Netlink用于内核与用户空间程序传输信息，同时也可用于用户进程间通信。它包含用户空间下基于socket的标准接口，以及用于内核模块的内核API。iproute2工具包使用该方式从用户空间与内核进行通信。这里介绍netlink的简单使用方式与其实现原理。
本文内容参考内核版本 3.10.0-862.el7.x86_64
netlink 使用
例子代码
先看一个简单例子的代码
ps: 自定义netlink协议不推荐直接占用32个netlink协议号中的未使用号码，后面会单独文章介绍generic netlink的使用。
nl_kern.c1
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| #include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <linux/netdevice.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Hu Yu <hyuuhit@gmail.com>");
MODULE_DESCRIPTION("netlink example");
MODULE_VERSION("0.1");
#define MY_NETLINK_TYPE 26
struct sock *my_nl_sock = NULL;
static void nl_input(struct sk_buff *skb) {
pr_info("recv msg len: %d\n", skb->len);
if (skb->data[skb->len - 1] == '\0')
pr_info("recv msg str: %s\n", skb->data);
pr_info("portid : %d\n", NETLINK_CB(skb).portid);
pr_info("dst_group: %d\n", NETLINK_CB(skb).dst_group);
pr_info("====================\n");
}
static int __init my_init(void)
{
struct netlink_kernel_cfg cfg = {
.groups = 0,
.input = nl_input,
};
pr_info("my init.\n");
my_nl_sock = netlink_kernel_create(&init_net, MY_NETLINK_TYPE, &cfg);
if (!my_nl_sock) {
pr_info("nl create failed\n");
pr_info("====================\n");
return -1;
}
pr_info("====================\n");
return 0;
}
static void __exit my_exit(void)
{
pr_info("my exit.\n");
if (my_nl_sock) {
netlink_kernel_release(my_nl_sock);
}
pr_info("====================\n");
}
module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
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nl_user.c1
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| #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#define MY_NETLINK_TYPE 26
int main() {
struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
char msg[] = "hello from client.";
int err;
int fd;
printf("my pid: %d\n", getpid());
fd = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, MY_NETLINK_TYPE);
if (fd < 0) {
perror("socekt failed");
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;
err = bind(fd, (struct sockaddr *)&src_addr, sizeof(src_addr));
if (err == -1) {
perror("bind failed");
return -1;
}
memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
dest_addr.nl_family = AF_NETLINK;
dest_addr.nl_pid = 0;
dest_addr.nl_groups = 0;
err = sendto(fd, msg, sizeof(msg), 0, (struct sockaddr *)&dest_addr, (socklen_t)sizeof(dest_addr));
if (err == -1) {
perror("sendto failed");
return -1;
}
return 0;
}
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Makefile1
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| obj-m := nl_kern.o
PWD:=$(shell pwd)
KVER:=$(shell uname -r)
KDIR:=/lib/modules/$(KVER)/build
EXTRA_CFLAGS += -Wall -g
all: kernel nl_user
kernel:
$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
nl_user: nl_user.c
gcc $(EXTRA_CFLAGS) $^ -o $@
clean:
$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
rm -f nl_user
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用户态
可以与PF_INET协议族一样使用通用socket api，甚至限制更少，比如sendto的目的地址可以设置为NULL，默认目的nl_pid和nl_groups都为0，不过仍然建议显式设置。
地址
netlink socket地址结构体为sockaddr_nl
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| struct sockaddr_nl {
__kernel_sa_family_t nl_family;
unsigned short nl_pad;
__u32 nl_pid;
__u32 nl_groups;
};
|
