linux下用户程序同内核通信的方式一般有ioctl， proc文件系统，剩下一个就是netlink套接字了。 这里先介绍下netlink。
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。
下面这两部分代码主要的目的是用netlink机制实现用户程序和内核的通信。 具体就是用户程序执行./netlink -s [我是参数] 或./netlink -g 时，内核会返回"s know you!" 和“i know you!” 这两种字符串， 然后输出。 内核和用户程序均加有打印。
1. makefile依赖的编译规则 ruler.dir
pwd := $(shell pwd) all: modules romfs modules: $(make) -c $(kdir) m=$(pwd) modules @echo $(obj) modules_install: $(make) -c $(kdir) m=$(pwd) modules_install romfs: cp -rf *.ko $(modules_build_dir) clean: rm *.o *.ko *.mod.* module.* modules.* rm -rf $(modules_build_dir) obj-m := $(mod_name).o
2.makefile
kernel_modules := netlink export modules_root_dir := $(shell pwd) export modules_build_dir := $(modules_root_dir)/build export kdir := /lib/modules/$(shell uname -r)/build #这行是为了取出系统下内核的目录(ubuntu) all: init modules romfs init: mkdir -p $(modules_build_dir) modules:$(patsubst %, _dir_%, $(kernel_modules)) $(patsubst %, _dir_%, $(kernel_modules)): @echo @echo building $(patsubst _dir_%, %, $@) $(make) -c $(patsubst _dir_%, %, $@) all romfs: $(patsubst %, _romfs_%, $(kernel_modules)) $(patsubst %, _romfs_%, $(kernel_modules)): $(make) -c $(patsubst _romfs_%, %, $@) romfs clean: $(patsubst %, _clean_%, $(kernel_modules)) $(rm) $(build_dir) $(patsubst %, _clean_%, $(kernel_modules)): @echo @echo cleaning $(patsubst _dir_%, %, $@) $(make) -c $(patsubst _clean_%, %, $@) clean .phony:
3. ./netlink/netlink.c
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/*
* netlink.c
*
* created on: 2014 * author: cr
*/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/ip.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <net/sock.h>
#include "usrlink.h"
module_license("dual bsd/gpl");
module_author("mdaxia");
struct sock *netlink_fd;
static void netlink_to_user(int dest, void *buf, int len)
{
struct nlmsghdr *nl;
struct sk_buff *skb;
int size;
size = nlmsg_space(len);
skb = alloc_skb(size, gfp_atomic);
if(!skb || !buf)
{
printk(kern_alert "netlink_to_user skb of buf null!\n");
return;
}
nl = nlmsg_put(skb, 0, 0, 0, nlmsg_space(len) - sizeof(struct nlmsghdr), 0);
netlink_cb(skb).pid = 0;
netlink_cb(skb).dst_group = 0;
memcpy(nlmsg_data(nl), buf, len);
nl->nlmsg_len = (len > 2) ? (len - 2):len;
netlink_unicast(netlink_fd, skb, dest, msg_dontwait);
printk(kern_alert "k send packet success\n");
}
static int process_hello_get(int dest, void *buf, int len)
{
printk(kern_alert "in process_hello get!\n");
memcpy(buf, "i known you !", 13);
netlink_to_user(dest, buf, 13);
return net_ok;
}
static int process_hello_set(int dest, void *buf, int len)
{
printk(kern_alert "in process_hello set! %s\n", (char *)buf);
memcpy(buf, "s known you !", 13);
netlink_to_user(dest, buf, 13);
return net_ok;
}
static void netlink_process_packet(struct nlmsghdr *nl)
{
int ret;
switch(nl->nlmsg_type)
{
case hello_get:
ret = process_hello_get(nl->nlmsg_pid, nlmsg_data(nl), nl->nlmsg_len);
break;
case hello_set:
ret = process_hello_set(nl->nlmsg_pid, nlmsg_data(nl), nl->nlmsg_len);
break;
default:break;
}
}
static void netlink_recv_packet(struct sk_buff *__skb)
{
struct sk_buff *skb;
struct nlmsghdr *nlhdr;
skb = skb_get(__skb);
if(skb->len >= sizeof(struct nlmsghdr))
{
nlhdr = (struct nlmsghdr *)skb->data;
if(nlhdr->nlmsg_len >= sizeof(struct nlmsghdr) &&
__skb->len >= nlhdr->nlmsg_len)
{
netlink_process_packet(nlhdr);
}
}
else
printk(kern_alert "kernel receive msg length error!\n");
}
static int __init netlink_init(void)
{
netlink_fd = netlink_kernel_create(&init_net, user_netlink_cmd, 0, netlink_recv_packet, null, this_module);
if(null == netlink_fd)
{
printk(kern_alert "init netlink!\n");
return -1;
}
printk(kern_alert "init netlink success!\n");
return 0;
}
static void __exit netlink_exit(void)
{
netlink_kernel_release(netlink_fd);
printk(kern_alert "exit netlink!\n");
}
module_init(netlink_init);
module_exit(netlink_exit);
4. ./netlink/usrlink.h
/*
* usrlink.h
*
* created on: 2014骞?鏈?7鏃? * author: cr
*/
#ifndef usrlink_h_
#define usrlink_h_
#define user_netlink_cmd 25
#define maxmsglen 1024
typedef enum error_e {
net_error,
net_ok,
net_param,
net_mem,
net_sock,
} netlink_err;
typedef enum module_e {
hello_cmd = 1,
} netlink_module;
typedef enum type_e {
hello_set,
hello_get,
} netlink_type;
#endif /* usrlink_h_ */
5. ./netlink/makefile
mod_name := netlink $(mod_name)-objs : netlink.o -include $(modules_root_dir)/rules.dir .phony:
6. 编译方式。
其中makefile、rulers.dir 在knetlink/下， netlink.c 、netlink.h 、makefile在knetlink/netlink/目录下。 编译时在knetlink目录下执行make即可
用户程序的makefile 这里就不放出了。 我是直接在eclipse下建的工程 自动编译的、...
