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2009-11-02 23:03:15
Linux从 2.2开始支持PF_NETLINK 域的通讯方式，这个方式主要的用途是在Linux的内核空间和用户空间进行通讯。目前在网络上面关于netlink编程的中文资料很少，为了促进对 netlink编程的理解我编写了这篇文章，由于我对netlink的了解不是很透彻，特别是对于内核部分不是很熟悉，所以文章中肯定有很多错误的地方还
请大家指正。文章分下面几个部分进行讲述
netlink基础知识
我们在使用socket(2)的man手册时候可以找到man手册中有下面一行说明
PF_NETLINK Kernel
user interface device netlink(7)
在我们通过PF_NETLINK创建一个SOCKET以后表示我们期望同内核进行消息通讯。使用netlink(7)的手册可以看到关于PF_NETLINK的详细说明。
#include
#include
#include
netlink_socket = socket(PF_NETLINK, socket_type, netlink_family);
按照netlink的手册，socket_type可以取SOCK_RAW和SOCK_DGRAM，不过内核不区分这两个字段。netlink_family字段指定了我们期望的通讯协议，主要有：
后面我们会对每一个协议进行解释和说明.
nlmsghdr结构介绍
每一个发送给内核或者从内核介绍的报文都有一个相同的报文头，这个报文头的结构如下定义：
struct nlmsghdr
{
__u32 nlmsg_len; /* 包括报头在内的消息长度*/
__u16 nlmsg_type; /* 消息正文 */
__u16 nlmsg_flags; /* 附加标志*/
__u32 nlmsg_seq; /* 序列号*/
__u32 nlmsg_pid; /* 发送进程号 PID */
};
所有发送给内核或者内核的报文的第一部分都必须使用这个机构，后面跟随相应的内容。nlmsg_type为后面消息的内容个数，对于前面我们提到的不同通讯协议有着不同的消息类型。下面是三个通用的消息类型
附加的标志用于控制或者表示消息的其它信息，一些比较通用的标志是
解析nlmsghdr数据
为了获取netlink报文中数据的方便，netlink提供了下面几个宏进行数据的获取和解包操作
#include
#include
int NLMSG_ALIGN(size_t len);
int NLMSG_LENGTH(size_t len);
int NLMSG_SPACE(size_t len);
void *NLMSG_DATA(struct nlmsghdr *nlh);
struct nlmsghdr *NLMSG_NEXT(struct nlmsghdr *nlh, int len);
int NLMSG_OK(struct nlmsghdr *nlh, int len);
int NLMSG_PAYLOAD(struct nlmsghdr *nlh, int len);
NLMSG_ALIGN:
NLMSG_DATA:获取通讯报文中的数据
NLMSG_NEXT:获取下一个报文
NLMSG_OK:判断是否数据可以继续获取
NLMSG_PAYLOAD:获取数据的长度
在我们后面的实例中会介绍如何使用这几个宏。
sockaddr_nl结构介绍
在socket程序中，如果我们要求接收报文则要求调用bind，表示我们期望接收什么样的报文。对于netlink也一样，我们要求指定我们期望接收的地址信息，不过同传统的sockaddr不同，这个地方是一个sockaddr_nl的结构:
struct sockaddr_nl
{
sa_family_t nl_family; /* AF_NETLINK */
unsigned short nl_pad; /* 用来填充的字段，赋值为0 */
pid_t nl_pid; /* 进程标识号pid */
__u32 nl_groups; /* 多址广播组掩码*/
};
每一个 netlink 数据类都有一个32位广播分组，当对套接字调用 bind(2) 时， sockaddr_nl 中的 nl_groups 字段设置成所要侦听的广播组的位掩码。其默认值为 0，表示不接收任何广播,我们会在后面中看到如何使用这个广播组的例子。
· NETLINK_ROUTE协议介绍
netlink目前使用最广泛的是通过这个选项来获取网络设备或者网址的一些信息。在使用这个协议时候支持的类型有:
由于NETLINK_ROUTE支持的类型实在太多了，我们这个地方只重点介绍一下RTM_GETLINK这个类型，然后通过一个例子介绍如何同内核进行通讯。关于其它类型的用法大家可以参考rtnetlink(7)的man手册。
按照rtnetlink的说法，在获取设备信息的时候我们要求首先发送一个报文给内核表示我们的请求，这个报文的格式是1个nlmsghdr头部机构+1个ifinfomsg接口结构+多个rtattr属性机构。其中后面两个结构的定义是:
struct ifinfomsg
{
unsigned char ifi_family; /* AF_UNSPEC */
unsigned short ifi_type; /* Device type */
int ifi_index; /* Interface index */
unsigned int ifi_flags; /* Device flags */
unsigned int ifi_change; /* change mask */
};
struct rtattr
{
unsigned short rta_len; /* Length of option */
unsigned short rta_type; /* Type of option */
/* Data follows */
};
ifi_type:这个字段包含了硬件的类型,可以参考
ARPHRD_PPP PPP拨号
ARPHRD_LOOPBACK 环路设备
ifi_flags:这个字段包含了设备的一些标志，相应的值为: IFF_UP 接口正在运行.
IFF_BROADCAST 有效的广播地址集.
IFF_DEBUG 内部调试标志.
IFF_LOOPBACK 这是自环接口.
IFF_POINTOPOINT 这是点到点的链路接口.
IFF_RUNNING 资源已分配.
IFF_NOARP 无arp协议, 没有设置第二层目的地址.
IFF_PROMISC 接口为杂凑(promiscuous)模式.
IFF_NOTRAILERS 避免使用trailer .
IFF_ALLMULTI 接收所有组播(multicast)报文.
IFF_MASTER 主负载平衡群(bundle).
IFF_SLAVE 从负载平衡群(bundle).
IFF_MULTICAST 支持组播(multicast).
IFF_PORTSEL 可以通过ifmap选择介质(media)类型.
IFF_AUTOMEDIA 自动选择介质.
IFF_DYNAMIC 接口关闭时丢弃地址.
rta_type:这个字段指定属性的类型，相应的值为： IFLA_UNSPEC 后面的数据格式未指定
IFLA_ADDRESS 后面的数据是一个硬件地址
IFLA_BROADCAST 后面的数据是一个硬件广播地址
IFLA_IFNAME 后面的数据是一个char型的设备名称
IFLA_MTU unsigned int型的设备MTU值
IFLA_LINK int型的链路类型
IFLA_QDISC 字符串型的队列规则
IFLA_STATS struct net_device_stats型的设备信息
在我们接收和发送数据的时候为了我们获取属性的方便，rtnetlink提供了一个宏供我们取获取其中的结构，这些宏的定义为: #include
#include
#include
#include
int RTA_OK(struct rtattr *rta, int rtabuflen);
void *RTA_DATA(struct rtattr *rta);
unsigned int RTA_PAYLOAD(struct rtattr *rta);
struct rtattr *RTA_NEXT(struct rtattr *rta, unsigned int rtabuflen);
unsigned int RTA_LENGTH(unsigned int length);
unsigned int RTA_SPACE(unsigned int length);
· · NETLINK_ARPD 协议介绍
TODO:还没有找到资料
· NETLINK_ROUTE6 协议介绍
TODO:还没有找到资料
· NETLINK_IP6_FW 协议介绍
TODO:还没有找到资料
· NETLINK_DNRTMSG 协议介绍
TODO:还没有找到资料
· NETLINK_TAPBASE 协议介绍
TODO:还没有找到资料
· 参考资料
