，mac80211相关知识整理，欢迎订阅公众号，一起学习交流！