内核与用户态通信(setsockopt).docx

netfilter提供了nf_register_sockopt()和nf_unregister_sockopt()来动态登记或取消sockopt命令字；打开一个网络socket后可以使用set/getsockopt(2)可实现用户空间与内核的通信，本质和ioctl差不多，区别在于set/getsockopt不用新建设备，直接利用系统已有的socket类型就可以进行，可用setsockopt函数向内核写数据，用getsockopt向内核读数据。

module.c:
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/netfilter_ipv4.h>
#include <linux/init.h>
#include <asm/uaccess.h> 

#define SOCKET_OPS_BASE          128
#define SOCKET_OPS_SET       (SOCKET_OPS_BASE)
#define SOCKET_OPS_GET      (SOCKET_OPS_BASE)
#define SOCKET_OPS_MAX       (SOCKET_OPS_BASE + 1)

#define KMSG          "a message from kernel"
#define KMSG_LEN      sizeof("a message from kernel")

MODULE_LICENSE("GPL");

static int recv_msg(struct sock *sk, int cmd, void __user *user, unsigned int len)
{
    int ret = 0;
    printk(KERN_INFO "sockopt: recv_msg()\n"); 

    if (cmd == SOCKET_OPS_SET)
    {
        char umsg[64];
        int len = sizeof(char)*64;
        memset(umsg, 0, len);
        ret = copy_from_user(umsg, user, len);
        printk("recv_msg: umsg = %s. ret = %d\n", umsg, ret);        
    }
    return 0;
} 

static int send_msg(struct sock *sk, int cmd, void __user *user, int *len)
{
    int ret = 0;
    printk(KERN_INFO "sockopt: send_msg()\n"); 
    if (cmd == SOCKET_OPS_GET)
    {
        ret = copy_to_user(user, KMSG, KMSG_LEN);
        printk("send_msg: umsg = %s. ret = %d. success\n", KMSG, ret);    
    }
    return 0;
} 

static struct nf_sockopt_ops test_sockops =
{
    .pf = PF_INET,
    .set_optmin = SOCKET_OPS_SET,
    .set_optmax = SOCKET_OPS_MAX,
    .set = recv_msg,
    .get_optmin = SOCKET_OPS_GET,
    .get_optmax = SOCKET_OPS_MAX,
    .get = send_msg,
    .owner = THIS_MODULE,
}; 

static int __init init_sockopt(void)
{
    printk(KERN_INFO "sockopt: init_sockopt()\n"); 
    return nf_register_sockopt(&test_sockops);
} 

static void __exit fini_sockopt(void)
{
    printk(KERN_INFO "sockopt: fini_sockopt()\n"); 
    nf_unregister_sockopt(&test_sockops);
} 

module_init(init_sockopt); 
module_exit(fini_sockopt); 
user.c:
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/in.h>
#include <string.h>
#include <errno.h> 

#define SOCKET_OPS_BASE      128
#define SOCKET_OPS_SET       (SOCKET_OPS_BASE)
#define SOCKET_OPS_GET      (SOCKET_OPS_BASE)
#define SOCKET_OPS_MAX       (SOCKET_OPS_BASE + 1) 

#define UMSG      "a message from userspace"
#define UMSG_LEN  sizeof("a message from userspace") 

char kmsg[64]; 

int main(void)
{
    int sockfd;
    int len;
    int ret; 

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
    if(sockfd < 0)
    {
        printf("can not create a socket\n");
        return -1;
    } 

    /*call function recv_msg()*/
    ret = setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, SOCKET_OPS_SET, UMSG, UMSG_LEN);
    printf("setsockopt: ret = %d. msg = %s\n", ret, UMSG);
    len = sizeof(char)*64; 

    /*call function send_msg()*/
    ret = getsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, SOCKET_OPS_GET, kmsg, &len);
    printf("getsockopt: ret = %d. msg = %s\n", ret, kmsg);
    if (ret != 0)
    {
        printf("getsockopt error: errno = %d, errstr = %s\n", errno, strerror(errno));
    } 

    close(sockfd);
    return 0;
}
Makefile:
TARGET = test
OBJS = test.o
MDIR = drivers/misc

EXTRA_CFLAGS = -DEXPORT_SYMTAB
CURRENT = $(shell uname -r)
KDIR = /lib/modules/$(CURRENT)/build
PWD = $(shell pwd)
DEST = /lib/modules/$(CURRENT)/kernel/$(MDIR)
obj-m      := $(TARGET).o
$(TARGET)-objs :=module.o
default:
    make -C  $(KDIR) SUBDIRS=$(PWD) modules 
    gcc -o user user.c
$(TARGET).o: $(OBJS)
    $(LD) $(LD_RFLAG) -r -o $@ $(OBJS)
ifneq (,$(findstring 2.4.,$(CURRENT)))
install:
    su -c "cp -v $(TARGET).o $(DEST) && /sbin/depmod -a"
else
install:
    su -c "cp -v $(TARGET).ko $(DEST) && /sbin/depmod -a"
endif

clean:
    -rm -rf *.o *.ko .$(TARGET).ko.cmd .*.flags *.mod.c modules.order  Module.symvers .tmp_versions
    -rm -rf protocol/*.o protocol/.*.o.cmd
    -rm -rf user

-include $(KDIR)/Rules.make