GENERIC NETLINK 介绍及使用

    GENERIC NETLINK 介绍及使用

--lvyilong316

       之前一篇博文讲述了Netlink如何使用，当时我们是自己定义了一种协议NETLINK_TEST进行用户进程和内核的通信，这篇文章就讲一下如何使用内核为我们提供的NETLINK_GENERIC进行通信。

    如果把Netlink协议比作IP层，那么NETLINK_GENERIC可以比作UDP这一层。它们的具体关系如图1。

图1

图中NETLINK_GENERIC协议作为Netlink层的payload，当然NETLINK_GENERIC作为一个上层协议，也拥有自己的头部（图中的Family头部）和payload（图中的Family payload）。我们用户要填写的就是图中的Family payload，但是这个Family payload也是要有一定规则和格式的。

首先，Family payload同样由头部和payload构成，即图中的User msg和Msg payload，但是User msg不是必须的，可以没有，只是预留给特殊的用户需求。

其次，Msg payload也需要遵循一定格式，即TLV（Type、Length、Value），不过这并不是NETLINK_GENERIC的特殊要求，其实Netlink协议的数据部分都是这个格式。每个TLV我们称之为一个Attr。

1. 相关概念及数据结构

1.1 genlmsghdr

这是NETLINK_GENERIC的头部结构，即图1中的family头部。

struct genlmsghdr {
        __u8    cmd; //命令，下文介绍genl_ops时再介绍
        __u8    version; //版本号
        __u16  reserved; //保留字段
};

为了更好的理解NETLINK_GENERIC用到的相关字段，以及genlmsghdr的位置，我们画出NETLINK_GENERIC报文的详细格式。如图2.

图2

1.2 family

     一个family即相当于我们的一个UDP addr，规定了我们一个连接的一些信息，用以区别不同的连接。Family通过向genl控制器请求获得，至于什么是genl控制器，这个用户不用关心，对使用者是透明的。genl family的结构体如下： 

struct genl_family {
unsigned int id;
unsigned int hdrsize;
char name[GENL_NAMSIZ];
unsigned int version;
unsigned int maxattr;
struct nlattr **attrbuf;
struct list_head   ops_list;
struct list_head   family_list;
 };

对此结构体元素具体解释如下： 

（1） id: family id。用于标识一个family，当新注册一个family的时候，应该用GENL_ID_GENERATE宏(0x0)，表示请控制器自动为family分配的一个id。0x00保留供genl控制器使用，其实就是GENL_ID_GENERATE。 （这个和我们Netlink头部中的pid不同，对比图2可以看出family id 其实就是netlink 头部的type字段）

（2） hdrsize: 用户自定议头部长度。即图1中User Msg的长度。如果没有用户自定义头部，这个值被赋为0。 

（3） version: 版本号，一般填1即可。 

（4） name:  family名，要求不同的family使用不同的名字。以便控制器进行正确的查找。 

（5） maxattr：genl使用netlink标准的attr来传输数据。此字段定义了最大attr类型数。（注意：不是一次传输多少个attr，而是一共有多少种attr，因此，这个值可以被设为0，为0代表不区分所收到的数据的attr type）。在接收数据时，可以根据attr type，获得指定的attr type的数据在整体数据中的位置。 

（6） struct nlattr **attrbuf 

（7） struct list_head ops_list 

（8） struct list_head family_list 

以上的三个字段为私有字段，由系统自动配置，开发者不需要做配置。

    好了，介绍完family后这个family结构的主要作用就比较清晰了，family就是描述我们将要如何使用NETLINK_GENERIC的payload，以及确定Netlink头部的type信息和genl netlink头部的version信息，你也可以理解为如何定义在NETLINK_GENERIC之上的一种协议。

1.3 genl_ops 结构体 

    首先说下这个结构体的作用，从名字也能看出这是一个操作（operation），下面使用operation和genl_ops的含义相同。对什么的操作呢？当然是对我们的发送的用户数据了，其实就是定义当我们收到数据该怎么处理的动作。可以理解为回调函数（成员doit就是）。但是为什么要封装成一个结构，因为NETLINK_GENERIC对回调动作提供了更加细粒度的控制。从图2中我们可以看到，NETLINK_GENERIC消息中在family head中有cmd字段，这个字段就是提供给用户对不通cmd的消息采取不同的操作（operation）用的。NETLINK_GENERIC提供更细粒度的报文回调操作还不仅体现在cmd字段。我们之前说了用户数据是由attr组成的，那么这里genl_ops就能够再调用回调函数前对各个attr进行过滤，这是通过其policy字段完成的。下面我们看详细定义。

struct genl_ops {
 u8  cmd;
 unsigned int flags;
 struct nla_policy *policy;
 int (*doit)(structsk_buff*skb, struct genl_info *info);
 int (*dumpit)(structsk_buff*skb, struct netlink_callback *cb);
 struct  list_head  ops_list;
};