- nl_family
固定为AF_NETLINK
- nl_pid
在bind操作时用作本地绑定的单播源地址，用作唯一不重复的本地端口id，可以自由设置。如果设置为0，内核将自动分配一个id，优先pid，如果冲突了将会分配一个不冲突的id。
在connect或send类操作时，用作单播目的地址。内核的目的地址端口固定为0。
- nl_groups
在bind操作时，用于表示该socket接收的组播消息的组位图，每一个非0位代表一个接收组。
在send类操作时，用于表示发送的组播组位图，但是只有最低非0位代表的一个组播组是有效的，也就是组播消息只能发给一个组。
消息格式
很多文章包括man文件中都说明netlink消息需要包含nlmsghdr头，但实际情况是内核包含的netlink协议通过该协议头解析消息层次。自定义的netlink协议并不一定需要nlmsghdr头，在例子代码中可以看到与普通SOCK_DGRAM类socket一致，可以直接通过socket发送数据。在内核netlink收发代码中也可以验证这一点。
如果要使用nlmsghdr协议头，可以参考include/uapi/linux/netlink.h中的一组宏，帮助定位数据对齐。
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struct nlmsghdr {
__u32 nlmsg_len;
__u16 nlmsg_type;
__u16 nlmsg_flags;
__u32 nlmsg_seq;
__u32 nlmsg_pid;
};
#define NLMSG_ALIGNTO 4U
#define NLMSG_ALIGN(len) ( ((len)+NLMSG_ALIGNTO-1) & ~(NLMSG_ALIGNTO-1) )
#define NLMSG_HDRLEN ((int) NLMSG_ALIGN(sizeof(struct nlmsghdr)))
#define NLMSG_LENGTH(len) ((len) + NLMSG_HDRLEN)
#define NLMSG_SPACE(len) NLMSG_ALIGN(NLMSG_LENGTH(len))
#define NLMSG_DATA(nlh) ((void*)(((char*)nlh) + NLMSG_LENGTH(0)))
#define NLMSG_NEXT(nlh,len) ((len) -= NLMSG_ALIGN((nlh)->nlmsg_len), \
(struct nlmsghdr*)(((char*)(nlh)) + NLMSG_ALIGN((nlh)->nlmsg_len)))
#define NLMSG_OK(nlh,len) ((len) >= (int)sizeof(struct nlmsghdr) && \
(nlh)->nlmsg_len >= sizeof(struct nlmsghdr) && \
(nlh)->nlmsg_len <= (len))
#define NLMSG_PAYLOAD(nlh,len) ((nlh)->nlmsg_len - NLMSG_SPACE((len)))
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内核态
内核api参考文件include/linux/netlink.h
内核态 netlink socket 创建
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| static inline struct sock *
netlink_kernel_create(struct net *net, int unit, struct netlink_kernel_cfg *cfg)
{
return __netlink_kernel_create(net, unit, THIS_MODULE, cfg);
}
|
第一个参数是net namespace网络命名空间的内核结构体，可以理解netlink socket只在该命名空间有效。另外netlink_sock可以有一个flag，NETLINK_F_LISTEN_ALL_NSID，这时就可以接收所有namespace的消息。
第二个参数是netlink协议族下具体的协议号，在include/uapi/linux/netlink.h中预定义了一些协议号，并且设置了该协议族下最多允许32个协议号，这个限制用于nl_table的创建。理论上32以内未被占用的协议号可以用于自定义的netlink协议通信，但是这种方式并不规范，而且对于未来更新版本内核可能对协议号的占用兼容性不好，更合适的自定义netlink通信的方式是使用generic netlink，也就是编号为16的NETLINK_GENERIC通信，后面会有单独文章介绍。
第三个参数是一个配置用的结构体，定义如下。
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struct netlink_kernel_cfg {
unsigned int groups;
unsigned int flags;
void (*input)(struct sk_buff *skb);
struct mutex *cb_mutex;
int (*bind)(int group);
void (*unbind)(int group);
bool (*compare)(struct net *net, struct sock *sk);
};
|
内核态 netlink socket 收消息
用户态程序发送消息给内核netlink socket时，上一步配置的input回调函数将被调用。注意这里位于系统调用的上下文，也就是进程上下文。
内核态 netlink socket 发消息
参考include/net/netlink.h中的注释。
单模使用netlink_unicast，实现参考用户态sendto的单播实现。
组播使用netlink_multicast，这只是netlink_broadcast的简单包装，实现参考用户态sendto的组播实现。
netlink 实现
先看一下netlink socket在内核中的实现的结构关系。
netlink 协议初始化
内核在启动阶段完成netlink协议的初始化，函数为netlink_proto_init，重点为两点。
nl_table的内存分配与哈希表初始化。- 为用户态netlink socket的创建提供支持，具体为将
netlink_family_ops注册到net_families[PF_NETLINK]上，这里的create函数指针（也就是函数netlink_create将在创建socket的系统调用中发挥作用）。
函数最后包含的rtnetlink_init可以作为内核netlink api使用方式的参考。
netlink_family_ops定义1
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| struct net_proto_family {
int family;
int (*create)(struct net *net, struct socket *sock,
int protocol, int kern);
struct module *owner;
};
