Linux中与内核通信的Netlink机制（实例）


Netlink在2.6版本的内核中变化也是很大的，在最新的2.6.37内核中，其定义已经改成下面这种形式，传递的参数已经达到6个。其中第一个参数和mutex参数都是最新添加的。Mutex也可以为空。这里主要是关于内核空间中的netlink函数的使用。

extern struct sock *netlink_kernel_create(struct net *net,
                     int unit,unsigned int groups,
                     void (*input)(struct sk_buff *skb),
                     struct mutex *cb_mutex,
                     struct module *module);

  struct net是一个网络名字空间namespace，在不同的名字空间里面可以有自己的转发信息库，有自己的一套net_device等等。默认情况下都是使用 init_net这个全局变量，下面是内核中调用netlink_kernel_create()函数的一个示例。 在内核中，

audit_sock = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_AUDIT, 0,
                                      audit_receive, NULL, THIS_MODULE);

模块调用函数 netlink_unicast 来发送单播消息：

int netlink_unicast(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 pid, int nonblock)


    参数ssk为函数 netlink_kernel_create()返回的socket，参数skb存放消息，它的data字段指向要发送的netlink消息结构，而 skb的控制块保存了消息的地址信息，前面的宏NETLINK_CB(skb)就用于方便设置该控制块，参数pid为接收消息进程的pid，参数nonblock表示该函数是否为非阻塞，如果为1，该函数将在没有接收缓存可利用时立即返回，而如果为0，该函数在没有接收缓存可利用 定时睡眠。     netlink的内核实现在.c文件 net/core/af_netlink.c中，内核模块要想使用netlink，也必须包含头文件linux/netlink.h。内核使用 netlink需要专门的API，这完全不同于用户态应用对netlink的使用。如果用户需要增加新的netlink协议类型，必须通过修改 linux/netlink.h来实现，当然，目前的netlink实现已经包含了一个通用的协议类型NETLINK_GENERIC以方便用户使用，用户可以直接使用它而不必增加新的协议类型。前面讲到，为了增加新的netlink协议类型，用户仅需增加如下定义到linux/netlink.h就可以： 只要增加这个定义之后，用户就可以在内核的任何地方引用该协议。 在内核中，为了创建一个netlink socket用户需要调用如下函数：

extern struct sock *netlink_kernel_create(struct net *net,
                                     int unit,unsigned int groups,
                                     void (*input)(struct sk_buff *skb),
                                     struct mutex *cb_mutex,
                                     struct module *module);

struct net是一个网络名字空间namespace，在不同的名字空间里面可以有自己的转发信息库，有自己的一套net_device等等。默认情况下都是使用init_net这个全局变量

    参数unit表示netlink协议类型，如 NETLINK_MYTEST，参数input则为内核模块定义的netlink消息处理函数，当有消息到达这个netlink socket时，该input函数指针就会被引用。函数指针input的参数skb实际上就是函数netlink_kernel_create返回的 struct sock指针，sock实际是socket的一个内核表示数据结构，用户态应用创建的socket在内核中也会有一个struct sock结构来表示。

     函数input()会在发送进程执行sendmsg()时被调用，这样处理消息比较及时，但是，如果消息特别长时，这样处理将增加系统调用sendmsg()的执行时间，也就是说当用户的程序调用sendmsg ()函数时，如果input（）函数处理时间过长，也就是说input()函数不执行不完，用户程序调用的sendmsg()函数就不会返回。只有当内核空间中的input()函数返回时，用户调用的sendmsg()函数才会返回。对于这种情况，可以定义一个内核线程专门负责消息接收，而函数input 的工作只是唤醒该内核线程，这样sendmsg将很快返回。（这里网上的的说明）不过在查看Linux2.6.37版本的内核时并没有发现这种处理过程，一般都是按下面的方法进行处理。

这里注册的netlink协议为NETLINK_XFRM。

nlsk = netlink_kernel_create(net, NETLINK_XFRM, XFRMNLGRP_MAX,
                                 xfrm_netlink_rcv, NULL, THIS_MODULE);
 

static void xfrm_netlink_rcv(struct sk_buff *skb)
{
       mutex_lock(&xfrm_cfg_mutex);

       netlink_rcv_skb(skb, &xfrm_user_rcv_msg);
       mutex_unlock(&xfrm_cfg_mutex);
}
在netlink_rcv_skb()函数中进行接收处理。
 

int netlink_broadcast(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 pid,
                    u32 group, gfp_t allocation)


    前面的三个参数与 netlink_unicast相同，参数group为接收消息的多播组，该参数的每一个位代表一个多播组，因此如果发送给多个多播组，就把该参数设置为多个多播组组ID的位或。参数allocation为内核内存分配类型，一般地为GFP_ATOMIC或GFP_KERNEL，GFP_ATOMIC用于原子的上下文（即不可以睡眠），而GFP_KERNEL用于非原子上下文。

NETLINK_CB(skb).pid = 0;

NETLINK_CB(skb).dst_pid = 0;

NETLINK_CB(skb).dst_group = 1;

   字段pid表示消息发送者进程 ID，也即源地址，对于内核，它为 0， dst_pid 表示消息接收者进程 ID，也即目标地址，如果目标为组或内核，它设置为 0，否则 dst_group 表示目标组地址，如果它目标为某一进程或内核，dst_group 应当设置为 0。
  
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