（1） cmd: 命令名。用于识别各genl_ops，根据数据包中的cmd字段会调用同名的operation处理。

（2） flag: 各种设置属性，以“或”连接。在需要admin特权级别时，使用GENL_ADMIN_PERM。

（3） policy：定义了attr规则。如果此指针非空，genl在触发事件处理程序之前，会使用这个字段来对帧中的attr做校验（见nlmsg_parse函数）。该字段可以为空，表示在触发事件处理程序之前，不做校验。 policy是一个struct nla_policy的数组。struct nla_policy结构体表示如下： 

struct nla_policy
{
   u16    type;
   u16 len;
};

        其中，type字段表示attr中的数据类型，这里一定不要搞混，这里的type和attr中的type可不是一回事，attr中的type是用户自己定义的类型，只有用户自己能够理解。而这里的type是attr中的value中内容的类型。   可被配置为： 

1) NLA_UNSPEC--未定义 ；

2) NLA_U8, NLA_U16, NLA_U32, NLA_U64为8bits, 16bits, 32bits, 64bits的无符号整型 ；

3) NLA_STRING--字符串 ；

4) NLA_NUL_STRING--空终止符字符串 

5) NLA_NESTED--attr流 ；

     len字段的意思是：如果在type字段配置的是字符串有关的值，要把len设置为字符串的最大长度（不包含结尾的'\0'）。如果type字段未设置或被设置为NLA_UNSPEC，那么这里要设置为attr的payload部分的长度。 

（4） doit：这是一个回调函数。在generic netlink收到数据时触发，运行在进程上下文。doit传入两个参数，skb为触发此回调函数的socket buffer。第二个参数是一个genl_info结构体，当内核调用回调函数时这个结构体会被填充，定义如下：

struct genl_info
{
 u32  snd_seq;
 u32 snd_pid;
 struct nlmsghdr *nlhdr;
 struct genlmsghdr *genlhdr;
 void *userhdr;
struct nlattr ** attrs;
};

1) snd_seq：发送序号；

2) snd_pid：发送客户端的PID  ；

3) nlhdr：netlink header的指针；

4) genlmsghdr：genl头部的指针（即family头部）；

5) userhdr：用户自定义头部指针；

6) attrs：attrs，如果定义了genl_ops->policy，这里的attrs是被policy过滤以后的结果。在完成了操作以后，如果执行正确，返回0；否则，返回一个负数。负数的返回值会触发NLMSG_ERROR消息。当genl_ops的flag标志被添加了NLMSG_ERROR时，即使doit返回0，也会触发NLMSG_ERROR消息；

（5） dumpit；这是一个回调函数，当genl_ops的flag标志被添加了NLM_F_DUMP以后，每次收到genl消息即会回触发这个函数。dumpit与doit的区别是:dumpit的第一个参数skb不会携带从客户端发来的数据。相反地，开发者应该在skb中填入需要传给客户端的数据，然后，并skb的数据长度（可以用skb->len）return。skb中携带的数据会被自动送到客户端。只要dumpit的返回值大于0，dumpit函数就会再次被调用，并被要求在skb中填入数据。当服务端没有数据要传给客户端时，dumpit要返回0。如果函数中出错，要求返回一个负值。关于doit和dumpit的触发过程，可以查看源码中的genl_rcv_msg函数。

6) ops_list；为私有字段，由系统自动配置，开发者不需要做配置。

介绍完这些数据结构，我们总体看一下genl netlink协议由里到外的数据格式，以及于不同结构和操作函数的关系，如图3所示。

图3

2. 客户端服务端操作流程

服务端的操作步骤如图4所示。

图4

客户端的操作路程如图5所示

图5

3. 服务端操作

3.1为注册family做准备

预定义attr类型

/* attribute type */
  enum {
        EXMPL_A_UNSPEC,
        EXMPL_A_MSG,
        __EXMPL_A_MAX,
  };
#define EXMPL_A_MAX (__EXMPL_A_MAX - 1)

