netlink 非阻塞实现

netlink 是 Linux 内核中用于内核与用户空间进程通信的一种机制。默认情况下，netlink 是阻塞的，即用户空间进程向内核发送消息后会一直等待内核的回复，直到收到回复或者超时。但是可以通过设置 netlink socket 的标志位，将 netlink 实现为非阻塞模式。

在 netlink socket 创建后，可以通过调用 fcntl 函数设置 socket 的 O_NONBLOCK 标志位来将其设置为非阻塞模式。设置后，在调用 recvmsg 函数接收消息时，如果没有消息可以接收，该函数会立即返回，并且设置 errno 为 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK。因此，用户进程可以通过轮询或者使用 select、poll 等多路复用函数等待 netlink 消息的到来。

另外，也可以使用 epoll 来实现非阻塞的 netlink 通信。首先需要创建一个 epoll 实例，并将 netlink socket 注册到该实例中，然后调用 epoll_wait 函数等待事件发生。当有 netlink 消息到达时，epoll_wait 函数会返回，并且可以通过 epoll_event 结构体中的 data.ptr 字段获取 netlink 消息的信息。

需要注意的是，由于 netlink 是一种异步通信机制，因此在多线程环境下使用时需要注意线程安全问题。

相关问题

请写出netlink 非阻塞的实现程序，用C语言实现

以下是使用 epoll 实现 netlink 非阻塞通信的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <sys/epoll.h>

#define MAX_EVENTS 10
#define NETLINK_USER 31

int main() {
    int sockfd, epfd, ret;
    struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
    struct nlmsghdr *nlh = NULL;
    struct iovec iov;
    struct msghdr msg;
    struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];

    // 创建 netlink socket
    sockfd = socket(PF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_USER);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 绑定本地地址
    memset(&src_addr, 0, sizeof(src_addr));
    src_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    src_addr.nl_pid = getpid();
    src_addr.nl_groups = 0;
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&src_addr, sizeof(src_addr)) < 0) {
        perror("bind");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置目标地址
    memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
    dest_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    dest_addr.nl_pid = 0; // 内核
    dest_addr.nl_groups = 0;

    // 初始化 netlink 消息头
    nlh = (struct nlmsghdr *)malloc(NLMSG_SPACE(1024));
    memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(1024));
    nlh->nlmsg_len = NLMSG_SPACE(1024);
    nlh->nlmsg_pid = getpid();
    nlh->nlmsg_flags = 0;

    // 设置 netlink 消息体
    strcpy(NLMSG_DATA(nlh), "Hello from user space!");

    // 初始化 iov 和 msg 结构体
    memset(&iov, 0, sizeof(iov));
    iov.iov_base = (void *)nlh;
    iov.iov_len = nlh->nlmsg_len;
    memset(&msg, 0, sizeof(msg));
    msg.msg_name = (void *)&dest_addr;
    msg.msg_namelen = sizeof(dest_addr);
    msg.msg_iov = &iov;
    msg.msg_iovlen = 1;

    // 发送 netlink 消息
    ret = sendmsg(sockfd, &msg, 0);
    if (ret < 0) {
        perror("sendmsg");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 创建 epoll 实例
    epfd = epoll_create1(0);
    if (epfd < 0) {
        perror("epoll_create1");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 将 netlink socket 注册到 epoll 实例中
    ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
    ev.data.fd = sockfd;
    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev) < 0) {
        perror("epoll_ctl");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 等待事件发生
    while (1) {
        int nfds = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENTS, -1);
        if (nfds < 0) {
            perror("epoll_wait");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 处理每个事件
        for (int i = 0; i < nfds; i++) {
            if (events[i].data.fd == sockfd) {
                // 读取 netlink 消息
                while (1) {
                    char buffer[1024];
                    struct nlmsghdr *nlh_recv;
                    struct iovec iov_recv;
                    struct msghdr msg_recv;
                    int len;

                    memset(&iov_recv, 0, sizeof(iov_recv));
                    iov_recv.iov_base = buffer;
                    iov_recv.iov_len = sizeof(buffer);
                    memset(&msg_recv, 0, sizeof(msg_recv));
                    msg_recv.msg_name = &src_addr;
                    msg_recv.msg_namelen = sizeof(src_addr);
                    msg_recv.msg_iov = &iov_recv;
                    msg_recv.msg_iovlen = 1;

                    len = recvmsg(sockfd, &msg_recv, MSG_DONTWAIT);
                    if (len < 0) {
                        if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
                            break; // 没有更多数据了，跳出循环
                        }
                        perror("recvmsg");
                        exit(EXIT_FAILURE);
                    }

                    nlh_recv = (struct nlmsghdr *)buffer;
                    while (NLMSG_OK(nlh_recv, len)) {
                        if (nlh_recv->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
                            break;
                        }
                        printf("Received message: %s\n", (char*)NLMSG_DATA(nlh_recv));
                        nlh_recv = NLMSG_NEXT(nlh_recv, len);
                    }
                }
            }
        }
    }

