Linux の C 言語はネットリンク ソケットを使用してカーネル モジュールと通信します

ネットリンクの紹介

Netlink ソケットは、ユーザー プロセスとカーネル プロセス間の通信に使用される特別なプロセス間通信 (IPC) であり、ネットワーク アプリケーションがカーネルと通信するために最も一般的に使用されるインターフェイスでもあります。Linux 標準カーネルでは、システムは、ログ レポート、ルーティング システムなど、多くのネットリンク インスタンスをデフォルトで統合します。ネットリンク メッセージは双方向です。アプリケーション層はカーネルにメッセージを送信でき、カーネルもアプリケーションにメッセージを送信できます。これは、カーネル情報収集モジュールに関与するのに非常に適しています。

ioctlとの違い

Netlink は sock を使用して実装されますが、ioctl はドライバーの登録を使用して実装されます。Netlink は通常、大量のメッセージを送信するために使用されますが、ioctl は通常、システム コマンドを発行するために使用され、アプリケーション層にメッセージをアクティブに送信するカーネルをサポートしません。
ネットリンクはいつ使用するのですか?
開発プロセスでは、アプリケーション層のメッセージ通信の選択と同様に、メッセージ通信機構の選択に直面しますが、それぞれの通信方式にはそれぞれ長所と短所があります。ネットリンク メカニズムを使用するには、通常、カーネルによって送信されたメッセージを監視するためにアプリケーション層が別のプロセスを開始する必要があります。開発ワークロードは ioctl よりも大きく、ioctl は主にメッセージ配信を促進するために使用されます。たとえば、次の iwpriv コマンド実装ワイヤレス ドライバーは ioctl メカニズムを使用します。

カーネルモジュール hello_kernel.c

#include <linux/module.h>
#include <net/sock.h> 
#include <linux/netlink.h>
#include <linux/skbuff.h> 
#define NETLINK_USER 31
 
struct sock *nl_sk = 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 = "Hello from kernel";
    int res;
 
    printk(KERN_INFO "Entering: %s\n", __FUNCTION__);
 
    msg_size = strlen(msg);
 
    nlh = (struct nlmsghdr *)skb->data;
    printk(KERN_INFO "Netlink received msg payload:%s\n", (char *)nlmsg_data(nlh));
    pid = nlh->nlmsg_pid; /*pid of sending process */
 
    skb_out = nlmsg_new(msg_size, 0);
    if (!skb_out) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate new skb\n");
        return;
    }
 
    nlh = nlmsg_put(skb_out, 0, 0, NLMSG_DONE, msg_size, 0);
    NETLINK_CB(skb_out).dst_group = 0; /* not in mcast group */
    strncpy(nlmsg_data(nlh), msg, msg_size);
 
    res = nlmsg_unicast(nl_sk, skb_out, pid);
    if (res < 0)
        printk(KERN_INFO "Error while sending bak to user\n");
}
 
static int __init hello_init(void)
{
 
    printk("Entering: %s\n", __FUNCTION__);
    //nl_sk = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_USER, 0, hello_nl_recv_msg, NULL, THIS_MODULE);
    struct netlink_kernel_cfg cfg = {
        .input = hello_nl_recv_msg,
    };
 
    nl_sk = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_USER, &cfg);
    if (!nl_sk) {
        printk(KERN_ALERT "Error creating socket.\n");
        return -10;
    }
 
    return 0;
}
 
static void __exit hello_exit(void)
{
 
    printk(KERN_INFO "exiting hello module\n");
    netlink_kernel_release(nl_sk);
}
 
module_init(hello_init); 
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

アプリケーション層コード hello.c

#include <linux/netlink.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
 
#define NETLINK_USER 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()
{
    sock_fd = socket(PF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_USER);
    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));
    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\n");
    sendmsg(sock_fd, &msg, 0);
    printf("Waiting for message from kernel\n");
 
    /* Read message from kernel */
    recvmsg(sock_fd, &msg, 0);
    printf("Received message payload: %s\n", NLMSG_DATA(nlh));
    close(sock_fd);
 
    return 0;
}

 メイクファイル

bin=hello
obj-m = hello_kernel.o
KVERSION = $(shell uname -r)
all:$(bin)
	make -C /lib/modules/$(KVERSION)/build M=$(PWD) modules
bin:
	gcc hello.c -o hello
clean:
	make -C /lib/modules/$(KVERSION)/build M=$(PWD) clean
	rm -rf hello.o hello

メイクファイルの問題記録

chat:KVERSION = $(shell uname -r) シェルを削除した場合の違いは何ですか?

Makefile では、`$(shell ...)` はコマンドを実行してその出力を取得するために使用される組み込み関数です。あなたが言及したステートメントでは、`$(shell uname -r)` を使用して `uname -r` コマンドを実行し、現在の Linux カーネル バージョンを取得し、その結果を `KVERSION` 変数に割り当てます。「shell」を削除すると、ステートメント全体は次のようになります。
KVERSION = uname -r
これはコマンド実行ステートメントではなく、単純な変数代入ステートメントになります。これは、`uname -r` コマンドを実行してその出力を取得するのではなく、`KVERSION` の値が文字列 `"uname -r"` に直接設定されることを意味します。
したがって、違いは次のとおりです。
- `KVERSION = $(shell uname -r)`: これは、`uname -r` コマンドを実行し、カーネル バージョンを取得し、結果を文字列として `KVERSION` 変数に割り当てます。
- `KVERSION = uname -r`: これは、文字列 `"uname -r"` を `KVERSION` 変数に割り当てるだけで、コマンドの実行やカーネル バージョンの取得は行いません。
カーネルのバージョンを `KVERSION` 変数に割り当てたい場合は、`$(shell ...)` を使用してコマンドを実行する必要があります。それ以外の場合は、コマンド文字列自体を変数に代入するだけで、コマンドの出力は取得されません。

make -C とはどういう意味ですか?

`make -C` は `make` コマンドのオプションであり、`make` コマンドを実行するディレクトリを指定するために使用されます。
構文は次のとおりです。
make -C <ディレクトリ>
ここで、`<ディレクトリ>` は、`make` コマンドを実行するディレクトリへのパスです。
このオプションは通常、他のディレクトリのコードに依存するサブプロジェクトまたはプロジェクトをビルドするために、プロジェクトのサブディレクトリで「make」コマンドを実行するために使用されます。これは、各サブディレクトリに個別の `Makefile` ファイルを保持し、`-C` オプションを使用してどのサブディレクトリをビルドするかを指定できるため、大規模なプロジェクトで複数のモジュールまたはコンポーネントのビルド プロセスを管理する場合に便利です。
たとえば、`subproject` という名前のサブディレクトリと、そのディレクトリ内に `Makefile` という名前のビルド ファイルがある場合、次のコマンドを使用して、`subproject` ディレクトリで `make` を実行できます。 make -C subproject これ
により
、 `make` コマンドは、`subproject` ディレクトリ内の `Makefile` ファイルを検索して実行し、そのサブプロジェクトに関連付けられたビルド タスクを実行します。

操作結果:

アプリケーション層

カーネルの場合は、最初に .ko をロードし、hello を実行した後、dmesg を使用して受信したメッセージを表示します。

コードソース:

C 言語は Linux でカーネル モジュールと通信するためにネットリンク ソケットをどのように使用しますか? _C 言語での nlmsghdr の使用法_wellnw のブログ - CSDN ブログ