   我们消息要使用的类型，我们仅仅使用EXMPL_A_MSG这一个消息EXMPL_A_MAX代表消息类型的个数。

3.2 为注册operation做准备

1. 定义cmd类型

enum {
        EXMPL_C_UNSPEC,
        EXMPL_C_ECHO,
        __EXMPL_C_ECHO,
  };
#define EXMPL_C_MAX (__EXMPL_C_MAX - 1)

     我们只使用EXMPL_C_ECHO这一种命令，EXMPL_C_MAX为cmd的种类个数。

2. 定义policy

     要提供给operation用的是一个policy数组，数组的个数要是我们之前定义的attr的数量，为什么呢？因为要对每个attr对应提供的policy。那attr和policy怎么对应起来呢？答案是通过下标，假如有attr A，则其对应的policy即为policys[A]，所以我们定义的policy数组如下：

static struct nla_policy exmpl_genl_policy[EXMPL_A_MAX + 1] = {
        [EXMPL_A_MSG] = { .type = NLA_NUL_STRING },
  };

（可以根据attr和policy的对应关系想一下为什么policy数组的大小要设置为“attr个数+1”）

3.3 定义family

static struct genl_family exmpl_gnl_family = {
       .id = GENL_ID_GENERATE, //标示我们要控制器给我们分配
       .hdrsize = 0, //我们不需要用户数据头部
       .name = "myfamily", //我们的family名字
       .version = 1,
       .maxattr = EXMPL_A_MAX, //在我们的协议中可能用到的消息类型数
  };

3.4 定义operation

struct genl_ops exmpl_gnl_ops_echo = {
        .cmd = EXMPL_C_ECHO, //我们只关心cmd为EXMPL_C_ECHO的消息
        .flags = 0,
        .policy = exmpl_genl_policy,
        .doit = genl_recv_doit, //后面回调函数详细分析
        .dumpit = NULL,
  };

3.5 注册family

state = genl_register_family(&exmpl_gnl_family);

3.6 注册operation

state = genl_register_ops(&exmpl_gnl_family, &exmpl_gnl_ops_echo);

3.7 定义回调函数

    下面需要定义genl_ops结构中的doit回调函数。我们的回调函数主要做的就是将客户端传来的数据打印出来，并向客户端回发一个字符串。所以回调函数的重点就是如何根据genl netlink报文的格式收到的客户端信息进行解析，以及如何构造回发报文。参考图3，下面程序并不难理解。

int genl_recv_doit(struct sk_buff *skb, struct genl_info *info)
{
    struct nlmsghdr *nlhdr;
    struct genlmsghdr *genlhdr;
    struct nlattr *nla;
    int len;
    char* str;
    char* data = "I am from kernel!"; //要回发给客户端的数据
    int state = 0;
    nlhdr = nlmsg_hdr(skb); //获取netlink首部
    genlhdr = nlmsg_data(nlhdr); //获取genl netlink首部
    nla = genlmsg_data(genlhdr); //获取genl_netlink的payload
    printk ("received\n");
    str = (char *)NLA_DATA(nla); //用户数据是一个attr，我们要获取其value
    printk("%s\n",str);
    len = stringlength(data);
    //向客户端回发数据
    if ( (state = genl_msg_send_to_user(data, len, nlhdr->nlmsg_pid)) <0 )
    {
        printk(KERN_ERR "genl_msg_send_to_user error!");
        return 1;
    }
    return 0;
}

   注意，这里我们并没有用genl_info结构中的信息，genl_info中包含了很多系统为我们已经解析填充过的报文字段，祥见genl_info结构的定义，其中获取payload中的attr可以直接通过genl_info获取，但是我们还是选择从最原始的报文一段段的解析获取，就是为了让大家更加了解报文的结构。