static const struct net_proto_family netlink_family_ops = {
.family = PF_NETLINK,
.create = netlink_create,
.owner = THIS_MODULE,
};
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netlink协议初始化流程1
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| +------------------+
|netlink_proto_init|
+---------+--------+
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| +--------------+
+---+proto_register|
| +--------------+
| 参数为netlink_proto，将其注册到proto_list全局链表上，
| 作用是proc文件系统上/proc/net/protocols显示支持的协议。
|
|
+--- nl_table全局数组分配内存，并初始化每一个协议项的哈希表。
| netlink的操作围绕这个全局数组展开。
|
|
+--- 初始化链表头netlink_tap_all，用于挂载netlink_tap结构体。
| 看起来是用于监听，这里不做重点跟进。
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| +--------------------------+
+---+netlink_add_usersock_entry|
| +--------------------------+
| 初始化了nl_table[NETLINK_USERSOCK]项。
| 从代码看应该是用于用户态进程间通信预留的，因为并没有内核接收函数。
|
| +-------------+
+---+sock_register|
| +-------------+
| 参数为netlink_family_ops，实际为net_families[PF_NETLINK]赋值netlink_family_ops。
| 作为用socket系统调用时，为该协议族指定创建时调用的函数指针，这里为netlink_create
|
| +----------------------+
+---+register_pernet_subsys|
| +----------------------+
| 为每个net namespace注册proc文件系统节点
|
| +--------------+
+---+rtnetlink_init|
| +--------------+
| 初始化rtnetlink，用于网络相关配置操作。这也是netlink出现的最初目的。
| 关于内核netlink的正确使用方式，可以参考这里。
|
v
返回
|
内核态 netlink socket 创建
内核代码使用netlink_create_kernel函数创建netlink socket。实现重点是：
- 创建关联的struct socket和struct sock，这里sock实际空间类型为struct netlink_sock。
- 将netlink_sock插入nl_table该协议项的哈希表中。
- 将参数中cfg配置填充入nl_table该协议项内和netlink_sock中。
内核netlink socket创建流程1
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| +---------------------+
|netlink_kernel_create|
+----------+----------+
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| +-----------------------+
+---+__netlink_kernel_create|
| +-----------+-----------+
| |
| | +----------------+
| +----+sock_create_lite|
| | +----------------+
| | 创建struct socket结构
| |
| | +----------------+
| +----+__netlink_create|
| | +----------------+
| | socket的ops赋值为netlink_ops，
| | 创建struct sock结构，
| | 实际分配空间为struct netlink_sock
| | 内部有调用sock_init_data初始化sock和sk内部字段，比如sk_data_ready函数指针
| |
| | +----------------------------------------------------------------+
| | |更新sk关联的net namespace |
| | |确定最终使用的组播组数，取cfg->groups与32中的较大值 |
| | |为组播位图listeners分配内存 |
| | | |
| | |设置sk字段函数指针sk_data_ready为netlink_data_ready |
| +----+这个函数在内核netlink_sock中是无用的，因为内核收消息流程的原因。|
| | |可以看到是一个空函数 |
| | | |
| | |设置nlk(netlink_sock)字段函数指针netlink_rcv为cfg中input函数指针|
| | |这将在内核收消息时被调用 |
| | +----------------------------------------------------------------+
| |
| | +--------------+
| +----+netlink_insert|
| | +-------+------+
| | |
| | |
| | +----> 设置netlink_sock的portid
| | |
| | | +----------------+
| | +-----+__netlink_insert|
| | | +----------------+
| | | struct sock插入nl_table特定表项的哈希表中
| | |
| | +----> 设置netlink_sock的bound为portid
| | |
| |<-----------+
| |
| | +----------------------------------------------------------------------------------+
| | |将struct sock指针转换为netlink_sock指针 |
| +----+设置flags增加标记NETLINK_F_KERNEL_SOCKET |
| | |标记这是一个内核netlink_sock，因为内核和用户态netlink_sock对接收消息的处理方式不同|
| | +----------------------------------------------------------------------------------+
| |
