ИМЯ¶

netlink - обмен информацией между ядром и пользовательским пространством (AF_NETLINK)

ОБЗОР¶

#include <asm/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
netlink_socket = socket(AF_NETLINK, socket_type, netlink_family);

ОПИСАНИЕ¶

Протокол netlink используется для передачи информации между ядром и процессами в пользовательском пространстве. Он состоит из стандартного, основанного на сокетах, интерфейса для процессов пользователя и внутреннего API ядра, предназначенного для модулей ядра. Внутренний интерфейс ядра в этой странице не описан. Кроме того, существует устаревший интерфейс netlink, работающий через символьные устройства netlink. Этот интерфейс здесь также не описан; он предназначен только для обратной совместимости.

Netlink обеспечивает для приложений сервис передачи датаграмм. В качестве socket_type могут использоваться типы сокетов как SOCK_RAW, так и SOCK_DGRAM. Несмотря на это, протокол netlink не различает датаграмные и неструктурированные (raw) сокеты.

По значению netlink_family выбирается модуль ядра или группа netlink для связи. В данный момент определены следующие семейства netlink:

NETLINK_ROUTE

Получает обновления маршрутов и состояние подключений (link); может использоваться для изменения таблицы маршрутизации (IPv4 и IPv6), IP-адресов, параметров подключения, настроек взаимодействия с ответной стороной (neighbor), параметров работы очереди, классов трафика и классификаторов пакетов (см. rtnetlink(7)).

NETLINK_W1

Сообщения из однопроводной подсистемы.

NETLINK_USERSOCK

Зарезервировано для будущих протоколов сокетов пространства пользователя.

NETLINK_FIREWALL

Переправляет пакеты IPv4 из netfilter в пространство пользователя. Используется модулем ядра ip_queue.

NETLINK_INET_DIAG

Следит за сокетом INET.

NETLINK_NFLOG

Netfilter/iptables ULOG.

NETLINK_XFRM

IPsec.

NETLINK_SELINUX

Уведомляет о событиях SELinux.

NETLINK_ISCSI

Open-iSCSI.

NETLINK_AUDIT

Ведёт контроль за системой.

NETLINK_FIB_LOOKUP

Доступ к таблице FIB из пользовательского пространства.

NETLINK_CONNECTOR

Точка связи с ядром. Дополнительную информацию смотрите в файле исходного кода ядра Documentation/connector/*.

NETLINK_NETFILTER

Подсистема netfilter.

NETLINK_IP6_FW

Переправляет пакеты IPv6 из netfilter в пространство пользователя. Используется модулем ядра ip6_queue.

NETLINK_DNRTMSG

Сообщения маршрутизации DECnet.

NETLINK_KOBJECT_UEVENT

Сообщения ядра в пользовательском пространстве.

NETLINK_GENERIC

Обобщённое семейство netlink для использования netlink.

Сообщения netlink состоят из потока байтов с одним или несколькими заголовками nlmsghdr и присоединённой полезной нагрузкой. Доступ к потоку байтов нужно осуществлять только с помощью стандартных макросов NLMSG_*. Подробности смотрите в netlink(3).

В первом и всех последующих заголовках сообщений, состоящих из нескольких частей (несколько заголовков nlmsghdr с полезной нагрузкой в одном потоке байт), установлен флаг NLM_F_MULTI. Последний заголовок имеет тип NLMSG_DONE и этот флаг не устанавливается.

После каждого nlmsghdr следует полезная нагрузка:

struct nlmsghdr {


    __u32 nlmsg_len;    /* длина сообщения, включая заголовок */


    __u16 nlmsg_type;   /* тип содержимого сообщения */


    __u16 nlmsg_flags;  /* дополнительные флаги */


    __u32 nlmsg_seq;    /* номер в последовательности */


    __u32 nlmsg_pid;    /* PID процесса, открывшего сокет */
};

Значение nlmsg_type может быть одним из стандартных типов сообщения: сообщения NLMSG_NOOP должны игнорироваться, сообщение NLMSG_ERROR сообщает об ошибке и в нагрузке содержится структура nlmsgerr, сообщение NLMSG_DONE заканчивает сообщение, состоящее из нескольких частей.

struct nlmsgerr {


    int error;        /* отрицательный errno или


                         0 для подтверждений */


    struct nlmsghdr msg;  /* заголовок сообщения, вызвавшего


                             ошибку */
};

Семейство netlink обычно определяет и другие типы сообщений (см. соответствующие справочные страницы, например, rtnetlink(7) о NETLINK_ROUTE).

Заметим, что NLM_F_ATOMIC требует мандата CAP_NET_ADMIN или эффективного UID 0.

Поля nlmsg_seq и nlmsg_pid используются для отслеживания передачи сообщений. В nlmsg_pid указывается источник сообщения. Заметим, что нет связи 1:1 между nlmsg_pid и PID процесса, если сообщение возникло из сокета netlink. Дополнительную информацию ищите в разделе ФОРМАТЫ АДРЕСА.

Тип поля nlmsg_seq и nlmsg_pid скрыт в ядре netlink.

