Linux Netlink 实例：演示如何使用 Netlink 进行进程间通信 (linux netlink 实例)
在 Linux 操作系统中，进程间通信是很常见的需求。在 Linux 内核中，可以用 Netlink 协议来进行进程间通信，Netlink 是一种内核与用户空间之间的通信机制，常常被用来在用户空间和内核空间进行通信。本篇文章将演示如何使用 Netlink 协议来进行进程间通信。在开始之前，我们需要先了解一下 Netlink 协议。
Netlink 是 Linux 内部用来通信的一种原始协议，用于内核与用户空间的通信，包括进程间通信和用户态网络协议栈通信等。Netlink 主要通过数据报套接字进行通信，可以将数据从用户空间发送到内核空间，反之亦然。每个 Netlink 套接字都有一个唯一的标识符，用来标识通信进程。
具体来说，在内核中，Netlink 主要包括三个方面：Netlink 套接字、Netlink 协议和 Netlink 属性。Netlink 套接字指的是 Linux 内核中在通信过程中使用的套接字，可以用它来发送和接收 Netlink 消息。Netlink 协议指的是在 Netlink 消息中使用的一些特定的协议，用来标识消息的类型和属性。Netlink 属性指的是在 Netlink 消息中使用的一些可变的属性，用来传递消息的具体内容。
下面，我们将演示一个 Netlink 使用的示例，通过该示例，你可以了解到如何使用 Netlink 进行进程间通信。
我们需要在用户空间中创建一个 Netlink 套接字，这个套接字用来向内核发送消息，并接收内核返回的消息。在 Linux 操作系统中，可以使用 socket 系统调用来创建一个 Netlink 套接字。
“`c
int skfd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_GENERIC);
if(skfd
printf(“Fled to create socket\n”);
return -1;
}
“`
上述代码创建了一个 Netlink 套接字，该套接字使用 NETLINK_GENERIC 协议，可以用来发送和接收各种类型的消息。如果创建成功，socket 函数返回一个套接字描述符，否则返回 -1。
接下来，我们需要将 Netlink 套接字绑定到本地地址上，以便能够接收内核发送的消息。在 Netlink 中，使用 sockaddr_nl 结构体来表示 Netlink 套接字的地址。在绑定套接字的时候，需要使用 bind 系统调用，并设置 sockaddr_nl 结构体中的 nl_family、 nl_pad 和 nl_pid 字段。
“`c
struct sockaddr_nl sa;
memset(&sa, 0, sizeof(sa));
sa.nl_family = AF_NETLINK;
sa.nl_pid = getpid();
bind(skfd, (struct sockaddr *)&sa, sizeof(sa));
“`
上述代码将 Netlink 套接字绑定到本地地址上，并设置了 nl_pid 字段为当前进程的进程 ID。这样，我们就可以从内核接收消息了。
在 Netlink 中，使用 netlink_kernel_create 函数来创建一个 Netlink 协议，该协议可以用来发送和接收消息。这个函数定义如下：
“`c
struct netlink_kernel_cfg cfg = {
.input = nl_recv_msg,
};
struct netlink_kernel_cfg cfg = {
.input = nl_recv_msg,
};
netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_TEST, &cfg);
“`
上述代码使用 netlink_kernel_create 函数创建了一个类型为 NETLINK_TEST 的 Netlink 协议，该协议的输入处理函数为 nl_recv_msg。在接收到消息时，内核会将该消息传递给 nl_recv_msg 函数进行处理。
接下来，我们可以使用 sendmsg 系统调用向内核发送消息，在 Netlink 中，使用 nlmsghdr 结构体来表示 Netlink 消息头部。下面是一个典型的 Netlink 消息的结构：
“`c
struct nlmsghdr {
__u32 nlmsg_len; // 消息的长度，包括头部和负载数据
__u16 nlmsg_type; // 消息的类型
__u16 nlmsg_flags; // 消息的标志
__u32 nlmsg_seq; // 序列号
__u32 nlmsg_pid; // 进程 ID
};
“`
在发送消息的时候，我们需要填充这个结构体，并将消息长度设置为 nlmsg_len 加上负载数据的长度。下面是一个示例代码：
“`c
struct nlmsghdr *msg;
struct iovec iov;
struct msghdr mh;
msg = (struct nlmsghdr *) malloc(NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
memset(msg, 0, NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
msg->nlmsg_len = NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD);
msg->nlmsg_flags = NLM_F_REQUEST;
msg->nlmsg_type = MSG_TYPE;
iov.iov_base = (void *) msg;
iov.iov_len = msg->nlmsg_len;
mh.msg_name = (void *)&sa;
mh.msg_namelen = sizeof(sa);
mh.msg_iov = &iov;
mh.msg_iovlen = 1;
sendmsg(skfd, &mh, 0);
“`
上述代码创建了一个类型为 MSG_TYPE 的 Netlink 消息，并使用 sendmsg 函数将其发送到内核。在发送消息时，我们需要将 Netlink 消息体放到缓冲区中，并将其作为 iovec 结构体的 iov_base 成员传递给 sendmsg 函数。
