【代码模板】如何通过netlink从内核态主动发送消息到用户态？（netlink_kernel_create、nlmsg_new、nlmsg_put、netlink_unicast）

摘要

本文通过一个简单的例子介绍了Netlink机制的使用，展示了内核态与用户态之间的异步通信。主要流程包括：内核态驱动注册Netlink用户自定义消息组，用户态程序通过写入字符设备将PID发送给内核态驱动，内核态使用Netlink单播或广播机制通知对应的PID，用户态收到消息后打印出来自内核的信息。

背景

netlink是内核中常用的机制，可以使内核态主动通知用户态并且是异步的操作。本文实现了一个简单的例子介绍netlink的使用机制。主要流程是：内核态驱动注册netlink用户自定义消息组，然后用户态程序通过write字符设备将pid发送给内核态驱动，内核态然后使用netlink单播/广播机制通知到对应的pid，然后用户态收到消息后打印出来自内核的消息

代码与主要流程

内核态程序 test.c

主要流程：
初始化的时候通过netlink_kernel_create创建netlink的用户自定义的netlink消息组。
然后创建字符设备至此写入和ioctl。写入是指定pid，ioctl是触发发送到用户态的netlink中去。

通过nlmsg_new创建一个sk_buffer
然后nlmsg_put初始化skb
然后将需要传送的消息拷贝到mlh的data域段并且设置mlh的msg len（如果不设置，用户态收到的该部分信息不对）
然后调用netlink_unicast单播到某个pid，指定创建的netlink的自定义消息组句柄、需要传送的skb、用户pid、以及flag。也可以组播，组播需要把netlink_unicast换成netlink_broadcast。

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <net/netlink.h>
#include <net/net_namespace.h>

#define NETLINK_USER 31
#define DEVICE_NAME "netlink_device"
#define CLASS_NAME "nlclass"
#define IOCTL_CMD 0x12345678 // Must match the command in the user program

static struct sock *nl_sk = NULL;
static dev_t dev_num;
static struct cdev c_dev;
static struct class *cl;
static int user_pid = 0; // Store the user space process PID

static void send_to_user(void) {
   
   
    struct sk_buff *skb;
    char msg[] = "Hello from kernel!";
    int size = NLMSG_SPACE(strlen(msg) + 1); // including null terminator

    if (user_pid == 0) {
   
   
        printk(KERN_ERR "User PID not set\n");
        return;
    }

    skb = nlmsg_new(size, GFP_KERNEL);
    if (!skb) {
   
   
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate new skb\n");
        return;
    }

    struct nlmsghdr *nlh = nlmsg_put(skb, 0, 0, NLMSG_DONE, strlen(msg) + 1, 0);
    if (!nlh) {
   
   
        nlmsg_free(skb);
        printk(KERN_ERR "Failed to put nlmsghdr\n");
        return;
    }
    memcpy(NLMSG_DATA(nlh), msg, strlen(