| | +---------------------------------------------------------+
| +----|nl_table特定表项根据struct netlink_kernel_cfg类型参数填充|
| | +---------------------------------------------------------+
|<--------------+
|
v
返回struct sock结构指针
|
用户态 netlink socket 创建
用户态socket创建调用了net_families中该协议族的create函数指针。netlink初始化时为PF_NETLINK协议族设定了函数指针为netlink_create函数。在这里为socket的ops指针赋值为netlink_ops，这里的函数指针涉及针对socket的系统调用，定义如下。
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| static const struct proto_ops netlink_ops = {
.family = PF_NETLINK,
.owner = THIS_MODULE,
.release = netlink_release,
.bind = netlink_bind,
.connect = netlink_connect,
.socketpair = sock_no_socketpair,
.accept = sock_no_accept,
.getname = netlink_getname,
.poll = datagram_poll,
.ioctl = sock_no_ioctl,
.listen = sock_no_listen,
.shutdown = sock_no_shutdown,
.setsockopt = netlink_setsockopt,
.getsockopt = netlink_getsockopt,
.sendmsg = netlink_sendmsg,
.recvmsg = netlink_recvmsg,
.mmap = sock_no_mmap,
.sendpage = sock_no_sendpage,
};
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用户态netlink socket创建流程1
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| +--------------+
|socket系统调用|
+-------+------+
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| +-----------+
+---+sock_create|
| +--+--------+
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| | +-------------+
| +--+__sock_create|
| +------+------+
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| | +----------+
| +--+sock_alloc| 分配struct socket
| | +----------+
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| | +--------------------------------+
| | |net_families[PF_NETLINK]->create|
| +--+ |
| | | 实际调用函数为netlink_create |
| | +-----+--------------------------+
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| | | +----------------+
| | +-----+__netlink_create|
| | | +----------------+
| | | socket的ops赋值为netlink_ops，
| | | 创建struct sock结构，
| | | 实际分配空间为struct netlink_sock
| | | 内部有调用sock_init_data初始化sock和sk内部字段，比如sk_data_ready函数指针
| | |
| | |
| | | +----------------------------+
| | +-----+设置netlink_sock的回调函数，|
| | | |netlink_bind，netlink_unbind|
| | | +----------------------------+
| |<-------+
|<---------------+
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| +-----------+
+---+sock_map_fd| struct socket结构映射文件描述符fd
| +-----------+
|
返回fd
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用户态 netlink socket bind
看过前面的内容，用户态bind操作就好理解了，系统调用处理函数中调用socket的ops->bind函数指针，对于netlink协议族来说就是函数netlink_bind。这里涉及有组播的配置操作，注意区分位图与组播组数的区别就好。
bind完成后，内核态和用户态netlink socket的结构关系就基本配置完成了。
用户态netlink socket bind流程1
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| +------------+
|bind系统调用|
+-----+------+
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| +-------------------+
+---+sockfd_lookup_light|
| +-------------------+
| 通过fd查找struct socket结构
|
| +-------------------+
+---+move_addr_to_kernel|
| +-------------------+
| 将用户态内存地址中的地址参数数据拷贝到内核
|
| +-------------------------------+
| |调用socket成员ops->bind函数指针|
+---+ |
| | 实际调用函数为netlink_bind |
| +---------------+---------------+
| |
| | +-----------------------------------------------------------------------+
| | |如果bind地址中nl_groups不为0 |
| | |首先检查了是否允许非特权用户接收组播消息或该用户是否有CAP_NET_ADMIN特权|
