libnl教程(1):订阅内核的netlink广播通知

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@小白创作中心

libnl教程(1):订阅内核的netlink广播通知

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/sinat_38816924/article/details/141170402

本文将介绍如何使用libnl库订阅内核的netlink广播通知，重点讲解如何实现链路变化通知的订阅。通过本文，读者将了解netlink的通信方式，并掌握具体的代码实现方法。

前言

我之前整理过：netlink 简介。
netlink
是libnl的基础。
在开始之前，需要先翻看一遍官方文档：Netlink Library (libnl)、Routing Family Netlink Library (libnl-route)。
先翻看一遍，混个眼熟。翻看过之后，我还是不会用，因为没有示例将一组API串起来使用。
下面我使用示例的方式，写
libnl
教程。一些内容摘录在上面链接，不一一标注出处。

目标

订阅路由子系统的通知。即，当网络链路发生变化、路由表更改时，用户层可以收到通知。

netlink kernel multicast notifications

路由子系统的广播通知，是netlink kernel multicast notifications的一种。
按照位置划分，
netlink
有三种通信方式：(1)内核向用户空间发送消息；(2)用户空间向内核发送消息；(3)用户空间向用户空间发送消息。
按照交互划分，
netlink
有两种通信方式：(1)用户空间向内核发送请求(request), 内核向用户空间发送回复(reply); (2)用户空间的进程订阅感兴趣的广播组(multicast group), 内核主动给用户空间的进程发送广播，用户空间的进程无需回复。
本文介绍的是，用户空间订阅内核的广播通知(notifications)。

示例代码

示例代码修改提取自：https://github.com/FDio/vpp/blob/master/src/plugins/linux-cp/lcp_nl.c

#include <netlink/msg.h>
#include <netlink/netlink.h>
#include <netlink/route/link.h>
#include <netlink/socket.h>
static void nl_link_add_dump(struct rtnl_link *link, void *arg) {
  printf("new link: %s\n", rtnl_link_get_name(link));
  printf("mtu: %d\n", rtnl_link_get_mtu(link));
}
static void nl_link_del_dump(struct rtnl_link *link, void *arg) {
  printf("delete link: %s\n", rtnl_link_get_name(link));
  printf("mtu: %d\n", rtnl_link_get_mtu(link));
}
static void nl_route_dispatch(struct nl_object *obj, void *arg) {
  int msgtype = nl_object_get_msgtype(obj);
  switch (msgtype) {
  case RTM_NEWLINK:
    nl_link_add_dump((struct rtnl_link *)obj, arg);
    break;
  case RTM_DELLINK:
    nl_link_del_dump((struct rtnl_link *)obj, arg);
    break;
  default:
    printf("unhandled: %s\n", nl_object_get_type(obj));
    break;
  }
}
/*
 * This function will be called for each valid netlink message received
 * in nl_recvmsgs_default()
 */
static int nl_route_cb(struct nl_msg *msg, void *arg) {
  nl_msg_parse(msg, nl_route_dispatch, NULL);
  return NL_OK;
}
int main(int argc, char *argv[]) {
  int ret = 0;
  /* Allocate a new socket */
  struct nl_sock *sk_route = nl_socket_alloc();
  if (sk_route == NULL) {
    printf("%s\n", nl_geterror(ret));
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  //  Notifications do not use sequence numbers, disable sequence number
  //  checking.
  nl_socket_disable_seq_check(sk_route);
  /*
   * Define a callback function, which will be called for each notification
   * received
   */
  nl_socket_modify_cb(sk_route, NL_CB_VALID, NL_CB_CUSTOM, nl_route_cb, NULL);
  /* Connect to routing netlink protocol */
  nl_connect(sk_route, NETLINK_ROUTE);
  /* must after nl_connect()
   * Subscribe to link notifications group */
  ret = nl_socket_add_memberships(
      sk_route, RTNLGRP_LINK, RTNLGRP_IPV6_IFADDR, RTNLGRP_IPV4_IFADDR,
      RTNLGRP_IPV4_ROUTE, RTNLGRP_IPV6_ROUTE, RTNLGRP_NEIGH, RTNLGRP_NOTIFY,
#ifdef RTNLGRP_MPLS_ROUTE /* not defined on CentOS/RHEL 7 */
      RTNLGRP_MPLS_ROUTE,
#endif
      RTNLGRP_IPV4_RULE, RTNLGRP_IPV6_RULE, NFNLGRP_NONE);
  /*
   * Start receiving messages. The function nl_recvmsgs_default() will block
   * until one or more netlink messages (notification) are received which
   * will be passed on to my_func().
   */
  while (1) {
    ret = nl_recvmsgs_default(sk_route);
    if (ret != 0) {
      printf("nl_recvmsgs_default failed: %s", nl_geterror(ret));
    }
  }
}

构建程序。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.0 FATAL_ERROR)
project(libnl-demo VERSION 0.1.0 LANGUAGES C)
find_package(PkgConfig)
pkg_check_modules(NL3 REQUIRED libnl-3.0 libnl-genl-3.0 libnl-route-3.0)
# These two variables take effect when the program is running. They are invalid when set during compilation.
# set(ENV{NLDBG} "2")
# set(ENV{NLCB} "debug")
add_executable(demo-1 demo-1.c)
target_include_directories(demo-1 PRIVATE ${NL3_INCLUDE_DIRS})
target_link_libraries(demo-1 PRIVATE ${NL3_LIBRARIES})

运行输出如下。

# 当使用ip命令操作链路时
ip link add name dummy0 type dummy
ip addr add 192.168.1.10/24 dev dummy0
ip link delete dummy0
# 该用户层程序，可以感知到链路的变化
new link: dummy0
mtu: 1500
unhandled: route/addr
unhandled: route/route
unhandled: route/addr
unhandled: route/route
delete link: dummy0
mtu: 1500

函数使用

nl_socket_alloc()
: 创建一个新的netlink socket。(其实这内部还没有创建socket fd)。
nl_socket_disable_seq_check()
: 在libnl中, Sequence Numbers 被封装起来，通常被不需要我们关注。它用于请求/响应模型，在通知模型中，必须禁用。
nl_socket_modify_cb()
: 设置回调函数。上面设置了一个自定义的回调函数。当收到消息，并且验证这个消息有效时，自动自动该回调函数。
nl_connect()
: 每个netlink协议都使用自己的协议号。链接配置接口是NETLINK_ROUTE协议系列的一部分。上面连接到路由netlink协议。
nl_socket_add_memberships()
: 订阅感兴趣的notifications group。例如，对于RTNLGRP_LINK广播组，可以收到添加/删除链路的通知。
nl_recvmsgs_default()
: 接收netlink消息的最简单的调用方法。它会接收和解析netlink消息，并调用回调函数。

难点问题

接收到通知的消息并不难。难处在于如何解析。
上面代码中使用了
nl_msg_parse()
函数，调用了回调函数。看里面的源码，可以看到其内部根据消息类型进行自动解析，内部调用的是
link_msg_parser()
函数进行解析。
如果手动解析，怎么解析呢？
参见官方文档可知，我们得调用
nlmsg_parse()
函数。对于link 消息来说，它的解构如下。
我也不会解析，有些复杂。这里有个简单的示例：c++ - not getting RTM_DELLINK netlink event - Stack Overflow