另外需要特别提醒的是接收回调函数同Netlink回调函数一样，用户发往内核是同步的，这个回调函数执行结束用户态的发送函数才能够返回。

在一个注意回发给用户的pid一定不要错了，要是从Netlink消息头中获取的pid，其含义在之前Netlink博文中已经介绍过了。

   下面看回发客户端的函数：

int genl_msg_send_to_user(void *data, int len, pid_t pid)
{
    struct sk_buff *skb;
    size_t size;
    void *head;
    int rc;
    printk("begin send to user\n");
    size = nla_total_size(len); /* total length of attribute including padding */
    //构造netlink头部和genl netlink头部
    rc = genl_msg_prepare_usr_msg(EXMPL_C_ECHO, size, pid, &skb);
    printk("genl_msg_prepare_usr_msg\n");
    if (rc) {
        return rc;
    }
    //构造genl netlink的payload
    rc = genl_msg_mk_usr_msg(skb, EXMPL_A_MSG, data, len);
    printk("genl_msg_mk_usr_msg\n");
    if (rc) {
        kfree_skb(skb);
        return rc;
   }
    rc = genlmsg_unicast(&init_net, skb, pid); //向客户端回发数据
    printk("send end....\n");
    if (rc < 0) {
        return rc;
    }
    return 0;
}

三个参数的含义分别为data: 发送数据缓存，len: 数据长度，单位：byte，pid: 发送到的客户端pid。这个函数的重点就是构造回发的数据包，这个构造过程通过两个函数完成。具体如下：

static inline int genl_msg_prepare_usr_msg(u8 cmd, size_t size, pid_t pid, struct sk_buff **skbp)
{
    struct sk_buff *skb;
    /* create a new netlink msg */
    skb = genlmsg_new(size, GFP_KERNEL);
    if (skb == NULL) {
        return -ENOMEM;
    }
    /* Add a new netlink message to an skb */
    genlmsg_put(skb, pid, 0, &exmpl_gnl_family, 0, cmd);
    *skbp = skb;
    return 0;
}

    参数含义分别为：cmd : genl_ops的cmd，pid：客户端的pid； size : gen_netlink用户数据的长度（包括用户定义的首部），这个函数主要用来构造netlink的头部以及genl netlink的头部，以及给用户payload分配空间。需要前两个参数，是因为这两个字段要填充到报文中，见图2，最后一个参数用来分配空间。

static inline int genl_msg_mk_usr_msg(struct sk_buff *skb, int type, void *data, int len)
{
    int rc;
    /* add a netlink attribute to a socket buffer */
    if ((rc = nla_put(skb, type, len, data)) != 0) {
        return rc;
    }
    return 0;
}

这个函数主要用来填充用户数据，由于用户数据是一个attr结构（TLV），所以后三个参数分别就是type、value和length。

4. 客户端操作

4.1 创建socket

sock_fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_GENERIC);

4.2 bind socket

struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
// To prepare binding
memset(&src_addr, 0, sizeof(src_addr));
src_addr.nl_family = AF_NETLINK;
src_addr.nl_pid = 1234; //我们选用的pid
src_addr.nl_groups = 0;
//Bind
retval = bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&src_addr, sizeof(src_addr));

4.3 获取family id

family_id = genl_get_family_id(sock_fd ,"myfamily");

    其中myfamily是我们之前再服务端注册的family name。genl_get_family_id的定义如下：

static int genl_get_family_id(int sock_fd, char *family_name)
{
    msgtemplate_t ans;
    int id, rc;
    struct nlattr *na;
    int rep_len;
    //通过发送genl netlink消息获取family id
    rc = genl_send_msg(sock_fd, GENL_ID_CTRL, 0, CTRL_CMD_GETFAMILY, 1,
                    CTRL_ATTR_FAMILY_NAME, (void *)family_name,
                    strlen(family_name)+1);
    //接收返回消息，其中含有family id
    rep_len = recv(sock_fd, &ans, sizeof(ans), 0);
    if (rep_len < 0) {
        return 1;
    }
if (ans.nlh.nlmsg_type == NLMSG_ERROR || !NLMSG_OK((&ans.nlh), rep_len))
{
        return 1;
    }
    na = (struct nlattr *) GENLMSG_DATA(&ans);
    na = (struct nlattr *) ((char *) na + NLA_ALIGN(na->nla_len));
    if (na->nla_type == CTRL_ATTR_FAMILY_ID) {
        id = *(__u16 *) NLA_DATA(na);
    } else {
        id = 0;
    }
    return id;
}

    由于family id的获取也是需要发送genl netlink消息获取的，所以我们使用稍后发送genl netlink数据同样的函数。只是这里不是向服务端发送消息，而是向控制器发送。

