netlink机制

一、netlink机制简介

　　netlink是一种基于网络的机制，允许在内核内部以及内核与用户之间进行通信。正式定义见RFC3549。手册见netlink(3)和netlink(7)。netlink(3)描述了内核中用于操作、访问、创建netlink数据报的宏。netlink(7)包含了netlink套接字的一般性信息，并给出了这里使用的数据结构的文档。

　　该机制不仅仅用于网络通信，更重要的用户是通用对象类型。

　　netlink机制比procfs或sysfs中文件想必有下列优势：

　　　　1. 任何一方都不需要轮询，如果使用文件传递状态消息，那么用户层需要不断的检查是否有新消息到达。

　　　　2. 系统调用和ioctl也能够从用户态向内核传递信息，但比简单的netlink连接更难与实现

　　　　3. 内核可以直接向用户层发送消息，无需用户层事先请求。使用文件也可以做到，但系统调用和ioctl是不可能的。

　　　　4. 除了简单的套接字，用户空间应用程序不需要使用其他东西来与内核交互。

二、数据结构

　　指定地址

　　类似于其他网络协议，每个netlink套接字都需要分配一个地址。struct sockaddr：

<netlink.h>

struct sockaddr_nl
{
     sa_family_t  nl_family;       /* AF_NETLINK *//*区分内核不同部分使用各个不同的netlink通道*/
     unsigned short nl_pad;        /* 0          *//**/
     __u32 nl_pid;                 /* 端口ID     *//*nl_pid此类套接字唯一标示符，对内核自身来讲，该字段始终是0，用户应用程序通常使用其线程组ID，不强求，可以是任何唯一值*/
     __u32 nl_groups;              /* 多播组掩码  *//*nl_groups是一个位图，属于该套接字所属的多播地址，如果不允许多播，该字段为0*/  
}；

　　消息格式

每个消息由两部分组成：首部和净荷。首部表示为struct nlmsghdr，而净荷可以是任意的。netlink消息的各部分，对齐到NLMSG_ALIGNTO(通常是4)字节边界。查询netlink(3)正确计算边界。一个消息的长度不应该超过一页，这样对内存分配的压力较小。

1 <netlink.h>
2 struct nlmsghdr
3 {
4      __u32 nlmsg_len;     /*消息长度，包含首部在内*/
5      __u32 nlmsg_type;    /*消息内容的类型*/
6      __u32 nlmsg_flags;   /*附加的标志*/
7      __u32 nlmsg_seq;     /*序列号*/
8      __u32 nlmsg_pid;     /*发送进程的端口ID*/
9 };

　　各种标志可以保存在nlmsg_flags，所有可能的值都在netlink.h中。主要关注两个标志：如果消息包含一个请求，要求执行某个特定的操作(而不是传输一些状态信息)，那么NLM_F_REQUEST将置位，而NLM_F_ACK要求在接收到上述消息并成功处理请求后发送一个确认消息。

　　nlmsg_seq包含一个序列号，表示一系列消息之间在时间上的前后关系。

二、编程接口

　　netlink套接字既可以从内核打开，也可以从用户层打开。前一种使用了netlink_kernel_create，在后一种情况下，将通过标准的网络编程接口出发netlink_ops的bind方法。

1 net/netlink/af_netlink.c
2 struct sock *
3 netlink_kernel_create(struct net *net, int unit, unsigned int groups, 
                        void  (*input)(struct sk_buff *skb),
                        struct mutex *cb_mutex, struct module *module);

net表示网络命名空间，unit制定所属协议族成员，而input是一个回调函数，在数据到达该套接字将调用input。如果对input指定了NULL指针，那么套接字将只能从内核向用户层传输数据，发过来就不行了。

 1 kernel/audit.c
 2 
 3 static void audit_receive_skb(struct sk_buff *skb)
 4 {
 5      int err;
 6      u32 rlen;
 7      struct nlmsghdr *nlh;
 8 
 9      while(skb->len >= NLMSG_SPACE(0))
10      {
11            nlh = nlmsg_hdr(skb);
12            ……
13            rlen = NLMSG_ALIGN(nlh->nlmsg_len);
14            ……
15            if((err = audit_receive_msg(skb, nlh)))
16            {
17                   netlink_ack(skb, nlh, err);
18             }
19             else if (nlh->nlmsg_flags & NLM_F_ACK)
20                    netlink_ack(skb, nlh, 0);
21             skb_pull(skb, rlen);
22       }
24 }

netlink机制

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