在linux系统中实现各项监控的关键技术（2）--内核态与用户态进程之间的通信netlink

Netlink 是一种在内核与用户应用间进行双向数据传输的非常好的方式，用户态应用使用标准的 socket API 就可以使用 netlink 提供的强大功能，内核态需要使用专门的内核 API 来使用netlink。如果需要在用户态捕捉到一些内核的信息，就可以通过netlink的机制，将消息从内核发送给用户态。比如，在ext3文件系统处理的ext3_handle_error，以及ext3_abort处挂个函数，函数中实现netlink机制，那么当文件系统异常后，走入ext3_abort，以及ext3_handle_error函数时，就会进入钩子函数，再将信息通过netlink发送到用户态。

Netlink 相对于系统调用，ioctl 以及 /proc 文件系统而言具有以下优点：

1，为了使用 netlink，用户仅需要在 include/linux/netlink.h 中增加一个新类型的 netlink 协议定义即可，如 #define NETLINK_MYTEST 17 然后，内核和用户态应用就可以立即通过 socket API 使用该 netlink 协议类型进行数据交换。但系统调用需要增加新的系统调用，ioctl 则需要增加设备或文件，那需要不少代码，proc文件系统则需要在/proc下添加新的文件或目录，那将使本来就混乱的/proc更加混乱。

2. netlink是一种异步通信机制，在内核与用户态应用之间传递的消息保存在socket缓存队列中，发送消息只是把消息保存在接收者的socket的接收队列，而不需要等待接收者收到消息，但系统调用与ioctl 则是同步通信机制，如果传递的数据太长，将影响调度粒度。

3．使用 netlink 的内核部分可以采用模块的方式实现，使用 netlink 的应用部分和内核部分没有编译时依赖，但系统调用就有依赖，而且新的系统调用的实现必须静态地连接到内核中，它无法在模块中实现，使用新系统调用的应用在编译时需要依赖内核。

4．netlink支持多播，内核模块或应用可以把消息多播给一个netlink组，属于该neilink组的任何内核模块或应用都能接收到该消息，内核事件向用户态的通知机制就使用了这一特性，任何对内核事件感兴趣的应用都能收到该子系统发送的内核事件，在后面的文章中将介绍这一机制的使用。

5．内核可以使用netlink首先发起会话，但系统调用和 ioctl 只能由用户应用发起调用。

6．netlink使用标准的 socket API，因此很容易使用，但系统调用和 ioctl则需要专门的培训才能使用。

用户态使用 netlink

用户态应用使用标准的socket APIs， socket(), bind(), sendmsg(), recvmsg() 和 close() 就能很容易地使用 netlink socket，查询手册页可以了解这些函数的使用细节，本文只是讲解使用 netlink 的用户应该如何使用这些函数。注意，使用 netlink 的应用必须包含头文件 linux/netlink.h。当然 socket 需要的头文件也必不可少，sys/socket.h。

    struct nlmsghdr *nlh = NULL;
    struct sockaddr_nl local;
    struct msghdr msg;
    struct iovec iov;
    struct test_msg *testmsg = NULL;

    sockfd = socket(PF_NETLINK, (int)SOCK_RAW | SOCK_CLOEXEC, NETLINK_MYTEST);
    if (sockfd < 0) {
    }

    memset(&local, 0, sizeof(local));
    local.nl_family = PF_NETLINK;
    local.nl_pid = getpid();
    local.nl_groups = FS_ERROR_GRP_EXT3;

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local))) {
    }

    nlh = (struct nlmsghdr *)malloc(NLMSG_SPACE(sizeof(struct test_msg)));
    if (!nlh) {
    }
    
    memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(sizeof(struct test_msg)));
    nlh->nlmsg_len = NLMSG_SPACE(sizeof(struct test_msg));
    nlh->nlmsg_pid = pthread_self() << 16 | getpid();
    nlh->nlmsg_flags = 0;

    memset(&iov, 0, sizeof(iov));  
    iov.iov_base = (void*)nlh;
    iov.iov_len = nlh->nlmsg_len;    

    memset(&msg, 0, sizeof(msg));
    msg.msg_iov = &iov;
    msg.msg_iovlen = 1;

    if (recvmsg(sockfd, &msg, 0) < 0) {
    }

    testmsg = (struct test_msg *)NLMSG_DATA(nlh);

具体解释可以参见：

https://www.cnblogs.com/iceocean/articles/1594195.html