    这个函数用到的msgtemplate_t是我们自己定义的一个对Netlink和genl netlink头部的封装，定义如下：

typedef struct msgtemplate {
    struct nlmsghdr nlh;
    struct genlmsghdr gnlh;
    char data[MAX_MSG_SIZE];
} msgtemplate_t;

4.4 向服务端发送消息

    这个函数的参数比较多，不过并不难理解，可以想一下假如自己写这么一个函数需要什么信息。首先，用户发送的是一个attr，所以肯定需要用户数据的type、length、value；其次对比图2中genl netlink消息的格式，我们需要填写pid、type（family id）、cmd（genl_ops.cmd）、version（family.version）；最后发送消息当然还需要socket。所以所需参数就是如下这些：

1) sock_fd: 客户端socket

2) family_id: family id

3) nlmsg_pid: 客户端pid

4) genl_cmd: 命令类型

5) genl_version: genl版本号

6) nla_type: netlink attr类型

7) nla_data: 发送的数据

8) nla_len: 发送数据长度

int genl_send_msg(int sock_fd, u_int16_t family_id, u_int32_t nlmsg_pid,
        u_int8_t genl_cmd, u_int8_t genl_version, u_int16_t nla_type,
        void *nla_data, int nla_len)
{
    struct nlattr *na;
    struct sockaddr_nl dst_addr;
    int r, buflen;
    char *buf;
    msgtemplate_t msg;
    //0保留给控制器使用，其实就是GENL_ID_GENERATE，注册family才要
    if (family_id == 0) {
        return 0;
    }
    //构造netlink头部
    msg.nlh.nlmsg_len = NLMSG_LENGTH(GENL_HDRLEN);
    msg.nlh.nlmsg_type = family_id;
    //如果消息中有NLM_F_REQUEST标记位，说明这是一个请求消息。所有从用户空间到内核空间的消息都要设置该位，否则内核将向用户返回一个EINVAL无效参数的错误
    msg.nlh.nlmsg_flags = NLM_F_REQUEST;
    msg.nlh.nlmsg_seq = 0;
    msg.nlh.nlmsg_pid = nlmsg_pid;
    //构造genl_netlink头部
    msg.gnlh.cmd = genl_cmd;
    msg.gnlh.version = genl_version;
    na = (struct nlattr *) GENLMSG_DATA(&msg);
    na->nla_type = nla_type;
    na->nla_len = nla_len + 1 + NLA_HDRLEN;
    memcpy(NLA_DATA(na), nla_data, nla_len);
    msg.nlh.nlmsg_len += NLMSG_ALIGN(na->nla_len);
    buf = (char *) &msg;
    buflen = msg.nlh.nlmsg_len ;
    //构造目的地址
    memset(&dst_addr, 0, sizeof(dst_addr));
    dst_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    dst_addr.nl_pid = 0; //向内核发送，目的pid为0
    dst_addr.nl_groups = 0; //单播
    while ((r = sendto(sock_fd, buf, buflen, 0, (struct sockaddr *) &dst_addr
            , sizeof(dst_addr))) < buflen) {
        if (r > 0) {
            buf += r;
            buflen -= r;
        } else if (errno != EAGAIN) {
            return -1;
        }
    }
    return 0;
}

   其实函数的关机问题还是如何去构造genl netlink格式的报文。

4.5 从服务端接收消息

    有的人可能一直对这个family id再报文中的作用比较疑惑，也就是Netlink头部的type字段，在这个函数中就能比较清晰的看出其作用了。其实如果把pid比作ip地址的话，那么family就可以看作是端口号。设想一下我们的用户进程使用pid为1234向内核发送了一个消息，然后等待接收。这时内核恰好有一个服务使用其他Netlink协议，比如自己定义的NETLINK_TEST也向pid为1234发送一个消息，我们的进程能收到吗？答案是肯定的，那我们怎么过滤这些其他协议的消息呢？这就是通过消息中的type字段。

void genl_rcv_msg(int family_id, int sock_fd, char *buf)
{
    int ret;
    struct msgtemplate msg;
    struct nlattr *na;
    ret = recv(sock_fd, &msg, sizeof(msg), 0);
    if (ret < 0) {
        return;
    }
    printf("received length %d\n", ret);
    if (msg.nlh.nlmsg_type == NLMSG_ERROR || !NLMSG_OK((&msg.nlh), ret)) {
        return ;
    }
    //检验一下是不是我们需要的
    if (msg.nlh.nlmsg_type == family_id && family_id != 0) {
        na = (struct nlattr *) GENLMSG_DATA(&msg);
        strcpy(buf,(char *)NLA_DATA(na));
    }
}

