20220925-监听网络环境变化

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监听网络环境变化

0. 概述

监听网络环境变化情况一般来说可以通过以下方式进行：

  • 方式1：BIRD协议（BFD机制：状态更新间隔调整 + 状态机转换（tla+））

  • 方式2：libnl

  • 方式3：netlink（参考链接）

1. libnl概念

  • 核心库（core library）提供了使用netlink套接字进行通信的基础功能。它处理套接字的连接建立和断开、发送和接收数据、构造和解析消息、提供可配置的接收状态机。除此之外它还提供了一套抽象数据类型的框架，这套框架使得基于对象的netlink协议实现起来更加简单。在这种协议中，对象可以通过基于netlink的协议来添加、删除或者修改。

    结构层次图

    • netlink libray：套接字的处理、发送和接收数据、消息的构造和解析；
    • routing family library：地址、链路、邻居节点、路由、流量控制、邻居节点表；
    • netfilter library：连接追踪、记录日志、排队；
    • generice netlink library：控制器的API、协议簇和命令的注册；

2. netlink概念

  • 概念：用以实现用户进程与内核进程通信的一种特殊的进程间通信（IPC），也是网络应用程序与内核通信的最常用的接口；
  • 在linux内核中，使用netlink进行应用与内核通信的应用有很多：
    • 路由daemon：NETLINK_ROUTE
    • 用户态socket协议：NETLINK_USERSOCK
    • 防火墙：NETLINK_FIREWALL
    • netfilter子系统：NETLINK_NETFILTER
    • 内核事件向用户态通知：NETLINK_KOBJECT_UEVENT
    • 通用netlink：NETLINK_GENERIC
  • netlink是一种在内核与用户应用间进行双向数据传输的非常好的方式，用户态应用使用标准的socket API就可以使用gnetlink提供的强大功能，内核态需要使用专门的API来使用netlink；
  • 一般来说，用户空间和内核空间的通信方式有3种：/proc、ioctl、netlink。前两种都是单向的，而netlink可以实现双工通信；
  • netlink相对于系统调用，ioctl以及/proc文件系统而言，具体有以下优点：
    • netlink使用简单，只需要在include/linux/netlink.h中增加一个新类型的netlink协议定义即可（#define NETLINK_TEST 20）。然后，内核和用户态应用就可以立即通过socket API使用该netlink协议类型进行数据交换；
    • netlink是一种异步通信机制，在内核与用户态应用之间传递的消息保存在socket缓存队列中发送消息只是把消息保存在接收者的socket的接收队列，而不需要等待接收者收到消息；
    • 使用netlink的内核部分可以采用模块的方式实现，使用netlink的应用部分和内核部分没有编译时依赖；
    • netlink支持多播，内核模块或应用可以把消息多播给一个netlink组，属于该netlink组的任何内核模块或应用都能接收到该消息，内核事件向用户态的通知机制就使用了这一特性；
    • 内核可以使用netlink首先发起会话；
    • netlink协议基于BSD socket和AF_NETLINK地址簇，使用32位的端口号寻址，每个netlink协议通常与一个或一组内核服务/组件相关联，如NETLINK_ROUTE用于获取和设置路由与链路信息、NETLINK_KOBJECT_UEVENT用于内核向用户空间的udev进程发送通知等；

3. ioctl()

【未完待续】