Linux网络设备驱动—netlink

1.netlink的内核套接字建立

在用户层， socket ()函数用于建立 netlink 套接字，其中的协议类型应该也为 NETLINK_TEST 。内核空间建立此套接字的函数为：Netlink

netlink_kernel_create 是 Linux 内核中的一个函数，主要用于创建 Netlink 套接字，以便于内核与用户空间的通信。

 /* net: net指向所在的网络命名空间, 一般默认传入&init_net;  定义在  net_namespace.c(extern struct net init_net);unit：netlink协议类型cfg： cfg存放的是netlink内核配置参数*/
static inline struct sock *netlink_kernel_create(struct net *net, int unit, struct netlink_kernel_cfg *cfg);
​参数 unit ，是 netlink 协议类型，例如为 NETLINK_TEST
参数 cfg，存放的是netlink内核配置参数，包括主要的回调处理函数指针等

netlink_kernel_cfg这个结构的定义：

 /* optional Netlink kernel configurationparameters */struct netlink_kernel_cfg {unsigned int    groups; unsigned int    flags; /* input 回调函数，收到的消息在此函数中处理 */void       (*input)(struct sk_buff *skb);struct mutex    *cb_mutex;void       (*bind)(int group);bool       (*compare)(struct net *net, struct sock *sk);};

建立 netlink 套接字函数在成功的时候，返回一个 structure sock 指针类型的值，之后可以用这个值对 netlink 套接字进行处理；当返回值为 NULL 的时候，套接字建立失败了，需要进行资源的释放。

单播netlink_unicast()

int netlink_unicast(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, __u32 portid, int nonblock);ssk: netlink socket skb: skb buff 指针portid： 通信的端口号，对应用态的端口号nonblock：表示该函数是否为非阻塞，如果为1（MSG_DONTWAIT），
该函数将在没有接收缓存可利用时立即返回，而如果为0（MSG_WAITALL），
该函数在没有接收缓存可利用 定时睡眠

 多播netlink_broadcast()

int netlink_broadcast(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, __u32 portid,__u32 group, gfp_t allocation);ssk: 同上（对应netlink_kernel_create 返回值）、skb: 内核skb buffportid： 通信的端口号，对应用态的端口号group: 是所有目标多播组对应掩码的"OR"操作的合值。allocation: 指定内核内存分配方式，通常GFP_ATOMIC用于中断上下文，
而GFP_KERNEL用于其他场合。这个参数的存在是因为该API可能需要分配一个
或多个缓冲区来对多播消息进行clone

 nlmsg_hdr()获取netlink消息的头部指针nlmsg_new()分配一个新的netlink消息

struct sk_buff *nlmsg_new(size_t payload, gfp_t flags)payload : 分配的大小flags：进程上下文，可以睡眠：GFP_KERNEL进程上下文，不可以睡眠：GFP_ATOMIC中断处理程序：GFP_ATOMIC软中断：GFP_ATOMICTasklet：GFP_ATOMIC用于DMA的内存，可以睡眠：GFP_DMA | GFP_KERNEL用于DMA的内存，不可以睡眠：GFP_DMA |GFP_ATOMIC

向skb缓冲区中获取消息头空间并且初始化netlink消息头，入参中的第5个参数为netlink消息头的总空间。

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 struct sk_buf 结构体

用作套接字缓存，作为网络数据包的存放地点，使得协议栈中每个层都可以对数据进行操作，从而实现了数据包自底向上的传递。

struct  sk_buff
{struct  sk_buff *next;struct  sk_buff *prev;struct  sock *sock ; //struct sock是socket在网络层的表示，其中存放了网络层的信息unsigned  int  len; //表示当前协议数据包的长度。它包括主缓冲区中的数据长度(data指针指向它)和分片中的数据长度。unsigned  int  data_len;  //和len不同，data_len只计算分片中数据的长度__u16   mac_len ;  //数路链路层的头长度__u16   hdr_len ;  //writable header length of cloned skbunsigned  int  truesize ;  //socket buffer(套接字缓存区的大小)atomic_t users ;  //对当前的struct sk_buff结构体的引用次数；__u32   priority ;  //这个struct sk_buff结构体的优先级sk_buff_data_t transport_header ;  //传输层头部的偏移量sk_buff_data_t network_header ;    //网络层头部的偏移量sk_buff_data_t mac_header ;        //数据链路层头部的偏移量char  *data ;  //socket buffer中数据的起始位置；sk_buff_data_t tail ;  //socket buffer中数据的结束位置；char  *head ;  //socket buffer缓存区的起始位置；sk_buffer_data_t end ;  //socket buffer缓存区的终止位置；struct  net_device *dev;  //将要发送struct sk_buff结构体的网络设备或struct sk_buff的接收网络设备int  iif;   //网络设备的接口索引号；   struct  timeval tstamp ;  //用于存放接受的数据包的到达时间；__u8  local_df : 1 ,   //allow local fragmentaion;cloned   : 1 ,  // head may be cloned;__u8  pkt_type : 3 ,  //数据包的类型；fclone   : 2,   // struct sk_buff clone status   
}

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2. netlink 的应用层数据接收

当内核使用 netlink kernel_create （函数建立一个 NETLINK_TEST 类型的协议之后，当用户空间向内核空间通过之前的 netlink 套接字发送消息的时候， cfg 中函数注册的回调函数 input 会被调用，下面是一个 netlink_recv_msg 函数的实现代码：

static void netlink_recv_msg(struct sk_buff *__skb)
{struct nlmsghdr *nlhdr = NULL;struct sk_buff *skb = NULL;u8 *payload = NULL;u32 user_pid = 0;if (NULL == __skb){return;}skb = skb_get(__skb);if (NULL == skb){return;}//数据长度大于头长度if (skb->len >= NLMSG_SPACE(0)){//这个 user_pid 可以用来在内核回复消息时使用user_pid = nlhdr->nlmsg_pid;nlhdr = nlmsg_hdr(skb);switch (nlhdr->nlmsg_type){case 1:{//取出负载数据payload = (u8 *)NLMSG_DATA(nlhdr);//处理 type 为 1的数据break;}defaule:break;}kfree_skb(skb);
}

  nlmsg_put()

向skb缓冲区中获取消息头空间并且初始化netlink消息头，入参中的第5个参数为netlink消息头的总空间。

struct nlmsghdr *nlmsg_put(struct sk_buff *skb, u32 portid, u32 seq,int type, int payload, int flags)
portid：与 netlink消息头 中的 nlmsg_pid 对应
seq：与 netlink消息头 中的 nlmsg_seq 对应
type：与 netlink消息头 中的 nlmsg_type 对应
payload：与 netlink消息头 中的 nlmsg_len 对应
flags：与 netlink消息头 中的 nlmsg_flags 对应

3.netlink 的套接字关闭

关闭 netlink 套接字，使用 sock_release()函数来进行。主要进行内存等资源的释放，将一些指针进行重置的操作。函数的原型如下

void sock_release ( struct socket * sock );

netlink_kernel_create (）函数建立成功套接字的返回值为 struct *sock , sock_release()函数释放套接字时传入的参数是 struct *socket 类型，类型 struct *socket 是 struct *sock 的一个成员，所以可以使用如下方式来释放套接字：

 sock_release(nl_sk->socket);