Netlink是linux提供的用于内核和用户态进程之间的通信方式。但是注意虽然Netlink主要用于用户空间和内核空间的通信，但是也能用于用户空间的两个进程通信。只是进程间通信有其他很多方式，一般不用Netlink。除非需要用到Netlink的广播特性时。

那么Netlink有什么优势呢？

一般来说用户空间和内核空间的通信方式有三种：/proc、ioctl、Netlink。而前两种都是单向的，但是Netlink可以实现双工通信。Netlink协议基于BSD socket和AF_NETLINK地址簇(address family)，使用32位的端口号寻址(以前称作PID)，每个Netlink协议(或称作总线，man手册中则称之为netlink family)，通常与一个或一组内核服务/组件相关联，如NETLINK_ROUTE用于获取和设置路由与链路信息、NETLINK_KOBJECT_UEVENT用于内核向用户空间的udev进程发送通知等。

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netlink具有以下特点：

首先看一下几个重要的数据结构的关系：

1.struct msghdr

msghdr这个结构在socket变成中就会用到，并不算Netlink专有的，这里不在过多说明。只说明一下如何更好理解这个结构的功能。我们知道socket消息的发送和接收函数一般有这几对：recv／send、readv／writev、recvfrom／sendto。当然还有recvmsg／sendmsg，前面三对函数各有各的特点功能，而recvmsg／sendmsg就是要囊括前面三对的所有功能，当然还有自己特殊的用途。msghdr的前两个成员就是为了满足recvfrom／sendto的功能，中间两个成员msg_iov和msg_iovlen则是为了满足readv／writev的功能，而最后的msg_flags则是为了满足recv／send中flag的功能，剩下的msg_control和msg_controllen则是满足recvmsg／sendmsg特有的功能。

2.struct sockaddr_ln

struct sockaddr_ln为Netlink的地址，和我们通常socket编程中的sockaddr_in作用一样，他们的结构对比如下：

struct sockaddr_nl的详细定义和描述如下：

(1) nl_pid：在Netlink规范里，PID全称是Port-ID(32bits)，其主要作用是用于唯一的标识一个基于netlink的socket通道。通常情况下nl_pid都设置为当前进程的进程号。前面我们也说过，Netlink不仅可以实现用户-内核空间的通信还可使现实用户空间两个进程之间，或内核空间两个进程之间的通信。该属性为0时一般指内核。

(2) nl_groups：如果用户空间的进程希望加入某个多播组，则必须执行bind()系统调用。该字段指明了调用者希望加入的多播组号的掩码(注意不是组号，后面我们会详细讲解这个字段)。如果该字段为0则表示调用者不希望加入任何多播组。对于每个隶属于Netlink协议域的协议，最多可支持32个多播组(因为nl_groups的长度为32比特)，每个多播组用一个比特来表示。

3.struct nlmsghdr

Netlink的报文由消息头和消息体构成，struct nlmsghdr即为消息头。消息头定义在文件里，由结构体nlmsghdr表示：

消息头中各成员属性的解释及说明：

(1) nlmsg_len：整个消息的长度，按字节计算。包括了Netlink消息头本身。

(2) nlmsg_type：消息的类型，即是数据还是控制消息。目前(内核版本2.6.21)Netlink仅支持四种类型的控制消息，如下：

(3) nlmsg_flags：附加在消息上的额外说明信息，如上面提到的NLM_F_MULTI。

1.创建socket

int socket(int domain, int type, int protocol)

domain指代地址族,即AF_NETLINK;

套接字类型为SOCK_RAW或SOCK_DGRAM,因为netlink是一个面向数据报的服务;

protocol选择该套接字使用哪种netlink特征。

以下是几种预定义的协议类型:

可以非常容易的添加自己的netlink协议。为每一个协议类型最多可以定义32个多播组。每一个多播组用一个bitmask来表示,1= NLMSG_SPACE(0)) { nlh = nlmsg_hdr(skb); memcpy(str, NLMSG_DATA(nlh), sizeof(str)); printk("Message received:%s\n",str) ; pid = nlh->nlmsg_pid; while(i--) {//我们使用completion做延时，每3秒钟向用户态回发一个消息 init_completion(&cmpl); wait_for_completion_timeout(&cmpl,3 * HZ); sendnlmsg("I am from kernel!",pid); } flag = 1; kfree_skb(skb); } } // Initialize netlink int netlink_init(void) { nl_sk = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_TEST, 1, nl_data_ready, NULL, THIS_MODULE); if(!nl_sk){ printk(KERN_ERR "my_net_link: create netlink socket error.\n"); return 1; } printk("my_net_link_4: create netlink socket ok.\n"); return 0; } static void netlink_exit(void) { if(nl_sk != NULL){ sock_release(nl_sk->sk_socket); } printk("my_net_link: self module exited\n"); } module_init(netlink_init); module_exit(netlink_exit); MODULE_AUTHOR("zhao_h"); MODULE_LICENSE("GPL");

附上内核代码的Makefile文件：

我们将内核模块insmod后，运行用户态程序，结果如下：

这个结果复合我们的预期，但是运行过程中打印出“state_smg”卡了好久才输出了后面的结果。这时候查看客户进程是处于D状态的（不了解D状态的同学可以google一下）。这是为什么呢？因为进程使用Netlink向内核发数据是同步，内核向进程发数据是异步。什么意思呢？也就是用户进程调用sendmsg发送消息后，内核会调用相应的接收函数，但是一定到这个接收函数执行完用户态的sendmsg才能够返回。我们在内核态的接收函数中调用了10次回发函数，每次都等待3秒钟，所以内核接收函数30秒后才返回，所以我们用户态程序的sendmsg也要等30秒后才返回。相反，内核回发的数据不用等待用户程序接收，这是因为内核所发的数据会暂时存放在一个队列中。

再来回到之前的一个问题，用户态程序的源地址（pid）可以用0吗？我把上面的用户程序的A和C处pid都改为了0，结果一运行就死机了。为什么呢？我们看一下内核代码的逻辑，收到用户消息后，根据消息中的pid发送回去，而pid为0，内核并不认为这是用户程序，认为是自身，所有又将回发的10个消息发给了自己（内核），这样就陷入了一个死循环，而用户态这时候进程一直处于D。

另外一个问题，如果同时启动两个用户进程会是什么情况？答案是再调用bind时出错：“Address already in use”，这个同UDP一样，同一个地址同一个port如果没有设置SO_REUSEADDR两次bind就会出错，之后我用同样的方式再Netlink的socket上设置了SO_REUSEADDR，但是并没有什么效果。

范例二

之前我们说过UDP可以使用sendmsg／recvmsg也可以使用sendto／recvfrom，那么Netlink同样也可以使用sendto／recvfrom。具体实现如下：