【百度分享】基于内核模块的测试代码编写（三）

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4.5 af_netlink

netlink是一种特殊的socket，用于用户态与内核态的双向通讯。在实现用户和内核交互的各种方式中，netlink的主要特点得意于它继承了 socket的一些基本特性，包括异步通讯，多播，双向性，不需要额外的文件。在用户态中，netlink的使用与标准的socket API相同，在内核态，则需要使用专门的API。下面介绍具体的使用方法：

在用户态中，首先通过要创建socket，其中指定domain必须为AF_NETLINK，协议为通常SOCK_RAW，协议类型为NETLINK_GENERIC或其它自定义类型

sd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW,NETLINK_GENERIC);

然后通过bind绑定源端的地址，地址结构定义如下，其中nl_family为AF_NETLINK，nl_pad 目前无用填充0，nl_pid为进程id，若为0代表内核；nl_groups用于组播时的组号。

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

bind(sd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));

通过sendmsg可以发送消息msg到指定的地址。

ret = sendmsg(sd, &msg, 0);

在msg的所有元素中，msg_name需要指向一个sockaddr_nl 结构的首地址，用来表示发送的目的端的地址，如果是发送到内核，其中的nl_pid字段置为0；msg_iov是要发送消息集合的向量，向量中的每一项代表一条消息。每一项指向数据的首部为一个nlmsghdr结构，其字段定义了该条消息长度，消息类型，序号，发送者进程id等；随后跟随的是消息的主体数据部分。 当要接收消息时，通过recvmsg可以获得类似的消息向量，从而获得数据及发送者等有关信息。

在内核态，通过netlink_kernel_create可以在内核中新建socket结构并注册接收到消息的回调函数input，其原型为：
struct sock * netlink_kernel_create(int unit, void (*input)(struct sock *sk, int len));

当接收到消息时，回调函数input中的sk指针就指向了刚刚创建的socket在内核中的结构，通过对该结构的访问，可以获得要接收的数据。一种基本的input实现如下：
void input (struct sock *sk, int len) {
struct sk_buff *skb;   
struct nlmsghdr *nlh = NULL;   
u8 *data = NULL;   
while ((skb = skb_dequeue(&sk->receive_queue)) != NULL) {   
nlh = (struct nlmsghdr *)skb->data;   
data = NLMSG_DATA(nlh);   
}      
}

此外，sock_release是在内核中释放socket的方法；而通过netlink_unicast和netlink_broadcast可以在内核中令netlink socket发送数据，具体的方法可以参考 http://blog.chinaunix.net/u/19940/showart_144827.html

4.6 其它方法 

以上所介绍的方法具有一个共同特点，它们不需要较高版本的内核支持，添加新的功能不需要重新编译内核或替代内核中的原有功能。当然，还有一些其它方法，可能会需要内核版本或重新编译内核等条件的支持，但同样能达到用户态和内核态交互这一目标，比如修改或添加新的系统调用，或利用sysfs，relayfs 等特殊的虚拟文件系统。这里不再一一介绍。

5 总结

本文主要解决了如何对内核态的函数接口进行测试，其中包括置入内核态代码以调用到内核API接口的方法，使测试程序从用户态进入内核态的方法，以及如何实现用户空间和内核空间的交互等。目前，已经基于上述方法实现了对压缩卡KAPI的直接测试，测试代码已经应用到压缩卡基本功能（压缩和解压）的测试，异常测试和压力测试。未来将会视需求实现或完善出更通用的，使用方式也更为灵活的内核态接口的测试工具。