1. netlink.c
/*
* usrlink.c
*
* created on: 2014骞?鏈?7鏃? * author: cr
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include "usrlink.h"
int netlink_sock_init(netlink_sock *netlink_s, int module, int protocol)
{
netlink_s->sock = socket(pf_netlink, sock_raw, protocol);
if(netlink_s->sock < 0)
return net_sock;
memset(&netlink_s->src, 0 ,sizeof(netlink_s->src));
netlink_s->src.nl_family = af_netlink;
netlink_s->src.nl_pid = module;
netlink_s->src.nl_groups = 0;
if(bind(netlink_s->sock, (struct sockaddr *)&netlink_s->src, sizeof(netlink_s->src)) < 0)
return net_sock;
netlink_s->dest.nl_family = af_netlink;
netlink_s->dest.nl_pid = 0;
netlink_s->dest.nl_groups = 0;
return net_ok;
}
int netlink_send(netlink_sock *netlink_s, int type, char *sbuf, int slen, char *rbuf, int *rlen)
{
struct msghdr msg;
struct nlmsghdr *nlhdr = null;
struct iovec iov;
int ret;
nlhdr = (struct nlmsghdr *)malloc(nlmsg_space(maxmsglen));
if(null == nlhdr)
return net_mem;
memcpy(nlmsg_data(nlhdr), sbuf, slen);
nlhdr->nlmsg_len = nlmsg_space(slen);
nlhdr->nlmsg_pid = netlink_s->src.nl_pid;
nlhdr->nlmsg_type = type;
nlhdr->nlmsg_flags = 0;
iov.iov_base = (void *)nlhdr;
iov.iov_len = nlhdr->nlmsg_len;
msg.msg_name = (void *)&(netlink_s->dest);
msg.msg_namelen = sizeof(netlink_s->dest);
msg.msg_iov = &iov;
msg.msg_iovlen = 1;
ret = sendmsg(netlink_s->sock, &msg, 0);
if(ret < 0)
{
printf("send fail\n");
goto error;
}
ret = recvmsg(netlink_s->sock, &msg, 0);
if(ret < 0)
{
printf("read fail\n");
goto error;
}
memcpy(rbuf, nlmsg_data(nlhdr), nlhdr->nlmsg_len);
*rlen = nlhdr->nlmsg_len;
return net_ok;
error:
free(nlhdr);
return net_sock;
}
int netlink_sock_deinit(netlink_sock *netlink_s)
{
close(netlink_s->sock);
memset(netlink_s, 0, sizeof(netlink_sock));
return net_ok;
}
2. netlink.h
/*
* usrlink.h
*
* created on: 2014 * author: cr
*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <asm/types.h>
#include <linux/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
#ifndef usrlink_h_
#define usrlink_h_
#define user_netlink_cmd 25
#define maxmsglen 1024
typedef enum error_e {
net_error,
net_ok,
net_param,
net_mem,
net_sock,
} netlink_err;
typedef enum module_e {
hello_cmd = 1,
} netlink_module;
typedef enum type_e {
hello_set,
hello_get,
} netlink_type;
typedef struct usr_sock_h {
int sock;
struct sockaddr_nl dest;
struct sockaddr_nl src;
} netlink_sock;
int netlink_sock_init(netlink_sock *netlink_s, int module, int protocol);
int netlink_sock_deinit(netlink_sock *netlink_s);
int netlink_send(netlink_sock *netlink_s, int type, char *sbuf, int slen, char *rbuf, int *rlen);
#endif /* usrlink_h_ */
3. main.c
/*
* main.c
*
* created on: 2014骞?鏈?7鏃? * author: cr
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "usrlink.h"
int parse_ret(int ret)
{
switch(ret)
{
case net_ok:
return ret;
case net_error:
printf("error\n");
goto exit_p;
case net_mem:
printf("memory error\n");
goto exit_p;
case net_param:
printf("param error\n");
goto exit_p;
case net_sock:
printf("socket error\n");
goto exit_p;
default:break;
}
exit_p:
return net_error;
}
void usage(void)
{
printf("usage: netlink -g <param>\n\t-s <param>\n");
}
int main(int argc, char **argv)
{
netlink_sock h_sock;
char rbuf[1024];
char sbuf[1024];
int ret, type, slen = 0, rlen = 0;
ret = netlink_sock_init(&h_sock, hello_cmd, user_netlink_cmd);
if(net_ok != parse_ret(ret))
goto exit_p;
bzero(&rbuf, sizeof(rbuf));
bzero(&sbuf, sizeof(sbuf));
if(argc < 3)
{
usage();
goto exit_p;
}
if(!strncmp("-g", argv[1], 2))
type = hello_get;
else if(!strncmp("-s", argv[1], 2))
type = hello_set;
strcpy(sbuf, argv[2]);
slen = strlen(sbuf);
ret = netlink_send(&h_sock, type, sbuf, slen, rbuf, &rlen);
if(net_ok != parse_ret(ret))
goto exit_p;
if(rlen > 0)
{
rbuf[rlen] = '\0';
printf("k rep [len = %d]:%s\n", rlen, rbuf);
}
printf("k[len = %d]: %s\n", rlen, rbuf);
exit_p:
netlink_sock_deinit(&h_sock);
return 0;
}
以上就是本文关于linux下用户程序同内核通信详解（netlink机制）的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题，如有不足之处，欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持！
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