内核态与用户态进行数据交互的方法很多，分为用户程序主动发起的消息交交互和内核主动发起的信息交互。通常我们所熟知的系统调用、对/proc进行读写操作、mmap和编写驱动程序等都属于前者，而由内核主动发起的信息交互方法比较少，最典型的方法为内核发送信号给当前进程。上述这些方法都是单向通信的，也就是说要么是用户态进程主动发起数据交互会话，要么是内核主动发起会话。有没有一种可以在用户态和内核态进行双向数据交互的方法呢？
Netlink是一种在内核态和用户态可以进行双向数据交互的通信机制。在用户态，我们可以将netlink看作是一种特殊的socket，因此通过socket接口来就可以直接使用netlink；在内核态，则需要通过一组特殊的内核接口编写内核模块。
如果初次编写netlink程序，可能会对它所涉及的数据结构感到困惑，本文将简单介绍一下netlink编程中遇到的基本数据结构。
struct msghdr
如果使用sendmsg()发送数据，那么必须使用msghdr结构，该结构内部封装了本次发送数据的一些参数：
struct msghdr {
void *msg_name; /* optional address */
socklen_t msg_namelen; /* size of address */
struct iovec *msg_iov; /* scatter/gather array */
size_t msg_iovlen; /* # elements in msg_iov */
void *msg_control; /* ancillary data, see below */
size_t msg_controllen; /* ancillary data buffer len */
int msg_flags; /* flags on received message */
};
netlink提供的是一种基于数据报的通信服务，因此与UDP通信协议类似，必须通过msg_name指明目的套接字地址结构，而msg_namelen则指明该地址结构的长度。msg_iov指定数据缓冲区数组，而msg_iovlen指明了该数组的元素个数。
struct iovec
iovec结构表示一个向量元素，它定义了一个标准的数据缓冲区格式。其包含两个字段：指向数据的指针和数据长度。
struct iovec
{
void *iov_base; /* Pointer to data. */
size_t iov_len; /* Length of data. */
};
当使用iovec结构类型的数组传递数据时，可以将多个消息通过一次系统调用进行发送。
struct nlmsghdr
如果使用sendmsg函数来发送netlink数据报，那么iovec结构中iov_base字段应该根据具体协议指向一个自定义的数据结构。一般这个自定义的数据结构如下所示：
struct req {
struct nlmsghdr *nlh;
struct special_struct *r;
};
其中nlmsghdr结构为必须所有的，它用来描述netlink消息头。
struct nlmsghdr {
__u32 nlmsg_len; /* Length of message including header. */
__u16 nlmsg_type; /* Type of message content. */
__u16 nlmsg_flags; /* Additional flags. */
__u32 nlmsg_seq; /* Sequence number. */
__u32 nlmsg_pid; /* PID of the sending process. */
};
对于special_struct结构则要根据具体需求而定。如果使用netlink现有的协议，比如NETLINK_INET_DIAG，那么special_struct结构在用户程序向内核发送消息时应该为inet_diag_req结构，如果当内核发送消息给用户进程那么special_struct结构又必须定义为inet_diag_msg。这些结构体都是事先定义好的，我们直接拿来用，按需获取这些结构中的某些字段的值即可。
如果是自己定义的通信协议，那么则根据具体需求自定义数据结构即可。比如用户进程想通过pid在内核中获取该进程亲属的pid，那么用户进程在发送消息和接受消息时的special_struct分别可以按照如下定义：
struct get_pid_req {
int pid;
};
struct get_pid_msg {
int parent_pid;
int sibling_pid;
int child_pid;
}
为netlink消息确定好了结构以后，则将该结构赋值给iovec结构的iov_base字段。
struct sockaddr_nl
netlink是一种特殊的无连接套接字，因此必须在msghdr结构的msg_name中指明目的netlink套接字的地址。套接字地址的通用结构为struct sockaddr，但对于具体类型的套接字则有不同的地址结构，比如TCP/IP协议族为sockaddr_in，对于netlink则为sockaddr_nl结构：
struct sockaddr_nl {
sa_family_t nl_family; /* AF_NETLINK */
unsigned short nl_pad; /* Zero. */
pid_t nl_pid; /* Process ID. */
__u32 nl_groups; /* Multicast groups mask. */
};
其中该结构中的nl_family字段填充为AF_NETLINK。
以上这些结构在netlink编程中都会涉及到，但是通过上面描述的关系来看，它们最终都是与msghdr结构有关的。而msghdr结构作为参数通过sendmsg函数就可以netlink数据包发送至内核。