| +---+权限检查通过后调用netlink_realloc_groups |
| | |为netlink_sock分配组播位图空间并记录位图支持组个数上限 |
| | +-----------------------------------------------------------------------+
| |
| | +----------------------------------------------------------------------+
| | |如果该netlink_sock之前有过绑定端口， |
| | |这里将会检查传入的nl_pid是否与之前绑定的端口号相同。 |
| +---+ |
| | |可以看到如果需要修改绑定的组播号，可以多次调用bind传入最新需要的组播号|
| | |只是需要注意参数中的nl_pid要与之前绑定的端口号相同 |
| | |如果是自动分配的端口号，可以通过getsockname函数获取已经绑定的端口号 |
| | +----------------------------------------------------------------------+
| |
| | +----------------------------------------------------------+
| +---+如果bind有组播，同时之前的内核netlink设置有bind回调函数 |
| | |对于接收组播的每一位调用回调函数，参数为每一位代表的组序号|
| | +----------------------------------------------------------+
| |
| | +-------------------------------------------------------------------+
| | |netlink_insert将bind地址参数中的nl_pid设置入netlink_sock， |
| +---+同时插入nl_table特定的哈希表中。 |
| | |如果传入的nl_pid为0，将调用netlink_autobind自动分配一个不冲突的值，|
| | |然后调用netlink_insert。 |
| | +-------------------------------------------------------------------+
| |
| | +----------------------------+
| | |netlink_update_subscriptions|
| | +----------------------------+
| | 更新netlink_sock成员subscriptions，记录订阅的组播组数
| | 如果存在订阅组播，需要将struct sock成员sk_bind_node插入到nl_table特定项的mc_list链表中
| |
| |
| +--- 更新组播位图
| |
| | +------------------------+
| +---+netlink_update_listeners|
| | +------------------------+
| | 更新nl_table特定表项成员listeners->masks位图记录了该协议下有哪些组存在被订阅
| |
|<------------------+
|
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返回成功失败
|
用户态 netlink socket sendto
用户态netlink socket sendto流程1
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|sendto系统调用|
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+---+sockfd_lookup_light|
| +-------------------+
| 通过fd查找struct socket结构
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| +-------------------+
+---+move_addr_to_kernel|
| +-------------------+
| 将用户态内存地址中的地址参数数据拷贝到内核
|
| +---------------------------------------------------------+
+---+组装一个struct msghdr结构，要发送的数据地址和长度填充其中|
| +---------------------------------------------------------+
|
| +------------------------------------------------------+
| |sock_sendmsg -> __sock_sendmsg -> __sock_sendmsg_nosec|
+---+内部调用socket成员ops->sendmsg，实际调用函数为 |
| | netlink_sendmsg |
| +---+--------------------------------------------------+
| | 这里忽略安全相关操作，不做分析
| |
| | +--------------------------------------------------------------------------+
| +------+选择目标portid和group， |
| | |如果传入的目标地址为空则使用netlink_sock结构成员(如果没有connect过应该是0)|
| | +--------------------------------------------------------------------------+
| |
| | +------------------------------------------------------+
| +------+如果没有bind过，调用netlink_autobind自动bind一个portid|
| | +------------------------------------------------------+
| |
| | +-----------------------+
| +------+netlink_alloc_large_skb|
| | | 分配一个skb内存 |
| | +-----------------------+
| |
| | +-----------------------------------------------------+
| +------+使用NETLINK_CB取得skb中的control buffer |
| | |写入当前netlink_sock的portid、dst_group、creds、flags|
| | +-----------------------------------------------------+
| |
| | +-------------------------------+
| +------+memcpy_from_msg |