    // 关闭 socket
    close(sockfd);

    return 0;
}

该程序发送一个 netlink 消息到内核，并使用 epoll 实现非阻塞地读取内核发送的回复消息。当没有消息可读时，程序会阻塞在 epoll_wait 函数上。需要注意的是，在读取 netlink 消息时，需要通过循环来读取所有可用的消息。

netlink 实现非阻塞数据的完整示例

以下是一个使用 netlink 实现非阻塞数据传输的示例程序。该程序使用 netlink 套接字与内核通信，并使用 poll 函数实现非阻塞模式。

首先，我们需要包含必要的头文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <poll.h>

接下来，我们定义一些常量和变量：

#define MAX_PAYLOAD 1024 /* 最大消息长度 */
#define NETLINK_USER 31  /* 自定义 netlink 协议 */

struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
struct nlmsghdr *nlh = NULL;
struct iovec iov;
int sock_fd, ret;
char *msg = "Hello from userspace!";

接着，我们创建一个 netlink 套接字：

/* 创建 netlink 套接字 */
sock_fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_USER);
if (sock_fd < 0) {
    perror("socket");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

然后，我们初始化源地址和目标地址：

memset(&src_addr, 0, sizeof(src_addr));
src_addr.nl_family = AF_NETLINK;
src_addr.nl_pid = getpid(); /* PID */
src_addr.nl_groups = 0;     /* 不加入多播组 */

memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
dest_addr.nl_family = AF_NETLINK;
dest_addr.nl_pid = 0; /* 内核进程 */
dest_addr.nl_groups = 0;

接下来，我们将 netlink 套接字绑定到源地址：

/* 绑定 netlink 套接字到源地址 */
ret = bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&src_addr, sizeof(src_addr));
if (ret < 0) {
    perror("bind");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

然后，我们构造 netlink 消息：

/* 构造 netlink 消息 */
nlh = (struct nlmsghdr *)malloc(NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
nlh->nlmsg_len = NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD);
nlh->nlmsg_pid = getpid(); /* PID */
nlh->nlmsg_flags = 0;
strcpy(NLMSG_DATA(nlh), msg);

iov.iov_base = (void *)nlh;
iov.iov_len = nlh->nlmsg_len;

/* 发送 netlink 消息 */
sendmsg(sock_fd, &iov, 1, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));

接下来，我们使用 poll 函数实现非阻塞模式：

/* 设置 poll 监听套接字 */
struct pollfd fds;
fds.fd = sock_fd;
fds.events = POLLIN;

/* 轮询监听 netlink 套接字 */
while (1) {
    ret = poll(&fds, 1, 5000); /* 5 秒超时 */
    if (ret < 0) {
        perror("poll");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (ret == 0) {
        printf("timeout\n");
    } else if (fds.revents & POLLIN) {
        /* 接收 netlink 消息 */
        memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
        iov.iov_base = (void *)nlh;
        iov.iov_len = NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD);
        ret = recvmsg(sock_fd, &msg, 0);
        if (ret < 0) {
            perror("recvmsg");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        printf("Received message: %s\n", NLMSG_DATA(nlh));
        break;
    }
}

最后，我们关闭 netlink 套接字并释放资源：

/* 关闭 netlink 套接字并释放资源 */
close(sock_fd);
free(nlh);

完整的程序代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <poll.h>

#define MAX_PAYLOAD 1024 /* 最大消息长度 */
#define NETLINK_USER 31  /* 自定义 netlink 协议 */

int main()
{
    struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
    struct nlmsghdr *nlh = NULL;
    struct iovec iov;
    int sock_fd, ret;
    char *msg = "Hello from userspace!";

    /* 创建 netlink 套接字 */
    sock_fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_USER);
    if (sock_fd < 0) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* 初始化源地址和目标地址 */
    memset(&src_addr, 0, sizeof(src_addr));
    src_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    src_addr.nl_pid = getpid(); /* PID */
    src_addr.nl_groups = 0;     /* 不加入多播组 */

    memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
    dest_addr.nl_family = AF_NETLINK;
    dest_addr.nl_pid = 0; /* 内核进程 */
    dest_addr.nl_groups = 0;

    /* 绑定 netlink 套接字到源地址 */
    ret = bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&src_addr, sizeof(src_addr));
    if (ret < 0) {
        perror("bind");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* 构造 netlink 消息 */
    nlh = (struct nlmsghdr *)malloc(NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
    memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
    nlh->nlmsg_len = NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD);
    nlh->nlmsg_pid = getpid(); /* PID */
    nlh->nlmsg_flags = 0;
    strcpy(NLMSG_DATA(nlh), msg);

    iov.iov_base = (void *)nlh;
    iov.iov_len = nlh->nlmsg_len;

    /* 发送 netlink 消息 */
    sendmsg(sock_fd, &iov, 1, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));

    /* 设置 poll 监听套接字 */
    struct pollfd fds;
    fds.fd = sock_fd;
    fds.events = POLLIN;

    /* 轮询监听 netlink 套接字 */
    while (1) {
        ret = poll(&fds, 1, 5000); /* 5 秒超时 */
        if (ret < 0) {
            perror("poll");
            exit(EXIT_FAILURE);
        } else if (ret == 0) {
            printf("timeout\n");
        } else if (fds.revents & POLLIN) {
            /* 接收 netlink 消息 */
            memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
            iov.iov_base = (void *)nlh;
            iov.iov_len = NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD);
            ret = recvmsg(sock_fd, &msg, 0);
            if (ret < 0) {
                perror("recvmsg");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
            printf("Received message: %s\n", NLMSG_DATA(nlh));
            break;
        }
    }

    /* 关闭 netlink 套接字并释放资源 */
    close(sock_fd);
    free(nlh);

    return 0;
}