Netlink可以使得内核和用户进程进行双向通信，前文已经介绍过用户进程主动发起会话请求的例子。在那个示例程序中，必须同时编写用户态程序和内核模块，因为他们之间通信的协议是我们自己设定的，并没有使用netlink已有的通信协议。如果使用netlink已有的通信协议，那么我们无需编写内核模块，只需编写用户态程序即可。
本文将说明如何在用户态使用NETLINK_INET_DIAG协议。
1.创建netlink套接字
Netlink的使用方法与普通套接字并无太大差异，前文已经说明参数的差异，这里不再赘述。
struct sk_req {
struct nlmsghdr nlh;
struct inet_diag_req r;
};
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
struct sk_req req;
struct sockaddr_nl dest_addr;
struct msghdr msg;
char buf[8192];
char src_ip[20];
char dest_ip[20];
struct iovec iov;
if ((fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_INET_DIAG)) < 0) {
eprint(__LINE__, errno, "socket");
return -1;
}
2.发送消息到内核
用户进程通过msghdr结构将消息发送到内核中，因此必须首先初始化msghdr类型的变量msg。该数据结构与iovec类型的变量iov和sockaddr_nl类型的变量dest_addr关联，iov指向数据缓冲区，dest_addr用于描述目的套接字地址。
这里需要将nlmsghdr结构中的nlmsg_type指定为TCPDIAG_GETSOCK，说明获取的是TCP套接字。同时需要将nlmsg_flags字段指定为NLM_F_REQUEST | NLM_F_ROOT，NLM_F_REQUEST是所有向内核发出消息请求的用户进程所必须所设置的，NLM_F_ROOT则指明返回所有的套接字。
req.nlh.nlmsg_len = sizeof(req); req.nlh.nlmsg_type = TCPDIAG_GETSOCK; req.nlh.nlmsg_flags = NLM_F_REQUEST | NLM_F_ROOT; req.nlh.nlmsg_pid = 0; memset(&req.r, 0, sizeof(req.r)); req.r.idiag_family = AF_INET; req.r.idiag_states = ((1 << TCP_CLOSING + 1) - 1); iov.iov_base = &req; iov.iov_len = sizeof(req); memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr)); dest_addr.nl_family = AF_NETLINK; dest_addr.nl_pid = 0; dest_addr.nl_groups = 0; 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;
数据缓冲区通过req结构来表示，它封装了两个数据结构nlmsghdr和inet_diag_req。前者用来表示netlink消息头，它是必须封装的数据结构。后者是NETLINK_INET_DIAG协议所特有的请求会话的数据结构，具体结构如下：
struct inet_diag_req {
__u8 idiag_family; /* Family of addresses. */
__u8 idiag_src_len;
__u8 idiag_dst_len;
__u8 idiag_ext; /* Query extended information */
struct inet_diag_sockid id;
__u32 idiag_states; /* States to dump */
__u32 idiag_dbs; /* Tables to dump (NI) */
};
这里需要特别注意的是inet_diag_req结构中的idiag_states字段，它用来表示内核将要反馈哪些状态的套接字到用户空间。用户空间通过一个枚举类型来表示套接字状态：
enum
{
TCP_ESTABLISHED = 1,
TCP_SYN_SENT,
TCP_SYN_RECV,
TCP_FIN_WAIT1,
TCP_FIN_WAIT2,
TCP_TIME_WAIT,
TCP_CLOSE,
TCP_CLOSE_WAIT,
TCP_LAST_ACK,
TCP_LISTEN,
TCP_CLOSING
};
idiag_states字段的每一位表示一个状态，因此通过位偏移可以将具体某个状态位置1。上述的实例程序中，将表示所有状态的位都置1，因此内核将向用户进程反馈所有状态的套接字。
if (sendmsg(fd, &msg, 0) < 0) {
eprint(__LINE__, errno, "sendmsg");
return -1;
}
初始化相关的数据结构之后，接下来用户进程通过sendmsg函数发送消息到内核中。
3.用户进程接收消息
用户进程通过两层循环来接受并处理内核发送的消息。外层循环通过recvmsg函数不断接收内核发送的数据，在接收数据之前还要将新的数据缓冲区buf与iov进行绑定。内层循环将内核通过一次系统调用所发送的数据进行分批处理。对于本文所描述的NETLINK_INET_DIAG协议，内核每次向用户进程发送的消息通过inet_diag_msg结构描述：
struct inet_diag_msg {
__u8 idiag_family;
__u8 idiag_state;
__u8 idiag_timer;
__u8 idiag_retrans;
struct inet_diag_sockid id;
__u32 idiag_expires;
__u32 idiag_rqueue;
__u32 idiag_wqueue;
__u32 idiag_uid;
__u32 idiag_inode;
};
每一次外层循环将接收到的数据存放在buf缓冲区中，该缓冲区中存放了多条消息，结构如下：
struct nlhdrmsg struct inet_idiag_msg || struct nlhdrmsg struct inet_idiag_msg || ……
按照这样的数据存储方式，内层循环要做的就是依次获取这些数据结构。由于每条数据报都至少封装了nlmsghdr结构，因此具体的处理方法通过NLMSG_XXX宏即可完成。
memset(buf, 0 ,sizeof(buf));
iov.iov_base = buf;
iov.iov_len = sizeof(buf);
while (1) {
int status;
struct nlmsghdr *h;
msg = (struct msghdr) {
(void *)&dest_addr, sizeof(dest_addr),
&iov, 1, NULL, 0, 0
};
status = recvmsg(fd, &msg, 0);
if (status < 0) {
if (errno == EINTR)
continue;
eprint(__LINE__, errno, "recvmsg");
continue;
}
if (status == 0) {
printf("EOF on netlink\n");
close(fd);
return 0;
}
h = (struct nlmsghdr *)buf;
while (NLMSG_OK(h, status)) {
struct inet_diag_msg *pkg = NULL;
if (h->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
close(fd);
printf("NLMSG_DONE\n");
return 0;
}
if (h->nlmsg_type == NLMSG_ERROR) {
struct nlmsgerr *err;
err = (struct nlmsgerr*)NLMSG_DATA(h);
fprintf(stderr, "%d Error %d:%s\n", __LINE__, -(err->error), strerror(-(err->error)));
close(fd);
printf("NLMSG_ERROR\n");
return 0;
}
pkg = (struct inet_diag_msg *)NLMSG_DATA(h);
print_skinfo(pkg);
get_tcp_state(pkg->idiag_state);
h = NLMSG_NEXT(h, status);
}//while
}//while
close(fd);
return 0;
NLMSG_OK宏每次判断buf中的数据是否读取完毕，NLMSG_DATA取当前netlink消息头结构紧邻的inet_diag_msg结构，NLMSG_NEXT则取下一个netlink消息头结构。
pkg指向当前获取到的消息，接下来具体需求处理各个字段即可。上述程序中，print_skinfo函数打印pkg中的各个字段，get_tcp_state则是打印每个套接字连接的状态。