| | |从用户态内存地址复制数据到skb中|
| | +-------------------------------+
| |
| | +--------------------------------------------------+
| | |如果目标地址包含组播组，首先增加skb->users引用计数|
| | |(这个引用计数将在广播完成后由函数内部消费掉) |
| | | |
| | | netlink_broadcast做广播，但是广播的返回值并不在意|
| | | |
| | +--------------------------------------------------+
| |
| | +--------------------------+
| | | |
| +------+ netlink_unicast做单播 |
| | | |
| | | 单播返回值作为函数返回值 |
| | | |
| | +--------------------------+
| |
|<------+
|
v
返回成功失败
|
netlink_unicast
函数定义为
int netlink_unicast(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 portid, int nonblock)
- ssk
发送源的struct sock结构。
- skb
需要发送的数据。
- portid
目标portid。
- nonblock
标记是否阻塞。(如果使用阻塞方式，将取ssk的sk_sndtimeo字段作为超时时间，且可能会引起调度。如果在中断和软中断上下文中使用需要注意)。
netlink_unicast 流程1
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| +---------------+
|netlink_unicast|
+-------+-------+
|
| +------------+
+---+netlink_trim|
| +------------+
| 对于使用物理内存且空闲空间超过一半的skb，做裁剪操作。
|
| +------------+
+---+取得超时时间|
| +------------+
|
| +-----------------------+
+---+netlink_getsockbyportid|
| +-----------------------+
| 取得目标struct sock结构。返回已经sock_hold增加过引用计数sk_refcnt的struct sock结构。
| 通过ssk的协议号和net namespace选择同协议同namespace下目标portid的struct sock结构。
| 如果目标sk状态为NETLINK_CONNECTED且netlink_sock成员dst_port不等于ssk的port，则返回connection refused错误。
| netlink_sock和sock的结构关系见图。
|
| +----------------------------------------------------------------+
| |netlink_is_kernel判断上一步拿到的sk是否是内核sk |
+---+方式就是判断netlink_sock字段flags是否包含NETLINK_F_KERNEL_SOCKET|
| |这个标记在内核函数netlink_kernel_create中被设置。 |
| +---------------+-------------------------------------------+----+
| | |
| 如果是内核sk| 如果不是内核sk|
| | |
| v |
| +-------------------------------------------+ |
| |netlink_unicast_kernel函数处理 | |
| |然后返回，netlink_unicast结束 | |
| | | |
+-------+如果netlink_sock没有netlink_rcv函数指针 | |
| |则释放skb，并释放sk引用计数 | |
| | | |
| |如果有设置netlink_rcv函数指针则进行以下流程| |
| |(该函数指针是netlink_kernel_create传入的) | |
| +-------------------------------------------+ |
| | |
| | +-----------------------------------------+ |
| | |netlink_skb_set_owner_r | |
| +---+将skb->sk字段设置为目标sk并设置destructor| |
| | |修改目标sk缓冲区相关成员 | |
| | +-----------------------------------------+ |
| | |
| | +-----------------------------------+ |
| +---+NETLINK_CB(skb).sk设置为源sk，既ssk| |
| | +-----------------------------------+ |
| | |
| | +---------------------------------+ |
| +---+调用netlink_rcv函数指针处理skb | |
| | |而后释放skb，释放sk引用计数，返回| |
| | +---------------------------------+ |
|<--------+ |
| |
| |
| +-------------------------------------------------------+
| |
| | +--------------------------------------------------------------+
| +----+sk_filter判断是否阻断后续处理，不确定具体情况，可能与ebpf有关 |
| | +--------------------------------------------------------------+
| |
| | +--------------------------------------------------------------------+
| | |netlink_attachskb |
| | |判断sk剩余缓冲区是否满足大小，如果有超时设置可能会引发调度。 |
| +----+ |
| | |如果大小满足，调用netlink_skb_set_owner_r，将skb->sk字段设置为目标sk|
| | |并设置destructor和修改目标sk缓冲区相关成员 |
| | +--------------------------------------------------------------------+
| |
| | +----------------------------------------------------------------+
| +----+根据上一步返回值判断是出错还是从netlink_getsockbyportid开始重试 |
| | |如果正常，返回值为0，进行下一步。 |
