文章目录
- 前言
- 目标
- netlink kernel multicast notifications
- 订阅内核的链路(link)变化通知
- 示例代码
- 函数使用
- 难点问题
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)。
订阅内核的链路(link)变化通知
注：在网络中，通常使用几个术语来指代网络设备。虽然它们的含义不同，但过去它们可以互换使用。在 Linux 内核中，通常使用术语 network device 或 netdev 。在用户空间中，术语 network interface非常常见。路由 netlink 协议使用术语 link，iproute2 实用程序和大多数路由守护程序也是如此。
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
