linux netlink编程

Linux Netlink编程是一种用于内核与用户空间进程之间通信的机制。Netlink套接字提供了一种灵活且高效的方式来传递内核和用户空间之间的消息，特别是在处理网络配置和监控时非常有用。

基础概念

Netlink是一种特殊的套接字协议，属于AF_NETLINK家族。它允许内核模块和用户空间应用程序之间进行双向通信。Netlink通信基于消息队列，支持多播和组播，这使得它可以同时向多个接收者发送消息。

优势

灵活性：Netlink支持自定义消息类型和数据结构，可以满足各种不同的通信需求。
高效性：相比于ioctl和proc文件系统，Netlink提供了更快的通信机制。
异步通信：支持异步消息传递，适合处理实时性要求高的网络事件。
安全性：可以通过内核权限控制来限制哪些用户空间进程可以访问特定的Netlink组。

类型

Netlink协议家族包含多种类型，常见的有：

NETLINK_ROUTE：用于路由信息和网络接口管理。
NETLINK_USERSOCK：用于用户空间套接字相关的通知。
NETLINK_FIREWALL：用于防火墙相关的操作。
NETLINK_INET_DIAG：用于网络诊断工具如ss和netstat。

应用场景

网络配置：动态修改路由表或IP地址。
监控工具：实时获取网络状态和统计信息。
安全模块：实现内核级别的防火墙规则。
网络诊断：分析和调试网络连接问题。

示例代码

以下是一个简单的Netlink用户空间程序示例，用于接收内核发送的消息：

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

#define NETLINK_USER 31

struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
struct nlmsghdr *nlh = NULL;
struct iovec iov;
int sock_fd;
char buffer[65536];

void send_msg(char *msgbuf, int msg_len) {
    nlh->nlmsg_len = NLMSG_LENGTH(msg_len);
    memcpy(NLMSG_DATA(nlh), msgbuf, msg_len);
    iov.iov_base = (void *)nlh;
    iov.iov_len = nlh->nlmsg_len;
    sendmsg(sock_fd, &iov, 1);
}

void recv_msg() {
    int len, msg_len;
    struct nlmsghdr *nlh;

    len = recv(sock_fd, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (len < 0) {
        perror("recv");
        return;
    }

    nlh = (struct nlmsghdr *)buffer;
    while (NLMSG_OK(nlh, len)) {
        printf("Received message payload: %s\n", NLMSG_DATA(nlh));
        nlh = NLMSG_NEXT(nlh, len);
    }
}

int main() {
    sock_fd = socket(PF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_USER);
    if (sock_fd < 0) {
        perror("socket");
        return -1;
    }

    memset(&src_addr, 0, sizeof(src_addr));
    src_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    src_addr.nl_pid = getpid();
    src_addr.nl_groups = 0;

    if (bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&src_addr, sizeof(src_addr)) < 0) {
        perror("bind");
        close(sock_fd);
        return -1;
    }

    memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
    dest_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    dest_addr.nl_pid = 0; // For kernel
    dest_addr.nl_groups = 0;

    nlh = (struct nlmsghdr *)malloc(NLMSG_SPACE(sizeof(char)));
    memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(sizeof(char)));
    nlh->nlmsg_len = NLMSG_LENGTH(sizeof(char));
    nlh->nlmsg_pid = getpid();
    nlh->nlmsg_flags = 0;

    iov.iov_base = (void *)nlh;
    iov.iov_len = nlh->nlmsg_len;
    sendmsg(sock_fd, &iov, 1);

    recv_msg();

    close(sock_fd);
    return 0;
}