精选文章

Android下使用TCPDUMP抓包Wireshark分析数据 如果想分析Android下某个APP的网络数据交互,需要在Android手机上抓包,最常用的抓包工具非tcpdump莫属,用tcpdump生成Wireshark识别的pcap文件,然后将pcap文件下载到电脑上,用电脑上的Wireshark加载pcap文件,通过Wireshark分析tcpdump抓取的数据。...

继续阅读

Mac下部署Android开发环境附加NDK 作为开发者,我们深有体会,不管是进行什么开发,为了部署开发环境,我们往往需要折腾很长时间、查阅很多资料才能完成,而且这次折腾完了,下次到了另一台新电脑上又得重新来过,整个部署过程记得还好,要是不记得又得重新开始,而且遇到Android这种GFW阻隔了开发资源下载链接的环境部署,又尤其浪费时间。所以这也是我写下这篇教程的初衷跟动力源泉,希望大家参考了这篇教程以后可以轻轻松松在Mac系统下将Android环境部署好。...

继续阅读

稍顯嚴肅的台中 坦白說,留在腦海中的台中影像並不多,來台灣之前在Booking上只訂到了台中的一家青旅,第一次住青旅有些不習慣,幹什麼都放不開。 同屋的一個男生是台灣人,不過一年中四分之三的時間在上海跟北京,這麼說來跟我還是比較有共同話題的。得之我準備花15天的時間環島,覺得太倉促了,他們大學時期花一個半月的時間也不見得能將台灣島給逛完。我只能無奈地表示,兩岸允許的簽證時間有限,自己的空閒時間更有限,只能用打卡式的旅行了,我深知正真地旅行應該慢下來,融入當地的環境,感受他們的風土人情,但第一次只能這樣作罷,以後換成民進黨上台,形勢會變成怎樣還不得而知,能否再過來還是個未知數。而我一向信奉的人生格言是秉燭夜遊,活在當下,所以,理解自己吧。...

继续阅读

為之留戀的新竹 來新竹之前本沒有對她有過高的期待,慢慢對她加分要從桃園火車站出發前往新竹開始。 在桃園火車站的候車月台上,有醒目的旅遊資料發放處,這上面的擺放的全是新竹的旅遊宣傳資料,關鍵的是資料做得非常簡潔易懂,而接下來一天的新竹之行就全部是依據這份寶典的指引來完成的。...

继续阅读

從桃園開始台灣之行 初到台灣恰逢華夏銀行系統升級,特意準備的華夏銀聯卡在桃園機場沒能派上用場,只好用建行在機場5000塊,算下來是很不划算的,但是沒辦法,誰叫我出機場就得花錢呢。 從機場打車到桃園的酒店,花了將近六百塊新台幣,到酒店時五點多,天已經漸亮了,洗漱完等到七點吃過早餐就開始補覺囉,一覺醒來已是中午,帶著換下來的衣服外出找自助洗衣店,順便覓食。...

继续阅读

  • Prev
  • Next

Netlink实现Linux内核与用户空间通信

文章分类 : C语言, Linux, 应用与编程, 网络

Linux内核与用户空间通信的方式目前主要有9种,分别是内核启动参数、模块参数与 sysfs、sysctl、系统调用、netlink、procfs、seq_file、debugfs和relayfs。Netlink是一种特殊的文件描述符套结字),为2.6.14及更高版本的Linux所特有,是一种在内核与用户应用间进行双向数据交互的便捷方式,用户态应用调用标准的套结字API 就可以使用netlink提供的强大功能,内核态需要调用专门的内核 API 来使用netlink。Netlink应用已经相当广泛,例如,Linux系统的网络防火墙分为内核态的netfilter和用户态的iptables,netfilter与iptables的数据交换就是通过Netlink机制来完成。

一、采用Netlink进行内核与用户空间交互的优势

Netlink相对于系统调用、ioctl以及proc文件系统等其他内核与用户空间的数据交换方式而言具有以下优点:

1、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套结字API使用该 netlink 协议类型进行数据通信。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 目录更加混乱。

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,将影响调度速度。

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。

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 使用标准的套结字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。

二、Netlink用户空间调用方式

用户态应用使用标准的socket API, socket(), bind(), sendmsg(), recvmsg() ,recv()和 close() 就能很容易地使用 netlink socket,查询手册页可以了解这些函数的使用细节,本文只是讲解使用 netlink 的用户应该如何使用这些函数。注意,使用 netlink 的应用必须包含头文件 linux/netlink.h。当然 socket 需要的头文件也必不可少,sys/socket.h。

为了创建一个 netlink socket,用户需要使用如下参数调用 socket():

int ntSocket;
ntSocket = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);

第一个参数必须是 AF_NETLINK 或 PF_NETLINK,在 Linux 中,它们俩实际为一个东西,它表示要使用netlink,第二个参数必须是SOCK_RAW或SOCK_DGRAM,第三个参数指定netlink协议类型,NETLINK_KOBJECT_UEVENT意为“内核事件向用户态通知”,绑定该协议创建的ntSocket可以接收到来自内核的通知事件(如USB热插拔)。

内核预定义的协议类型有:

