linux内核探索--编写一个netlink通信模块

简介: 如何编写一个netlink通信模块

 目录

1,编写内核模块

2,增加相应的生成文件

3,编写用户进程代码

4,测试结果


要求:实现一个网络链路通信模块,用户发送字符串数据后,内核将字符串翻转,然后回复给用户态程序


与系统调用,/ proc,sysfs等类似,netlink也是一种用于用户进程与内核通信的机制,它是基于BSD套接字协议,使用AF_NETLINK地址簇。与系统调用,proc,sysfs文件系统等方式相比,网络链路具有简单,支持双向通信的特点,并支持消息多播机制。

1,编写内核模块

vim netlink_mod.c:

#include <linux/module.h>
#include <net/sock.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <linux/skbuff.h>
#define MY_NETLINK_TYPE 31 //max is 32, see netlink.h
struct sock *my_nl_sock = NULL;
static void hello_nl_recv_msg(struct sk_buff *skb)
{
    struct nlmsghdr *nlh;
    int pid;
    struct sk_buff *skb_out;
    int msg_size;
    char *msg=NULL;
    char *msg_zj=NULL;
    int res;
    int i;
    printk(KERN_INFO "Entering: %s\n", __FUNCTION__);
    //msg_size = strlen(msg);
    nlh = (struct nlmsghdr *)skb->data;//Kernel Space receive message from user
    printk(KERN_INFO "Netlink receive msg: %s\n", (char *)nlmsg_data(nlh));
    msg =nlmsg_data(nlh);
    printk(KERN_INFO "msg:%s\n",msg);    
    msg_size = strlen(msg);
    printk(KERN_INFO "size of msg:%d\n",msg_size);    
    //String inversion
    msg_zj = (char *)kmalloc(msg_size + 1,GFP_KERNEL);
    memset(msg_zj, 0, msg_size + 1);
    for(i = 0; i < msg_size;i++)
    {
  msg_zj[i]=msg[msg_size-i-1];
    }    
    printk(KERN_INFO "msg_zj:%s\n",msg_zj);    
    pid = nlh->nlmsg_pid;
    skb_out = nlmsg_new(msg_size, 0);
    if (!skb_out) {
        printk(KERN_INFO "alloc nlmsg failed\n");
        return;
    }
    nlh = nlmsg_put(skb_out, 0, 0, NLMSG_DONE, msg_size, 0);
    NETLINK_CB(skb_out).dst_group = 0;
    //strncpy(nlmsg_data(nlh), msg, msg_size);
    strncpy(nlmsg_data(nlh), msg_zj, msg_size);
    res = nlmsg_unicast(my_nl_sock, skb_out, pid);//Kernel Space send message toUser Space
    if (res < 0)
        printk(KERN_INFO "nlmsg unicast failed\n");
    kfree(msg_zj);
    return;
}
static int __init hello_init(void)
{
    struct netlink_kernel_cfg cfg = {
            .groups = 0,
            .input = hello_nl_recv_msg
    };
    printk("Entering: %s:\n", __FUNCTION__);
    my_nl_sock = netlink_kernel_create(&init_net, MY_NETLINK_TYPE, &cfg);
    if (!my_nl_sock) {
        printk(KERN_ALERT "netlink create sock failed\n");
        return -10;
    }
    return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Exiting hello module\n");
    netlink_kernel_release(my_nl_sock);
    my_nl_sock = NULL;
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

image.gif

2,增加相应的生成文件

vim Makefile:

obj-m += netlink_mod.o
#KVERSION = $(shell uname -r)
#PWD = $(shell pwd)
all:
  make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
clean:
  make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

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3,编写用户进程代码

用户进程主要使用netlink的socket与内核进行通信,首先向内核发送一条消息,然后再接收内核的消息,代码如下:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
#define MY_NETLINK_TYPE 31
#define MAX_PAYLOAD 1024 /* maximum payload size*/
struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
struct nlmsghdr *nlh = NULL;
struct iovec iov;
int sock_fd;
struct msghdr msg;
int 
main(int argc, char *argv[])
{
    sock_fd = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, MY_NETLINK_TYPE);
    if (sock_fd < 0)
        return -1;
    memset(&src_addr, 0, sizeof(src_addr));
    src_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    src_addr.nl_pid = getpid(); /* self pid */
    bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&src_addr, sizeof(src_addr));
    memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
    memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
    dest_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    dest_addr.nl_pid = 0; /* For Linux Kernel */
    dest_addr.nl_groups = 0; /* unicast */
    nlh = (struct nlmsghdr *)malloc(NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
    memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
    nlh->nlmsg_len = NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD);
    nlh->nlmsg_pid = getpid();
    nlh->nlmsg_flags = 0;
    strcpy(NLMSG_DATA(nlh), "Hello");
    iov.iov_base = (void *)nlh;
    iov.iov_len = nlh->nlmsg_len;
    msg.msg_name = (void *)&dest_addr;
    msg.msg_namelen = sizeof(dest_addr);
    msg.msg_iov = &iov;
    msg.msg_iovlen = 1;
    printf("Sending message to kernel<<<%s\n",NLMSG_DATA(nlh));
    sendmsg(sock_fd, &msg, 0);//User Space send message to kernel
    printf("Waiting for message from kernel\n");
    /* Read message from kernel */
    recvmsg(sock_fd, &msg, 0);//User Space receive message from kernel
    printf("Received message payload>>>%s\n", NLMSG_DATA(nlh));
    close(sock_fd);
    return 0;
}

image.gif

4,测试结果

编译模块:

使

image.png

加载该模块:

sudo insmod netlink_mod.ko

image.gif

加载后可用的lsmod查看是否加载成功,然后编译并运行用户进程hello_user

gcc user.c -o user

image.gif

运行

./user

image.gif

可在终端中看到如下结果:

Sending message to kernel<<<Hello
Waiting for message from kernel
Received message payload>>>olleH
上面是用户进程的输出,可用dmesg命令查看内核模块的输出(或者直接查看/var/log/kern).

image.gif

image.png

卸载模块

sudo rmmod netlink_mod

参考:https//yangjin-unique.github.io/ru-he-zai-linuxnei-he-mo-kuai-zhong-jia-ru-netlinktong-xin-jie-kou.html


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