| | +----------------------------------------------------------------+
| |
| | +---------------+
| +----+netlink_sendskb|
| | +----+----------+
| | |
| | | +-----------------+
| | +-----+__netlink_sendskb|
| | | +-+---------------+
| | | |
| | | | +-------------------+
| | | +----+netlink_deliver_tap|
| | | | +-------------------+
| | | | tap流程不关注
| | | |
| | | | +--------------+
| | | +----+skb_queue_tail|
| | | | +--------------+
| | | | 将skb挂到sk字段sk_receive_queue上，这个函数使用了保存中断的自旋锁
| | | |
| | | | +-------------------------------------------------+
| | | +----+调用sk->sk_data_ready函数指针，参数为sk和数据长度|
| | | | +-------------------------------------------------+
| | |<------+
| | |
| | | +-----------------------------------------------------+
| | +-----+sock_put释放sk引用计数，如果不再有引用则sk_free释放sk|
| | | +-----------------------------------------------------+
| | |
| |<--------+
| |
|<------+
|
v
返回
|
netlink_broadcast
函数定义为
int netlink_broadcast(struct sock *ssk, struct sk_buff *skb, u32 portid, u32 group, gfp_t allocation)
- ssk
发送源的struct sock结构。
- skb
需要发送的数据。
- portid
单播目标portid，作为组播处理函数的参数是为了避免重复发送。
- group
- allocation
netlink_broadcast 流程1
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+----------------------------------------------------------------------------------------+
|netlink_broadcast，直接调用netlink_broadcast_filterd(后两个参数过滤函数指针及数据置NULL)|
+----------------------------------------------------------------------------------------+
|
| +------------+
+---+netlink_trim|
| +------------+
|
| +--------------------------------------------+
+---+填充netlink_broadcast_data结构，变量命名info|
| +--------------------------------------------+
| 为了后续函数调用参数整洁，创建了这个结构体传递组播使用到参数及需要返回检查的多个值
| 该结构体也只有这一个使用位置。
|
| +---------------------------------------------------------------------+
| |遍历nl_table数组中该协议号成员的mc_list(这里链接了所有订阅了组播的sk)|
+---+ |
| | 对每个sk调用do_one_broadcast(sk, &info) |
| +---+-----------------------------------------------------------------+
| |
| | +-----------------------------------------------------------------------+
| | |排除源ssk，排除portid与单播portid相同的， |
| | |排除不包含组播group(这里的组播id从1开始，group为1的组对应位图0位)的sk |
| | | |
| +---+如果sk与ssk的net namespace不同 |
| | | sk对应的nlk字段flags不包含NETLINK_F_LISTEN_ALL_NSID，排除。 |
| | | 调用peernet_has_id比较sk与ssk的net返回0，排除。(这个不懂，暂时忽略)|
| | | 调用file_ns_capable检查网络广播权限返回0，排除。(这个细节暂时忽略) |
| | +-----------------------------------------------------------------------+
| |
| | +-----------------------------------------------------------------+
| +---+检查info->failure字段，如果为真说明之前对skb的skb_clone操作失败了|
| | |如果为真，调用netlink_overrun将出错消息传播给sk并返回 |
| | +-----------------------------------------------------------------+
| |
| | +-----------------------------------------------------------------------------------+
| | |检查info->skb2字段，如果未NULL则由原skb取得一个独立的skb置于skb2字段用于后续广播 |
| +---+取得独立skb的方式有两种，由原skb引用计数值区分： |
| | | 大于1，调用skb_clone克隆一个，可能会失败 |
| | | 等于1，先增加引用计数再调用skb_orphan执行destructor后将其与destructor函数指针剥离|
| | +-----------------------------------------------------------------------------------+
| |
| | +-----------------------------------------------------------------------------------------+
| | |如果info->skb2字段为NULL，说明上一步的操作失败了 |
| | |那么调用netlink_overrun将出错消息传递给sk，并将info->failure字段置1 |