#define NETLINK_ROUTE 0 //路由守护进程
#define NETLINK_W1 1 //1-wire 子系统
#define NETLINK_USERSOCK 2 //用户态套结字协议
#define NETLINK_FIREWALL 3 //防火墙
#define NETLINK_INET_DIAG 4 //套结字监视
#define NETLINK_NFLOG 5 //网络数据过滤日志
#define NETLINK_XFRM 6 //ipsec 安全策略
#define NETLINK_SELINUX 7 //SELinux 事件通知
#define NETLINK_ISCSI 8 //iSCSI网络存储子系统
#define NETLINK_AUDIT 9 //进程审计
#define NETLINK_FIB_LOOKUP 10 //转发信息表查询
#define NETLINK_CONNECTOR 11 //netlink连接器
#define NETLINK_NETFILTER 12 //网络数据过滤系统
#define NETLINK_IP6_FW 13 //IPv6 防火墙
#define NETLINK_DNRTMSG 14 //DECnet路由信息
#define NETLINK_KOBJECT_UEVENT 15 //内核事件向用户态通知
#define NETLINK_GENERIC 16 //通用netlink(用户自定义功能)

对于每一个netlink协议类型,可以有多达 32多播组,每一个多播组用一个位表示,netlink 的多播特性使得发送消息给同一个组仅需要一次系统调用,因而对于需要多拨消息的应用而言,大大地降低了系统调用的次数。

函数 bind() 用于把一个打开的 netlink socket 与 netlink 源 socket 地址绑定在一起。netlink socket 的地址结构如下:

struct sockaddr_nl {
    sa_family_t nl_family;
    unsigned short nl_pad;
    __u32 nl_pid;
    __u32 nl_groups;
};

字段 nl_family 必须设置为 AF_NETLINK 或着 PF_NETLINK,字段 nl_pad 当前没有使用,因此要总是设置为 0,字段 nl_pid 为接收或发送消息的进程的 ID,如果希望内核处理消息或多播消息,就把该字段设置为 0,否则设置为处理消息的进程 ID。字段 nl_groups 用于指定多播组,bind 函数用于把调用进程加入到该字段指定的多播组,如果设置为 0,表示调用者不加入任何多播组。

struct timeval timeout;
memset(&client, 0, sizeof(client));
client.nl_family = AF_NETLINK;
client.nl_pid = getpid();
client.nl_groups = 1; /* receive broadcast message*/

传递给 bind 函数的地址的 nl_pid 字段应当设置为本进程的进程 ID,这相当于 netlink socket 的本地地址。但是,对于一个进程的多个线程使用 netlink socket 的情况,字段 nl_pid 则可以设置为其它的值,因此字段 nl_pid 实际上未必是进程 ID,它只是用于区分不同的接收者或发送者的一个标识,用户可以根据自己需要设置该字段。函数 bind 的调用方式如下:

bind(ntSocket, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client))

ntSocket为前面的 socket 调用返回的文件描述符,参数 client 为 struct sockaddr_nl 类型的地址。为了接收来自ntSocket的内核通知数据,显然要监听ntSocket的可读性,当select监听到ntSocket的可读事件时,调用recv函数接收内核传递过来的通知数据即可。整个过程完整的C语言实现过程如下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
#define UEVENT_BUFFER_SIZE 2048
int main(void)
{
    struct sockaddr_nl client;
    struct timeval tv;
    int ntSocket, rcvlen, ret;
    fd_set fds;
    int buffersize = 1024;
    ntSocket = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);
    memset(&client, 0, sizeof(client));
    client.nl_family = AF_NETLINK;
    client.nl_pid = getpid();
    client.nl_groups = 1; /* receive broadcast message*/
    setsockopt(ntSocket, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buffersize, sizeof(buffersize));
    bind(ntSocket, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
    while (1) {
        char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE] = { 0 };
        FD_ZERO(&fds);
        FD_SET(ntSocket, &fds);
        tv.tv_sec = 0;
        tv.tv_usec = 100 * 1000;
        ret = select(ntSocket + 1, &fds, NULL, NULL, &tv);
        if(!(ret > 0 && FD_ISSET(ntSocket, &fds)))
            continue;
        /* receive data */
        rcvlen = recv(ntSocket, &buf, sizeof(buf), 0);
        if (rcvlen > 0) {
            printf("%s\n", buf);
            // You can do something here to make the program more perfect!!!
        }
    }
    close(ntSocket);
    return 0;
}

运行程序,测试U盘插入/拔除,输出如下:

add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0
add@/module/usb_storage
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/scsi_host/host6
add@/bus/usb/drivers/usb-storage
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/scsi_disk/6:0:0:0
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/scsi_device/6:0:0:0
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/scsi_generic/sg2
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/bsg/6:0:0:0
change@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/block/sdb
add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/block/sdb/sdb4
add@/devices/virtual/bdi/8:16
add@/module/fat
add@/kernel/slab/fat_cache
add@/kernel/slab/fat_inode_cache
add@/module/vfat
add@/module/nls_cp437
add@/module/nls_iso8859_1
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/bsg/6:0:0:0
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/scsi_generic/sg2
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/scsi_device/6:0:0:0
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/scsi_disk/6:0:0:0
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/block/sdb/sdb4
remove@/devices/virtual/bdi/8:16
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0/block/sdb
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/target6:0:0/6:0:0:0
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6/scsi_host/host6
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0/host6
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1/2-1:1.0
remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.7/usb2/2-1
remove@/host6/target6:0:0


除非注明,文章均为CppLive 编程在线原创,转载请注明出处,谢谢。

本文地址:http://www.cpplive.com/html/1362.html

无觅相关文章插件,快速提升流量