android - 内核到用户空间应用程序通信

Question

我正在尝试让内核(Android，内核 4.9.59)与用户空间应用程序通信。我找到了一个使用 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 struct netlink_skb_parms 没有名为“pid”的成员，而是有一个名为“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 struct netlink_skb_parms 的“portid”成员来代替初始化。但是，现在我遇到了不同的错误。

我的Kernel端Netlink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;
}

我的用户空间应用端代码拦截来自内核的消息如下:

#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: %s\n", kernel_msg); // print to android logs
    }

    close(sock_fd);
}

当我尝试构建 android 内核时，我收到以下错误:

kernel/sched/custom_code.h:34:65: error: passing argument 3 of 'netlink_kernel_create' makes pointer from integer without a cast [-Werror]

kernel/sched/custom_code.h:34:14: error: too many arguments to function 'netlink_kernel_create'

注意 内核端的代码是在 custom_code.h 中编写的。

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，以便消息可以在它们之间传递(来回)？

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)

此函数在内核 3.6 中已更改(从 6 个参数变为 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

尝试改变这个

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);

1. 现在您可以向“kernel => application”方向发送数据了。

当您启动您的应用程序时，它将使用 user_sockaddr.nl_groups = MY_GROUP; 绑定(bind)套接字；绑定(bind)(sock_fd, (struct sockaddr*)&user_sockaddr, sizeof(user_sockaddr));。

在此之后，您可以使用 NETLINK_CB(socket_buff).dst_group = MY_GROUP; 将数据从内核发送到应用程序； nlmsg_multicast(socket, socket_buff, 0, MY_GROUP, GFP_KERNEL); 应用程序将通过 recvmsg(sock_fd, &msghdr, 0);

接收它

How can I call kernel_send_nl_msg() function to actually communicate with the userspace?

您可以从内核模块中调用它，您编写、编译并 insmod 到内核中。或者您可以直接从内核调用它，但为此您需要重建整个内核。

如果你想向“application => kernel”方向发送数据，那么你需要做相反的事情:将新套接字与内核中的另一个MY_GROUP2绑定(bind)，然后使用从应用程序发送数据>nlmsg_multicast