| +---+ 如果sk对应的nlk字段flags包含标记NETLINK_F_BROADCAST_SEND_ERROR |
| | | 则info->delivery_failure置1 |
| | |函数返回 |
| | |(这里的netlink_overrun和failure置1，配合再前一步对failure的检查，完成了对所有sk的出错传播|
| | +-----------------------------------------------------------------------------------------+
| |
| | +----------------------------------------------------------------+
| +---+对传入参数的过滤函数指针调用(在这个调用栈里该参数为NULL，不关注)|
| | +----------------------------------------------------------------+
| |
| | +---------------------------------------------------+
| +---+sk_filter过滤检查，如果未通过将释放skb2并置NULL返回|
| | +---------------------------------------------------+
| |
| | +-------------------------------------------------------------+
| | |在sk的net字段netns_idr中查找ssk的net所对应的id |
| +---+赋值给NETLINK_CB的nsid字段，并为nsid_is_set置真 |
| | |(不明白为什么要为net对应的peer net分配id，取了又是做什么用？)|
| | +-------------------------------------------------------------+
| |
| | +-------------------------------------------+
| | | |
| | | netlink_broadcast_deliver(sk, info->skb2) |
| | | |
| | +---+---------------------------------------+
| | |
| | | +-----------------------------------------------------------------------+
| | +---+判断sk缓冲区是否满足要求及nlk->state字段是否包含标记NETLINK_S_CONGESTED|
| | | |如果不满足要求直接返回-1 |
| | | +-----------------------------------------------------------------------+
| | |
| | |
| | | +-------------------------+
| | | | |
| | | | netlink_skb_set_owner_r |
| | +---+ |
| | | | __netlink_sendskb |
| | | | |
| | | +-------------------------+
| | | 这里是真正的发送部分，
| | | 可以参考单播中同样的函数调用
| | |
| | | +----------------------------+
| |<------+---+返回sk缓冲区是否是否超过一半|
| | +----------------------------+
| |
| | +--------------------------------------------------------------------------------------------+
| | |如果上一步出错，也就是缓冲区不足，将会调用netlink_overrun对sk报错 |
| | | 同时如果nlk->flags包含标记NETLINK_F_BROADCAST_SEND_ERROR |
| | | 则将info->delivery_failure置1 |
| +---+ |
| | |如果上一步正常返回， |
| | | info->congested与返回值做或操作，也就是在遍历中记录是否存在拥塞的sk |
| | | info->delivered置1 |
| | | info->skb2置NULL（也就是说对每个组播中的sk，递交的skb2都是新的独立的，但数据不一定独立）|
| | +--------------------------------------------------------------------------------------------+
| |
| |
|<------+
|
| +---------------------------------+
+---+consume_skb(skb，也就是info->skb)|
| +---------------------------------+
|
| +------------------------------------------+
| | |
| | 如果info->delivery_failure为真 |
+---+ kfree_skb(info.skb2) |
| | 返回-ENOBUFS，也就是因为sk缓冲区不足 |
| | |
| +------------------------------------------+
|
| +----------------------+
+---+consume_skb(info.skb2)|
| +----------------------+
|
| +---------------------------------------------------------------------------------------------+
| | |
| | 如果info->delivered为真，说明存在提交成功的sk，返回0 |
+---+ 如果info->congested为真且内存分配标记包含__GFP_WAIT（也就是说当前允许调度，进程上下文） |
| | 说明存拥塞，那么在返回0前先调用yield释放cpu且会闲置一会 |
| | |
| +---------------------------------------------------------------------------------------------+
|
| +------------------------------------------------+
| | |
+---+ 如果运行到这里了，说明没有合适的接收该组播的sk |
| | 返回-ESRCH，No such process |
| | |
| +------------------------------------------------+
|
v
返回
|
用户态 netlink socket 其他操作
与前文操作类似，其他系统调用操作在系统调用处理函数中会调用struct socket的ops成员响应的函数指针，跟进代码就可以了。
