RTNETLINK内核与用户空间网络子系统交互机制_rtm_getlink_redwingz的博客

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主要涉及net/netlink/af_netlink.c与net/core/rtnetlink.c两个主文件。内核的网络子系统定义了rtnetlink，用做和用户空间的交互，rtnetlink为AF_NETLINK协议的一个类别NETLINK_ROUTE，其它类别包括NETLINK_XFRM、NETLINK_GENERIC等。renetlink主要注册了LINK、ROUTE、ADDRESS、NEIGHOUR等相关的操作。
本文以PF_UNSPEC协议族的RTM_GETLINK为例进行介绍，首先注册rtnetlink内核套接口，主要是注册一个接收函数挂载到AF_NETLINK的处理流程中：
static int __net_init rtnetlink_net_init(struct net *net)
    struct netlink_kernel_cfg cfg = {
        .input      = rtnetlink_rcv,
    sk = netlink_kernel_create(net, NETLINK_ROUTE, &cfg);
其次，注册三个回调函数在全局的数组rtnl_msg_handlers上，其结构如下： 
struct rtnl_link {
    rtnl_doit_func      doit;
    rtnl_dumpit_func    dumpit;
    rtnl_calcit_func    calcit;
} *rtnl_msg_handlers[RTNL_FAMILY_MAX + 1]; 
PF_UNSPEC协议组的RTM_GETLINK类型注册了以下三个操作： 
void rtnl_register(int protocol, int msgtype,
           rtnl_doit_func doit, rtnl_dumpit_func dumpit, rtnl_calcit_func calcit)
rtnl_register(PF_UNSPEC, RTM_GETLINK, rtnl_getlink, rtnl_dump_ifinfo, rtnl_calcit); 
其中，doit函数rtnl_getlink主要获取指定设备的接口信息，dumpit函数rtnl_dump_ifinfo获取全部接口的信息，calcit函数rtnl_calcit配合dumpit函数使用，计算出一个设备的接口信息所占用的空间（if_nlmsg_size（）），用来控制分配返回数据的存储空间最小值。 
用户空间应用获取全部接口信息时，需要在下发的nlmsghdr结构体成员nlmsg_flags变量中增加NLM_F_DUMP标志：
 
struct nlmsghdr nlh;
nlh.nlmsg_type = RTM_GETLINK;
nlh.nlmsg_flags = NLM_F_DUMP|NLM_F_REQUEST; 
用户空间应用调用sendmsg发送rtnetlink消息，相应的内核处理函数为netlink_sendmsg，如下所示其最终调用的函数为rtnetlink初始化时注册的rtnetlink_rcv，准备返回用户的数据： 
rtnetlink_rcv主要功能在函数rtnetlink_rcv_msg中实现，判断NLM_F_DUMP标志，选择执行doit或者dumpit函数： 
static int rtnetlink_rcv_msg(struct sk_buff *skb, struct nlmsghdr *nlh)
    if (kind == 2 && nlh->nlmsg_flags&NLM_F_DUMP) {
            struct netlink_dump_control c = {
                .dump       = dumpit,
                .min_dump_alloc = min_dump_alloc,
            err = netlink_dump_start(rtnl, skb, nlh, &c);
        rtnl_lock();
        return err;
    doit = rtnl_get_doit(family, type);
    if (doit == NULL)
        return -EOPNOTSUPP;
    return doit(skb, nlh);
doit函数即rtnl_getlink（），获取指定设备的链路信息，存储于sk_buff中，调用netlink_sendskb（），挂载到相应sock的sk->sk_receive_queue，等待用户空间应用调用recvmsg（）返回。 
dumpit函数即rtnl_dump_ifinfo（），获取指定命名空间的全部接口信息，数据量存在过大情况，分为多次传输完成。在netlink_dump_start函数中初始化传输参数，netlink_sock结构体成员cb_running标示传输开始，cb->args用作记录当前传输的位置，初始化时清零。netlink_dump获取第一次传输数据，挂载到sk_receive_queue，并且更新当前传输位置cb->args： 
int __netlink_dump_start(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb,
             const struct nlmsghdr *nlh,
             struct netlink_dump_control *control)
    struct netlink_callback *cb;
    struct netlink_sock *nlk;
    cb = &nlk->cb;
    memset(cb, 0, sizeof(*cb));
    nlk->cb_running = true;	
