Linux 下使用 NetLink 檢測裝置的熱插拔

林西索發表於2024-05-05
Linux

一、簡單介紹下 NETLINK

    netlink套接字是用以實現使用者程序與核心(2.6.24之後的版本)程序通訊的一種特殊的程序間通訊(IPC) ,也是網路應用程式與核心通訊的最常用的介面。

二、為什麼能用 NETLINK 檢測裝置熱插拔

    當我們的裝置從主機上進行拔插時，核心會透過netlink套接字向使用者廣播裝置變化的資訊，這個資料可能不止一條，要根據具體的裝置去甄別，然後選出自己需要的欄位。

三、程式碼分析

    我這裡以 USB 裝置為例（在嵌入式 ARM linux 上測試），實現熱插拔的檢測。當 USB 裝置拔出的時候列印訊息，當 USB 裝置再重新插入的時候重新初始化 USB 裝置，其他熱拔插裝置的處理大致類似。
    程式結果如下圖（對 USB 裝置進行拔插了兩次）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/un.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <fcntl.h>

int g_fd = -1;

/*
@func
    串列埠裝置初始化
@para
    serial_path:重新初始化的串列埠路徑
@return
    None
@Note
    None
*/
void SerialInit(const char* serial_path)
{
    printf("Serial [%s] Init\r\n", serial_path);
    //g_fd = open(...)
}
/*
@func
    串列埠裝置熱拔插初始化
@para
    None.
@return
    -1 : 錯誤
    > 0 : Netlink 的檔案描述符
@note
    None
*/
static int SerialHotPlugInit(void)
{
    const int buffersize = 1024;
    int ret;

    struct sockaddr_nl snl;
    bzero(&snl, sizeof(struct sockaddr_nl));
    snl.nl_family = AF_NETLINK;
    snl.nl_pid = 0; // 或者 getpid()
    snl.nl_groups = 1;

    int s = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);
    if (s == -1)
    {
        perror("socket");
        return -1;
    }
    
    int on = 1;
    setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buffersize, sizeof(buffersize)); // 設定緩衝區大小
    setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(void *)&on,sizeof(int)); // 設定可重複繫結
  
    ret = bind(s, (struct sockaddr *)&snl, sizeof(struct sockaddr_nl));
    if (ret < 0)
    {
        perror("bind");
        close(s);
    }

    fcntl(s, F_SETFL, fcntl(s, F_GETFL, 0) | O_NONBLOCK); // 設定為非阻塞IO，可以在串列埠接收執行緒處理

    return s;
}

/*
@func
    串列埠裝置熱拔插檢測
@para
    fd : Netlink 的檔案描述符
    serial_name : 串列埠裝置的名稱（不包含路徑）
@return
    0 : 正常
    1 ：裝置拔出
    2 ：裝置插入
@note
    None
*/
static int SerialHotPlugDetect(int fd, char *serial_name)
{
    char buf[2048 * 2] = {0};
    char serial_type[32] = {0};

    sscanf(serial_name, "%[A-Z,a-z]", serial_type); //取裝置名，不包含最後的數字, 因為我的裝置號會變，可能會 由 ttyUSB0 變成 ttyUSB1

    if (recv(fd, &buf, sizeof(buf), 0) > 0)
    {
        printf("%s\r\n", buf);
        if (NULL != strstr(buf, serial_type) && NULL != strstr(buf, "remove")) // 拔出時核心會傳送訊息為:remove@/.../ttyUSBx
            return 1;
        if (NULL != strstr(buf, serial_type) && NULL != strstr(buf, "add")) // 插入時核心會傳送訊息為:add@/.../ttyUSBx
        {
            char *pos = strrchr((const char *)buf, '/') + 1;
            memcpy(serial_name, pos, strlen(buf) - (pos - buf));
            return 2;
        }
    }
    return 0;
}

// 串列埠工作執行緒
static void *p_SerialThread(void *arg)
{
    pthread_detach(pthread_self());

    char serial_name[32] = {0};
    char serial_path[32] = {0};
    char *pos = NULL;

    int iHotPlugFd = SerialHotPlugInit(); // 初始化 netlink   
    if(iHotPlugFd < 0)
    {
        printf("create hot plug fd failed[%d]\r\n",iHotPlugFd);
    }
    if(NULL != arg)
    {
        memcpy(serial_path, (char *)arg, strlen((char *)arg));
        pos = strrchr((const char *)serial_path, '/') + 1;
        memcpy(serial_name, pos, strlen(serial_path) - (pos - serial_path));
        printf("[Serial Thread]:serial path %s, name %s\r\n", serial_path, serial_name);
    }

    uint8_t com_recv_buff[1024];
    uint32_t com_recv_len = 0;

    while (1)
    {
        //判斷熱插拔資訊
        int iHotPlugRes = SerialHotPlugDetect(iHotPlugFd, (char *)serial_name);
        switch(iHotPlugRes)
        {
            case 1:
            {
                printf("Remove Serial\r\n");
            }
            break;
            case 2:
            {
                printf("Add Serial, name %s\r\n", serial_name);
                close(g_fd);
                memcpy(pos, serial_name, strlen(serial_name));
                SerialInit((const char *)serial_path);
            }
            break;
            default: break;
        }
        // 處理串列埠讀取
        com_recv_len = read(g_fd, &com_recv_buff, 1024);
        
        
        usleep(10 * 1000);
    }
}

int main()
{
    pthread_t pid;
    char *serial = "dev/ttyUSB0"; // 裝置路徑

    SerialInit((const char *)serial);

    pthread_create(&pid, NULL, p_SerialThread, (void *)serial);
    pthread_join(pid, NULL);
    return 0;
}

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