内核到用户空间应用程序的通信

Question

我正在尝试使内核（Android，内核 4.9.59）与用户空间应用程序通信。我找到了使用 Netlink 套接字的解决方案：https://stackoverflow.com/a/25071310/4190159

解决方案的第一个问题是解决方案中使用的 struct netlink_skb_parms 没有名为“pid”的成员，而是有一个名为“portid”的成员，我认为这与 pid 不同。无论如何，为了编译我的内核端代码/解决方案，我使用了 struct netlink_skb_parms 的“portid”成员来代替初始化。但是，现在我遇到了另一个错误。

我的Kernel端Netlink socket代码如下：

#include <linux/sched.h>
//For netlink socket -->
#include <net/sock.h>
//#include <net/netlink.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/string.h>

#define MY_GROUP    1 //For netlink socket
struct sock* socket; //For netlink socket
struct sk_buff* socket_buff; //For netlink socket

static void nl_receive_callback (struct sk_buff *skb)
{
    nlmsg_free(skb);
}

static void kernel_send_nl_msg(void)
{
    struct nlmsghdr *nlsk_mh;
    char* msg = "hello from kernel";

    socket = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_USERSOCK, 1, nl_receive_callback, NULL, THIS_MODULE);

    socket_buff = nlmsg_new(256, GFP_KERNEL);
    nlsk_mh = nlmsg_put(socket_buff, 0, 0, NLMSG_DONE, strlen(msg), 0);
    //NETLINK_CB(socket_buff).pid = 0;    // kernel pid is deprecated
    NETLINK_CB(socket_buff).portid = 0;
    NETLINK_CB(socket_buff).dst_group = MY_GROUP;
    strcpy(nlmsg_data(nlsk_mh), msg);

    nlmsg_multicast(socket, socket_buff, 0, MY_GROUP, GFP_KERNEL);
    pr_info("%s", msg);//Print out the message to kernel

    return;
}

我的用户空间应用端代码截取来自内核的消息如下：

#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>

#define MY_GROUP    1

void user_recieve_nl_msg(void)
{
    int sock_fd;
    struct sockaddr_nl user_sockaddr;
    struct nlmsghdr *nl_msghdr;
    struct msghdr msghdr;
    struct iovec iov;

    char* kernel_msg;

    sock_fd = socket(PF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_USERSOCK);

    memset(&user_sockaddr, 0, sizeof(user_sockaddr));
    user_sockaddr.nl_family = AF_NETLINK;
    user_sockaddr.nl_pid = getpid();
    user_sockaddr.nl_groups = MY_GROUP; 

    bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&user_sockaddr, sizeof(user_sockaddr));
    while (1) {
        nl_msghdr = (struct nlmsghdr*) malloc(NLMSG_SPACE(256));
        memset(nl_msghdr, 0, NLMSG_SPACE(256));

        iov.iov_base = (void*) nl_msghdr;
        iov.iov_len = NLMSG_SPACE(256);

        msghdr.msg_name = (void*) &user_sockaddr;
        msghdr.msg_namelen = sizeof(user_sockaddr);
        msghdr.msg_iov = &iov;
        msghdr.msg_iovlen = 1;

        recvmsg(sock_fd, &msghdr, 0);

        kernel_msg = (char*)NLMSG_DATA(nl_msghdr);
        print("Kernel message: %s\n", kernel_msg); // print to android logs
    }

    close(sock_fd);
}

当我尝试构建 android 内核时，我收到以下错误：

kernel/sched/custom_code.h:34:65: 错误: 传递参数 3 'netlink_kernel_create' 从整数生成指针，无需强制转换 [-错误]

kernel/sched/custom_code.h:34:14: 错误：参数太多 函数'netlink_kernel_create'

注意内核端的代码写在 custom_code.h 中。

我的问题如下：

1. 我已经检查了函数“netlink_kernel_create”并且我发送了正确数量的参数，那么为什么会出现上述错误？如何解决此错误？

2. 我应该怎么做才能在内核和用户空间应用程序之间建立有效的通信，以便在它们之间传递（来回）消息？

Answer 1

1。 让我们检查一下linux内核中的netlink_kernel_create函数：

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);
}

从这里https://elixir.bootlin.com/linux/v4.9.59/source/include/linux/netlink.h#L60 请注意，这个函数只需要 3 个参数（而不是代码中的 6 个）

这个函数在内核 3.6 中已经改变（从 6 个参数到 4 个） https://elixir.bootlin.com/linux/v3.6/source/include/linux/netlink.h#L185

然后在内核 3.7 中重命名为__netlink_kernel_create

netlink_kernel_create 3.7 中的函数接受 3 个参数 https://elixir.bootlin.com/linux/v3.7/source/include/linux/netlink.h#L48

尝试改变这个

socket = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_USERSOCK, 1, nl_receive_callback, NULL, THIS_MODULE);

到这里

struct netlink_kernel_cfg cfg = {
    .input  = nl_receive_callback,
    .groups = 1,
};
socket = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_USERSOCK, &cfg);

1. 现在您可以向“内核 => 应用程序”方向发送数据。

当您启动您的应用程序时，它会将套接字与user_sockaddr.nl_groups = MY_GROUP; bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&user_sockaddr, sizeof(user_sockaddr)); 绑定。

在此之后，您可以使用NETLINK_CB(socket_buff).dst_group = MY_GROUP; nlmsg_multicast(socket, socket_buff, 0, MY_GROUP, GFP_KERNEL); 将数据从内核发送到应用程序，然后应用程序会使用recvmsg(sock_fd, &msghdr, 0); 接收数据

如何调用 kernel_send_nl_msg() 函数与用户空间进行实际通信？

您可以从内核模块中调用它，您可以将其编写、编译和insmod 到内核中。或者您可以直接从内核调用它，但为此您需要重新构建整个内核。

如果你想向“application = > kernel”方向发送数据，那么你需要做相反的事情：将新套接字与内核中的另一个MY_GROUP2绑定，并使用nlmsg_multicast从应用程序发送数据