    ret = netlink_dump(sk);
用户空间应用调用recvmsg获取数据，相应的内核处理函数为netlink_recvmsg，读取sk_receive_queue上之前准备好的数据返回。除此之外，对于NL_F_DUMP调用，调用netlink_dump从之前记录的位置开始（保存在cb->args），继续准备要返回的数据。如果判断数据已经读取完成，在netlink的头机构的nlmsg_flags成员中设置NLMSG_DONE通知应用程序，清除cb_running标志，结束dump传输。 
                                    rtnetlink
 软件包rtnetlink允许读取和更改内核的路由表。 网络路由，IP地址，链接参数，邻居设置，排队规则，流量类别和数据包分类器都可以受到控制。 它基于netlink消息。
 使用软件包可以方便，高级地使用API包装器。
 基本的rtnetlink库仅向rtnetlink公开有限的低级API。 并非（也不希望）创建iproute2替代。
调试和网络链接错误
不幸的是，内核netlink接口生成的错误不是很大。
 如果对消息结构有疑问，使用strace -f -esendmsg /bin/ip或类似方法查看iproute2发送的消息总是有用的。
 另一种（可能甚至更灵活）的方法是使用nlmon和wireshark 。 nlmod是一个特殊的内核模块，它允许您捕获内核内部的所有netlink（而不仅仅是rtnetlink）流量。 请注意，这可能在具有大量netlink流
                                    那当我们添加一条新路由时，在接收函数rtnetlink_rcv中的循环中，会从一个队列中调用实际的接收处理函数，这里为rtnetlink_rcv_msg函数。inet6_rtm_newroute函数通过下面的数组进行了相应的注册处理，所以上面的link->doit(skb, nlh, (void *)&rta_buf[0])就是根据下面的这个调用的。在/kernel/net/core/rtnetlink.c文件中，有一个接收从用户空间过来的Netlink消息的函数。// 多播的sock链表。
                                    当nlmsghl中nlmsg_type为链路层消息RTM_NEWLINK ,RTM_DELLINK, RTM_GETLINK,RTM_SETLINK,时，消息头为ifinfomsg。当然不同的消息类型对应的消息头不相同。
                                    3.1.2. Link Message Types
RTM_GETLINK (user→kernel)
Lookup link by 1. interface index or 2. link name (IFLA_IFNAME) and return a single RTM_NEWLINK message containing the link configuration and statistics or a netlink error message if no such link was foun
                                    转到：http://blogold.chinaunix.net/u/15993/showart.php?id=89359
我们先从netlink说起，netlink其实就是一组宏，这组宏用来访问和创建netlink数据报，其实和其他套结字一样，只不过它是用来给用户进程和内核模块之间进行通信的，它的宏定义有：
        #include &lt;asm/types.h&gt;
                                    netlink（2）- rtnetlink：
rtnetlink 介绍：
当创建socket时， 协议类型参数选择的是NETLINK_ROUTE, 得到的socket是rtnetlink_socket, 需要使用到rtnetlink.
	所有rtnetlink 消息都包含一个netlink消息头和附加属性，rtnetlink 中定义的一组宏就是用于操作这些属性所用。
	rtnetlink 除了标准的netlink消息外还包含其它消息类型(如RTM_NEWLINK）, 不同的消息对应的附加属性会有差异，后
一个字符( char ) 设备是一种可以当作一个字节流来存取的设备( 如同一个文件 ); 一个字符驱动负责实现这种行为. 这样的驱动常常至少实现 open, close, read, 和 write 系统调用. 文本控制台( /dev/console )和串口( /dev/ttyS0 及其友 )是字符设备的例子, 因为它们很好地展现了流的抽象. 字符设备通过文件系统结点来存取, 例如
                                    一、RtnetlinkRtnetlink 允许对内核路由表进行读和更改，它用于内核与各个子系统之间(路由子系统、IP地址、链接参数等)的通信，用户空间可以通过NET_LINK_ROUTER socket 与内核进行通信，该过程基于标准的netlink消息进行。一些rtnetlink消息在初始头后有一些可选属性，下面是该属性的结构：1 struct rtattr {2     unsigned sh...
1. Introduction
This library provides APIs to the kernel interfaces of the routing family.
			Work in progress.
		2. Addresses
3. Links (Network D..
  在 Linux 2.4 版以后版本的内核中，几乎全部的中断过程与用户态进程的通信都是使用 netlink 套接字实现的，例如iprote2网络管理工具，它与内核的交互就全部使用了netlink，著名的内核包过滤框架Netfilter在与用户空间的通读，也在最新版本中改变为netlink，无疑，它将是Linux用户态与内核态交流的主要方法之一。它的通信