最后附上这个genl netlink的完整例子代码。

5. Kernel代码(server)

#include <linux/module.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/time.h>
#include <linux/types.h>
#include <net/sock.h>
#include <net/genetlink.h>
#define MAXLEN 256
#define NLA_DATA(na) ((void *)((char *)(na) + NLA_HDRLEN))
  /* attribute type */
  enum {
        EXMPL_A_UNSPEC,
        EXMPL_A_MSG,
        __EXMPL_A_MAX,
  };
#define EXMPL_A_MAX (__EXMPL_A_MAX - 1)
  /* commands */
  enum {
        EXMPL_C_UNSPEC,
        EXMPL_C_ECHO,
        __EXMPL_C_ECHO,
  };
#define EXMPL_C_MAX (__EXMPL_C_MAX - 1)

int stringlength(char *s);
int genl_recv_doit(struct sk_buff *skb, struct genl_info *info);
static inline int genl_msg_prepare_usr_msg(u8 cmd, size_t size, pid_t pid, struct sk_buff **skbp);
static inline int genl_msg_mk_usr_msg(struct sk_buff *skb, int type, void *data, int len);
int genl_msg_send_to_user(void *data, int len, pid_t pid);

 static struct genl_family exmpl_gnl_family = {
       .id = GENL_ID_GENERATE,
       .hdrsize = 0,
       .name = "myfamily",
       .version = 1,
       .maxattr = EXMPL_A_MAX,
  };
  /* attribute policy */
  static struct nla_policy exmpl_genl_policy[EXMPL_A_MAX + 1] = {
        [EXMPL_A_MSG] = { .type = NLA_NUL_STRING },
  };
  /* operation definition */
  struct genl_ops exmpl_gnl_ops_echo = {
        .cmd = EXMPL_C_ECHO,
        .flags = 0,
        .policy = exmpl_genl_policy,
        .doit = genl_recv_doit,
        .dumpit = NULL,
  };

int stringlength(char *s)
{
    int slen = 0;
    for(; *s; s++)
    {
        slen++;
    }
    return slen;
}

/*
* genl_msg_prepare_usr_msg : 构建netlink及gennetlink首部
* @cmd : genl_ops的cmd
* @size : gen_netlink用户数据的长度（包括用户定义的首部）
*/
static inline int genl_msg_prepare_usr_msg(u8 cmd, size_t size, pid_t pid, struct sk_buff **skbp)
{
    struct sk_buff *skb;
    /* create a new netlink msg */
    skb = genlmsg_new(size, GFP_KERNEL);
    if (skb == NULL) {
        return -ENOMEM;
    }
    /* Add a new netlink message to an skb */
    genlmsg_put(skb, pid, 0, &exmpl_gnl_family, 0, cmd);
    *skbp = skb;
    return 0;
}

/*
* 添加用户数据，及添加一个netlink addribute
*@type : nlattr的type
*@len : nlattr中的len
*@data : 用户数据
*/
static inline int genl_msg_mk_usr_msg(struct sk_buff *skb, int type, void *data, int len)
{
    int rc;
    /* add a netlink attribute to a socket buffer */
    if ((rc = nla_put(skb, type, len, data)) != 0) {
        return rc;
    }
    return 0;
}

/**
* genl_msg_send_to_user - 通过generic netlink发送数据到netlink
*
* @data: 发送数据缓存
* @len: 数据长度 单位：byte
* @pid: 发送到的客户端pid
*/
int genl_msg_send_to_user(void *data, int len, pid_t pid)
{
    struct sk_buff *skb;
    size_t size;
    void *head;
    int rc;
    printk("begin send to user\n");
    size = nla_total_size(len); /* total length of attribute including padding */
    rc = genl_msg_prepare_usr_msg(EXMPL_C_ECHO, size, pid, &skb);
    printk("genl_msg_prepare_usr_msg\n");
    if (rc) {
        return rc;
    }
    rc = genl_msg_mk_usr_msg(skb, EXMPL_A_MSG, data, len);
    printk("genl_msg_mk_usr_msg\n");
    if (rc) {
        kfree_skb(skb);
        return rc;
   }
    printk("pid :%d",pid);
    rc = genlmsg_unicast(&init_net, skb, pid);
    printk("send end....\n");
    if (rc < 0) {
        return rc;
    }
    return 0;
}

