内核到用户空间应用程序通信

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结构netlink_skb_parms没有名为"pid"的成员，而是具有一个名为"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，我使用了结构netlink_skb_parms的"portid"成员进行初始化。但是，现在我遇到了不同的错误。

我的内核端网联套接字代码如下：

#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;
}

我的用户空间应用程序端代码拦截来自内核的消息，如下所示：

#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: %sn", kernel_msg); // print to android logs
}
close(sock_fd);
}

当我尝试构建 android 内核时，我收到颤抖错误：

内核/调度/custom_code.h：34：65：错误：传递参数 3 的 "netlink_kernel_create"从整数生成指针而不进行强制转换 [-错误]

内核/调度/custom_code.h：34：14：错误：参数太多 函数"netlink_kernel_create">

请注意，内核端的代码是用 custom_code.h 编写的。

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，此函数仅接受 3 个参数(而不是代码中的 6 个)

此函数已在内核 3.6 中更改(从 6 个参数更改为 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

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

尝试更改此设置

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

对此

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

2. 现在您可以向"内核=>应用程序"发送数据。

当您启动应用程序时，它将套接字与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，并且应用程序将接收数据recvmsg(sock_fd, &msghdr, 0);

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

你可以从内核模块调用它，你编写、编译和初始化到内核中。或者你可以直接从内核调用它，但为此你需要重建整个内核。

如果你想在"application => kernel"的方向上发送数据，那么你需要反向做一些事情：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