在接收到消息之后，内核会调用我们指定的输入处理函数进行处理。在这个处理函数中，我们可以打印出接收到的消息。
“`c
void nl_recv_msg(struct sk_buff *skb) {
struct nlmsghdr *nlh = (struct nlmsghdr *)skb->data;
int pid = nlh->nlmsg_pid;
printf(“Received message from kernel\n”);
while (NLMSG_OK(nlh, skb->len)) {
printf(“Message: %s\n”, NLMSG_DATA(nlh));
nlh = NLMSG_NEXT(nlh, skb->len);
}
}
“`
上述代码使用了 NLMSG_OK 和 NLMSG_NEXT 宏来遍历接收到的消息，打印出消息的内容。在处理完消息之后，我们需要发送一个回复消息给内核，以确认收到了内核的消息。在 Netlink 中，使用 rtnetlink_broadcast 函数来发送回复消息。
“`c
struct sk_buff *msg;
struct nlmsghdr *nlh;
msg = nlmsg_new(NLMSG_DEFAULT_SIZE, GFP_KERNEL);
nlh = nlmsg_put(msg, 0, 0, 0, NLMSG_ALIGN(NLMSG_LENGTH(len)), 0);
NETLINK_CB(msg).dst_group = 0;
strcpy(NLMSG_DATA(nlh), “This is a response message from user space.”);
nlmsg_multicast(nl_sk, skb, 0, MYGRP, GFP_KERNEL);
“`
上述代码创建了一个回复消息，并使用 nlmsg_multicast 函数将其发送给内核。在这里，我们设置了要发送的消息组为 MYGRP，内核会将该组的所有消息都发送回来。
到此为止，我们已经演示了如何使用 Netlink 协议进行进程间通信的示例。通过本文的演示，你可以了解到 Netlink 在 Linux 内核中的使用方法，希望对你有所帮助。
相关问题拓展阅读：
在新的linux内核实现热插拔是通过netlink的方式，不过为什么uevent通过netlink发送不出去呀，求真理！！
热插是通过 硬盘NCQ 技术的 和操作系统没关系 你完全搞错概念了
netlink更大传输字节
netlink最握帆芦大传输字节是18个字节。
Netlink 是一种特殊的 socket，它是 Linux 所特有的，类似于 BSD 中的AF_ROUTE 但又远比它的功能强大，目前在最新的 Linux 内核（2.6.14）中使用netlink 进行应用与内核通信的应用很多。
包括：路由 daemon（NETLINK_ROUTE），1-wire 子系统（NETLINK_W1），用户态 socket 协议（NETLINK_USERSOCK），防火墙（NETLINK_FIREWALL），socket 监视（NETLINK_INET_DIAG），netfilter 日志（NETLINK_NFLOG），ipsec 安全策略（NETLINK_XFRM），SELinux 事件通知（NETLINK_SELINUX），iSCSI 子系统（NETLINK_ISCSI），进程审计（NETLINK_AUDIT），转发信息表查询（NETLINK_FIB_LOOKUP），netlink connector(NETLINK_CONNECTOR),netfilter 子系统（NETLINK_NETFILTER），IPv6 防火墙（NETLINK_IP6_FW），DECnet 路由信息（NETLINK_DNRTMSG），内核事件向用户态通知（NETLINK_KOBJECT_UEVENT），通用 netlink（NETLINK_GENERIC）。
Netlink 是一种在内核与用户应用间进行双向数据传输的非常好的方式，用户态应用使用标准的 socket API 就可以使用 netlink 提供的强大功能，内核态需要使用专门的内核 API 来使用 netlink。
Netlink 相对于系统调用，ioctl 以及 /proc 文件系统而言具有以下优点：
1，为了使用 netlink，用户仅需要在 include/linux/netlink.h 中增加一个新类型的 netlink 协议定义即可， 如 #define NETLINK_MYTEST 17 然后，内核和用户态应用就可段带以立即通过 socket API 使用该 netlink 协议类型进行数据交换。但系统调用需要增加新的系统调用，ioctl 则需要增加设备或文件， 那需要不少代码，proc 文件系统则需要在 /proc 下添加新的文件或目录，那将使本来就混乱的 /proc 更加混乱。
2. netlink是一种异步通信机制，在内核与用户态应用之间传递的消息保存在socket缓存队列中，发送消息只是把消息保存在接收者的socket的接收队列，而不需要等待接收者收到消息，但系统调用与 ioctl 则是同步通信机制，如果传递的数据太长，将影响调度粒度。
3．使用 netlink 的内核部分可以采用模块的方式实现，使用 netlink 的应用部分和内核部分没有编译时依赖，但系统调用就有依赖，而且新的系统调用的实现必须静态地连接到内核中，它无法在模块中实现，使用新系统调用的应用在编译时需要依赖内核。
4．netlink 支持多播，内核模块或应用可以把消息多播给一个netlink组，属于该neilink 组的任何内核模块或应用都能接收到该消息，内核事件向用户态的通知机制就使用了这一特性，任何对内核事件感兴趣的应用都能收到该子系统发送的内核事件，在后面的文章中将介绍这一机制的使用。
5．内核可以使用 netlink 首先发起会话，但系统调用和 ioctl 只能由用轿雹户应用发起调用。
6．netlink 使用标准的 socket API，因此很容易使用，但系统调用和 ioctl则需要专门的培训才能使用。
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