Netlink не является надежным протоколом. Он делает всё возможное для доставки сообщения по адресу (адресам), но может отбрасывать пакеты при нехватке памяти или возникновении других ошибок в работе. Для повышения надёжности передачи отправитель может запросить подтверждение от получателя, установив флаг NLM_F_ACK. Подтверждающим является пакет NLMSG_ERROR с полем ошибки, равным нулю. Приложение должно само создавать подтверждения полученным сообщениям. Ядро пытается послать сообщение NLMSG_ERROR всем ошибочным пакетам. Процесс пользователя также должен следовать этому соглашению.

Однако, надёжная передача от ядра пользователю в любом случае невозможна. Ядро не может послать сообщение netlink, если заполнен буфер сокета: сообщение будет отброшено и ядро и пользовательский процесс будут иметь разное понятие о состоянии ядра. В обязанность приложения входит обнаружение такой ситуации (посредством ошибки ENOBUFS, возвращаемой recvmsg(2)) и выполнение восстановления синхронизации.

struct sockaddr_nl {


    sa_family_t     nl_family;  /* AF_NETLINK */


    unsigned short  nl_pad;     /* ноль */


    pid_t           nl_pid;     /* ID процесса */


    __u32           nl_groups;  /* маска многоадресных групп */
};

ВЕРСИИ¶

Сокетный интерфейс для netlink появился в Linux 2.2.

Linux 2.0 поддерживал более примитивный интерфейс на основе устройств (который всё ещё доступен для совместимости). Этот устаревший интерфейс здесь не описывается.

NETLINK_SELINUX появился в Linux 2.6.4.

NETLINK_AUDIT появился в Linux 2.6.6.

NETLINK_KOBJECT_UEVENT появился в Linux 2.6.10.

NETLINK_W1 и NETLINK_FIB_LOOKUP появились в Linux 2.6.13.

NETLINK_INET_DIAG, NETLINK_CONNECTOR и NETLINK_NETFILTER появились в Linux 2.6.14.

NETLINK_GENERIC и NETLINK_ISCSI появились в Linux 2.6.15.

ЗАМЕЧАНИЯ¶

В большинстве случаев лучше использовать netlink с помощью функций библиотек libnetlink или libnl, а не через низкоуровневый интерфейс ядра.

ДЕФЕКТЫ¶

Эта справочной странице не содержится всей необходимой информации.

ПРИМЕР¶

В следующем примере создаётся сокет netlink семейства NETLINK_ROUTE, который будет прослушивать многоадресные группы RTMGRP_LINK (события о создании/удалении/включении/выключении сетевых интерфейсов) и RTMGRP_IPV4_IFADDR (события о добавлении/удалении адресов IPv4).

struct sockaddr_nl sa;
memset(&sa, 0, sizeof(sa));
sa.nl_family = AF_NETLINK;
sa.nl_groups = RTMGRP_LINK | RTMGRP_IPV4_IFADDR;
fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_ROUTE);
bind(fd, (struct sockaddr *) &sa, sizeof(sa));

В следующем примере показано как отправить сообщение netlink ядру (pid 0). Заметим, что приложение должно управлять нумерацией сообщений, чтобы отслеживать подтверждения о доставке.

struct nlmsghdr *nh; /* отправляется nlmsghdr с полезной нагрузкой */
struct sockaddr_nl sa;
struct iovec iov = { (void *) nh, nh->nlmsg_len };
struct msghdr msg;
msg = { (void *)&sa, sizeof(sa), &iov, 1, NULL, 0, 0 };
memset(&sa, 0, sizeof(sa));
sa.nl_family = AF_NETLINK;
nh->nlmsg_pid = 0;
nh->nlmsg_seq = ++sequence_number;
/* для запроса подтверждения от ядра, устанавливаем NLM_F_ACK */
nh->nlmsg_flags |= NLM_F_ACK;
sendmsg(fd, &msg, 0);

И последний пример о том, как выполнять чтение сообщения netlink.

int len;
char buf[4096];
struct iovec iov = { buf, sizeof(buf) };
struct sockaddr_nl sa;
struct msghdr msg;
struct nlmsghdr *nh;
msg = { (void *)&sa, sizeof(sa), &iov, 1, NULL, 0, 0 };
len = recvmsg(fd, &msg, 0);
for (nh = (struct nlmsghdr *) buf; NLMSG_OK (nh, len);


     nh = NLMSG_NEXT (nh, len)) {


    /* конец сообщения из нескольких частей */


    if (nh->nlmsg_type == NLMSG_DONE)


        return;


    if (nh->nlmsg_type == NLMSG_ERROR)


        /* выполняем обработку ошибок */


    ...


    /* разбираем полезную нагрузку */


    ...
}

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ¶

cmsg(3), netlink(3), capabilities(7), rtnetlink(7)

Информацию о libnetlink можно найти в файлах ftp://ftp.inr.ac.ru/ip-routing/iproute2*.

Информацию о libnl можно найти в каталоге http://people.suug.ch/~tgr/libnl/.

RFC 3549 «Linux Netlink as an IP Services Protocol»