int genl_recv_doit(struct sk_buff *skb, struct genl_info *info)
{
    struct nlmsghdr *nlhdr;
    struct genlmsghdr *genlhdr;
    struct nlattr *nla;
    int len;
    char* str;
    char* data = "I am from kernel!";
    int state = 0;
    nlhdr = nlmsg_hdr(skb);
    genlhdr = nlmsg_data(nlhdr);
    nla = genlmsg_data(genlhdr);
    printk ("received\n");
    str = (char *)NLA_DATA(nla);
    printk("%s\n",str);
    len = stringlength(data);
    if ( (state = genl_msg_send_to_user(data, len, nlhdr->nlmsg_pid)) <0 )
    {
        printk(KERN_ERR "genl_msg_send_to_user error!");
        return 1;
    }
    return 0;
}

int genetlink_init(void)
{
    int state=0;
    state = genl_register_family(&exmpl_gnl_family);
    if(state)
    {
       printk(KERN_ERR "genl_register_family error!!!\n");
       return 1;
    }
    state = genl_register_ops(&exmpl_gnl_family, &exmpl_gnl_ops_echo);
    if(state)
    {
        printk(KERN_ERR "genl_register_ops error!!!");
        return 1;
    }
    printk(KERN_ERR "gennetlink register success!!!\n");
    return 0;
}
void genetlink_exit(void)
{
    genl_unregister_family(&exmpl_gnl_family);
    printk(KERN_ERR "gennetlink unregister.....\n");
}
module_init(genetlink_init);
module_exit(genetlink_exit);
MODULE_AUTHOR("yilong");
MODULE_LICENSE("GPL");

附上Makefile文件：

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m :=gen_netl.o
else
KERNELDIR ?=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD :=$(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
endif

6. 用户态代码（client）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <linux/genetlink.h>

#define MAX_MSG_SIZE    256
#define GENLMSG_DATA(glh) ((void *)(NLMSG_DATA(glh) + GENL_HDRLEN))
#define NLA_DATA(na) ((void *)((char *)(na) + NLA_HDRLEN))
/* attribute type */
  enum {
        EXMPL_A_UNSPEC,
        EXMPL_A_MSG,
        __EXMPL_A_MAX,
  };
  #define EXMPL_A_MAX (__EXMPL_A_MAX - 1)
  /* commands */
  enum {
        EXMPL_C_UNSPEC,
        EXMPL_C_ECHO,
        __EXMPL_C_ECHO,
  };
  #define EXMPL_C_MAX (__EXMPL_C_MAX - 1)

int genl_send_msg(int sock_fd, u_int16_t family_id, u_int32_t nlmsg_pid,
        u_int8_t genl_cmd, u_int8_t genl_version, u_int16_t nla_type,
        void *nla_data, int nla_len);
static int genl_get_family_id(int sock_fd, char *family_name);
void genl_rcv_msg(int family_id, int sock_fd, char *buf);

typedef struct msgtemplate {
    struct nlmsghdr nlh;
    struct genlmsghdr gnlh;
    char data[MAX_MSG_SIZE];
} msgtemplate_t;

static int genl_get_family_id(int sock_fd, char *family_name)
{
    msgtemplate_t ans;
    int id, rc;
    struct nlattr *na;
    int rep_len;
    rc = genl_send_msg(sock_fd, GENL_ID_CTRL, 0, CTRL_CMD_GETFAMILY, 1,
                    CTRL_ATTR_FAMILY_NAME, (void *)family_name,
                    strlen(family_name)+1);
    rep_len = recv(sock_fd, &ans, sizeof(ans), 0);
    if (rep_len < 0) {
        return 1;
    }
    if (ans.nlh.nlmsg_type == NLMSG_ERROR || !NLMSG_OK((&ans.nlh), rep_len))
    {
        return 1;
    }
    na = (struct nlattr *) GENLMSG_DATA(&ans);
    na = (struct nlattr *) ((char *) na + NLA_ALIGN(na->nla_len));
    if (na->nla_type == CTRL_ATTR_FAMILY_ID) {
        id = *(__u16 *) NLA_DATA(na);
    } else {
        id = 0;
    }
    return id;
}

