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news 2025/10/30 13:53:20

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在Linux常常需要对网口和USB等外设接口进行插拔检测，从而执行部分初始化操作。下面简要介绍Linux的Netlink机制，并在C程序中使用Linux的Netlink机制完成网口和USB口插拔检测。

Netlink 是 Linux 内核与用户空间进程通信的一种机制，主要用于内核模块和用户程序之间的数据传输。它比传统的通信方式（如 ioctl、procfs、sysfs）更灵活高效。
一、主要特点
双向通信：支持内核与用户空间的双向数据传输。
多协议支持：通过不同的协议类型（如 NETLINK_ROUTE、NETLINK_SOCK_DIAG）满足多种通信需求。
多播支持：允许一个消息同时发送给多个接收者。
异步通信：支持异步消息传递，适合事件驱动场景。
二、使用场景
网络配置：如 iproute2 工具通过 Netlink 配置网络接口和路由。
防火墙和策略路由：如 iptables 和 nftables 使用 Netlink 配置规则。
设备管理：如 udev 通过 Netlink 监控设备事件。
三、基本使用步骤
1.创建套接字：用户空间使用 socket() 创建 Netlink 套接字。

int sock_fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_ROUTE);

2.绑定地址：绑定 Netlink 地址。

struct sockaddr_nl addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.nl_family = AF_NETLINK;
addr.nl_pid = getpid(); // 通常使用进程ID
bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

3.发送和接收消息：使用 sendmsg() 和 recvmsg() 进行消息传递。
4.处理消息：解析和处理接收到的消息。

Demo1：使用Netlink实现网口热插拔。（ZYNQ-7020平台，linux内核为4.19）


#include <sys/socket.h>
#include <linux/if.h>
#include <linux/rtnetlink.h>
#include <linux/netlink.h>
typedef void (*network_status_callback)(char *eth_name,int status) ;
void network_link_monitor(network_status_callback arg)
{int sock;int ret;struct sockaddr_nl sa;int len=4096;char buf[4096]={0};struct nlmsghdr *nh;struct ifinfomsg  *ifinfo;struct rtattr *attr;network_status_callback nm=arg;int i;memset(&sa,0,sizeof(sa));sa.nl_family=AF_NETLINK;sa.nl_groups=RTNLGRP_LINK;//sa.nl_pid=getpid();//创建套接字和绑定Netlink地址，这里使用NETLINK_ROUTEsock=socket(AF_NETLINK,SOCK_RAW,NETLINK_ROUTE);if(sock<0)printf("socket err %d\n",__LINE__);setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,&len,sizeof(len));if(bind(sock,(struct sockaddr*)&sa,sizeof(sa))<0)printf("bind err %d\n",__LINE__);//阻塞接收内核的Netlink消息，可根据应用需求使用非阻塞IO读while((ret=read(sock,buf,sizeof(buf)))>0){for(nh=(struct nlmsghdr*)buf;NLMSG_OK(nh,ret);nh=NLMSG_NEXT(nh,ret)){//解析和处理接收到的内核消息if(nh->nlmsg_type==NLMSG_DONE)break;else if(nh->nlmsg_type==NLMSG_ERROR){printf("read err %d\n",__LINE__);return ;}else if (nh->nlmsg_type!=RTM_NEWLINK){printf("nlmsg_type err %d\n",__LINE__);continue;}ifinfo=NLMSG_DATA(nh);//printf("%u : %s \n",ifinfo->ifi_index,(ifinfo->ifi_flags&IFF_LOWER_UP)?"UP":"DOWN");attr=(struct rtattr*)(((char*)nh)+NLMSG_SPACE(sizeof(*ifinfo)));len=nh->nlmsg_len-NLMSG_SPACE(sizeof(*ifinfo));for(;RTA_OK(attr,len);attr=RTA_NEXT(attr,len)){if(attr->rta_type==IFLA_IFNAME){//执行热插拔检测回调函数//printf("%s : %s\n",(char*)RTA_DATA(attr),(ifinfo->ifi_flags&IFF_LOWER_UP)?"up":"down");if(ifinfo->ifi_flags&IFF_LOWER_UP)nm((char*)RTA_DATA(attr),LINK_UP);elsenm((char*)RTA_DATA(attr),LINK_DOWN);break;}}}}
}/*
网络插拔检测回调
*/
void monitor_callback(char *eth_name,int status)//status--1 up
{printf("%s %s\n",eth_name,status?"up":"down");
}int main()
{printf("net test\n");network_link_monitor(monitor_callback);while(1)sleep(1);    return 0;
}

编译Demo生成net_test拷贝到板子上
测试结果：重复插拔网口可看到内核打印信息和应用程序打印网口up和down信息
在这里插入图片描述
Demo2：使用Netlink实现USB口热插拔。（ZYNQ-7020平台，linux内核为4.19）

static void usb_host_thread(void *arg)
{char rcv_buf[32]={0};int link_status=0;int ret=0;//判断USB口初始拔插状态ret=usb_exec(USB_HOST_CMD);if(ret==0)link_status=1;elselink_status=0;struct sockaddr_nl client;struct timeval tv;int CppLive,rcvlen;fd_set fds;int buffersize=1024;//创建套接字和绑定Netlink地址，这里使用NETLINK_KOBJECT_UEVENTCppLive=socket(AF_NETLINK,SOCK_RAW,NETLINK_KOBJECT_UEVENT);if(CppLive<0){printf("socket err %d\n",__LINE__);return;}memset(&client,0,sizeof(client));client.nl_family=AF_NETLINK;//client.nl_pid=getpid();client.nl_groups=1;setsockopt(CppLive,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,&buffersize,sizeof(buffersize));bind(CppLive,(struct sockaddr*)&client,sizeof(client));while(1){char buf[2048]={0};/*FD_ZERO(&fds);FD_SET(CppLive,&fds);tv.tv_sec=0;tv.tv_usec=100 * 1000;ret=select(CppLive+1,&fds,NULL,NULL,&tv);if(ret<0){printf("select err %d\n",__LINE__);continue;}if(!(ret>0 && FD_ISSET(CppLive, &fds))){printf("select err %d\n",__LINE__);continue;}*/  //阻塞接收内核的Netlink消息，可根据应用需求使用非阻塞IO读rcvlen=recv(CppLive,buf,sizeof(buf),0);if(rcvlen > 0){//解析和处理接收到的内核消息//printf("%s\n",buf);if(strstr(buf,"add")!=NULL){if(link_status==0){((void (*)(int))arg)(1);}link_status=1;}else if(strstr(buf,"remove")!=NULL){if(link_status==1){((void (*)(int))arg)(0);}link_status=0;}}}}void callback(int status)
{if(status==1)printf("usb host up\n");if(status==0)printf("usb host down\n");
}int main()
{printf("usb test\n");usb_host_monitor(callback);while(1)sleep(1);    return 0;
}