/**
* genl_send_msg - 通过generic netlink给内核发送数据
*
* @sock_fd: 客户端socket
* @family_id: family id
* @nlmsg_pid: 客户端pid
* @genl_cmd: 命令类型
* @genl_version: genl版本号
* @nla_type: netlink attr类型
* @nla_data: 发送的数据
* @nla_len: 发送数据长度
*
* return:
* 0: 成功
* -1: 失败
*/
int genl_send_msg(int sock_fd, u_int16_t family_id, u_int32_t nlmsg_pid,
        u_int8_t genl_cmd, u_int8_t genl_version, u_int16_t nla_type,
        void *nla_data, int nla_len)
{
    struct nlattr *na;
    struct sockaddr_nl dst_addr;
    int r, buflen;
    char *buf;
    msgtemplate_t msg;
    if (family_id == 0) {
        return 0;
    }
    msg.nlh.nlmsg_len = NLMSG_LENGTH(GENL_HDRLEN);
    msg.nlh.nlmsg_type = family_id;
    msg.nlh.nlmsg_flags = NLM_F_REQUEST;
    msg.nlh.nlmsg_seq = 0;
    msg.nlh.nlmsg_pid = nlmsg_pid;
    msg.gnlh.cmd = genl_cmd;
    msg.gnlh.version = genl_version;
    na = (struct nlattr *) GENLMSG_DATA(&msg);
    na->nla_type = nla_type;
    na->nla_len = nla_len + 1 + NLA_HDRLEN;
    memcpy(NLA_DATA(na), nla_data, nla_len);
    msg.nlh.nlmsg_len += NLMSG_ALIGN(na->nla_len);
    buf = (char *) &msg;
    buflen = msg.nlh.nlmsg_len ;
    memset(&dst_addr, 0, sizeof(dst_addr));
    dst_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    dst_addr.nl_pid = 0;
    dst_addr.nl_groups = 0;
    while ((r = sendto(sock_fd, buf, buflen, 0, (struct sockaddr *) &dst_addr
            , sizeof(dst_addr))) < buflen) {
        if (r > 0) {
            buf += r;
            buflen -= r;
        } else if (errno != EAGAIN) {
            return -1;
        }
    }
    return 0;
}

void genl_rcv_msg(int family_id, int sock_fd, char *buf)
{
    int ret;
    struct msgtemplate msg;
    struct nlattr *na;
    ret = recv(sock_fd, &msg, sizeof(msg), 0);
    if (ret < 0) {
        return;
    }
    printf("received length %d\n", ret);
    if (msg.nlh.nlmsg_type == NLMSG_ERROR || !NLMSG_OK((&msg.nlh), ret)) {
        return ;
    }
    if (msg.nlh.nlmsg_type == family_id && family_id != 0) {
        na = (struct nlattr *) GENLMSG_DATA(&msg);
        strcpy(buf,(char *)NLA_DATA(na));
    }
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
    struct nlmsghdr *nlh = NULL;
    int sock_fd, retval;
    int family_id = 0;
    char *data;
    // Create a socket
    sock_fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_GENERIC);
    if(sock_fd == -1){
        printf("error getting socket: %s", strerror(errno));
        return -1;
    }
    // To prepare binding
    memset(&src_addr, 0, sizeof(src_addr));
    src_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    src_addr.nl_pid = 1234;
    src_addr.nl_groups = 0;
    //Bind
    retval = bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&src_addr, sizeof(src_addr));
    if(retval < 0){
        printf("bind failed: %s", strerror(errno));
        close(sock_fd);
        return -1;
    }
    family_id = genl_get_family_id(sock_fd ,"myfamily");
    printf("family_id:%d\n",family_id);
    data =(char*)malloc(256);
    if(!data)
    {
        perror("malloc error!");
        exit(1);
    }
    memset(data,0,256);
    strcpy(data,"Hello you!");
    retval = genl_send_msg(sock_fd, family_id, 1234,EXMPL_C_ECHO, 1, EXMPL_A_MSG,(void *)data, strlen(data)+1);
    printf("send message %d\n",retval);
    if(retval<0)
    {
        perror("genl_send_msg error");
        exit(1);
    }
    memset(data,0,256);
    genl_rcv_msg(family_id,sock_fd,data);
    printf("receive:%s",data);
    close(sock_fd);
    return 0;
}