wifi底層學習之路：一，iw工具開啟無線底層大門鑰匙

目錄

1，iw工具是什麼？

2，iw工作原理以及流程是什麼？

2.1，全局概覽

2.2，源碼分析

3，iw添加自定義指令

3.1，添加指令：iw dev wlan0 get test_ps

1，iw工具是什麼？

iw是linux系統上的一款無線配置工具，它的出現為了解決iwconfig的很多不足。之是以要更新開發一套無線配置工具，還要從無線拓展（Wireless-Extensions）說起。Wireless-Extensions（簡稱WE或者Wext）是有Jean Tourrilhes 1997年開發并添加到linux核心的，他通過linux的系統調用ioctl()來實作使用者層和核心層之間的通信。由于設計的比較粗糙，使用WE開發的程式難以管理，WE現在除了基本的bugfix之外也無人維護。于是出現了一種新的無線驅動架構來指導無線程式開發，便出現cfg80211和nl80211。cfg80211不再使用ioctl系統調用，而是使用Netlink。iw就是完全基于cfg80211架構重新設計并開發的。

2，iw工作原理以及流程是什麼？

2.1，全局概覽

我們可以看出，各個子產品之間的界限清晰，子產品之間透明不可見，子產品之間一般不會互相影響。本章重點關注是iw----(netlink)----cfg80211這部分的實作，其他子產品以後的章節來詳細說明。最終關注的還是層與層之間的收發函數。

2.2，源碼分析

//iw工作關鍵流程
int main(int argc, char **argv)
{
    /*nl80211初始化，nl80211_init(&nlstate)*/
    //給netlink socket配置設定空間
    state->nl_sock = nl_socket_alloc();
    
    //連接配接核心的Generic NetLink
    genl_connect(state->nl_sock);

    //擷取nl80211的驅動ID
    state->nl80211_id = genl_ctrl_resolve(state->nl_sock, "nl80211"); 

    /*解析使用者輸入指令*/
    if (strcmp(*argv, "dev") == 0 && argc > 1) {
        __handle_cmd(&nlstate, II_NETDEV, argc, argv, &cmd); 
    }
    
    /*以下是__handle_cmd()函數實作*/
    for_each_cmd(sectcmd) {  //在__cmd的section中查找cmd的實作
        if (strcmp(cmd->name, command)  
            match = cmd;
    }
    cmd = match;   //cmd結構體指派（name, handler,...）

    //申請mesg消息記憶體
    msg = nlmsg_alloc();

    //填充msg
    genlmsg_put(msg, 0, 0, state->nl80211_id, 0,cmd->nl_msg_flags, cmd->cmd, 0);

    //回調函數初始化，運作cmd定義的handler()函數
    cmd->handler(state, msg, argc, argv, idby);

    //配置回調
    nl_socket_set_cb(state->nl_sock, s_cb);

    //發送msg
    nl_send_auto_complete(state->nl_sock, msg); 
    
    //設定事件的具體回調函數
    nl_cb_set(cb, NL_CB_VALID, NL_CB_CUSTOM, valid_handler, NULL); 

    //接收msg
    while(err > 0) {
        nl_recvmsgs(state->nl_sock, cb);  //接收資料，回調函數
    }
}
           

//指令實作（interface.c）：iw dev wlan0 info
/*關鍵的結構體以及宏定義*/
struct cmd {
	const char *name;
	const char *args;
	const char *help;
	const enum nl80211_commands cmd;
	int nl_msg_flags;
	int hidden;
	const enum command_identify_by idby;
	/*
	 * The handler should return a negative error code,
	 * zero on success, 1 if the arguments were wrong.
	 * Return 2 iff you provide the error message yourself.
	 */
	int (*handler)(struct nl80211_state *state,
		       struct nl_msg *msg,
		       int argc, char **argv,
		       enum id_input id);
	const struct cmd *(*selector)(int argc, char **argv);
	const struct cmd *parent;
}

#define TOPLEVEL(_name, _args, _nlcmd, _flags, _idby, _handler, _help)	\
	struct cmd							\
	__section ## _ ## _name						\
	__attribute__((used)) __attribute__((section("__cmd")))	= {	\
		.name = (#_name),					\
		.args = (_args),					\
		.cmd = (_nlcmd),					\
		.nl_msg_flags = (_flags),				\
		.idby = (_idby),					\
		.handler = (_handler),					\
		.help = (_help),					\
	 }

#define COMMAND(section, name, args, cmd, flags, idby, handler, help)	\
	__COMMAND(&(__section ## _ ## section), name, #name, args, cmd, flags, 0, idby, handler, help, NULL)

/*指令：iw dev wlan0 info分析*/

/*TOPLEVEL 來定義 scan操作*/
TOPLEVEL(info, NULL, NL80211_CMD_GET_INTERFACE, 0, CIB_NETDEV, handle_interface_info,
	 "Show information for this interface.");
/*
展開後：
cmd {
    .name = info,
    .args = NULL,
    .cmd = NL80211_CMD_GET_INTERFACE,
    .nl_msg_flags = 0,
    .idby = CIB_NETDEV,
    .handler = handle_interface_info,
    .help =  "Show information for this interface.",
};
*/

//cmd->handler()
static int handle_interface_info(struct nl80211_state *state, struct nl_msg *msg,
       int argc, char **argv, enum id_input id)
{
	register_handler(print_iface_handler, NULL);  //注冊到回調函數--》valid_handler()
	return 0;
}

//格式列印msg消息
static int print_iface_handler(struct nl_msg *msg, void *arg)
{
    struct genlmsghdr *gnlh = nlmsg_data(nlmsg_hdr(msg));
    printf("%sInterface %s\n", indent, nla_get_string(tb_msg[NL80211_ATTR_IFNAME]));
    printf("%s\tifindex %d\n", indent, nla_get_u32(tb_msg[NL80211_ATTR_IFINDEX]));
    //......
    return NL_SKIP;
}
           

3，iw添加自定義指令

3.1，添加指令：iw dev wlan0 get test_ps

3.1.1，新增test_ps.c 

#include <errno.h>
#include <string.h>

#include <netlink/genl/genl.h>
#include <netlink/msg.h>
#include <netlink/attr.h>

#include "nl80211.h"
#include "iw.h"

static int print_test_power_save_handler(struct nl_msg *msg, void *arg)
{
    struct nlattr *attrs[NL80211_ATTR_MAX + 1];
    struct genlmsghdr *gnlh = nlmsg_data(nlmsg_hdr(msg));  //擷取netlink的payload
    const char *s;
    nla_parse(attrs, NL80211_ATTR_MAX, genlmsg_attrdata(gnlh, 0),genlmsg_attrlen(gnlh,                     
              0), NULL); //attrs save data
    if (!attrs[NL80211_ATTR_PS_STATE]) {
        return NL_SKIP;
    }
    switch (nla_get_u32(attrs[NL80211_ATTR_PS_STATE])) {
        case NL80211_PS_ENABLED:
            s = "test_on";
            break;
        case NL80211_PS_DISABLED:
        default:
            s = "test_off";
            break;
    }
    printf("test power save: %s\n", s);
    return NL_SKIP;
}

static int get_test_power_save(struct nl80211_state *state,
			  struct nl_msg *msg,
			  int argc, char **argv,
			  enum id_input id)
{
	register_handler(print_test_power_save_handler, NULL);
	return 0;
}

COMMAND(get, test_ps, "<param>",
	NL80211_CMD_GET_POWER_SAVE, 0, CIB_NETDEV, get_test_power_save,
	"Retrieve test power save state.");
           

3.1.2，修改Makefile

3.1.3，測試結果

root@:~# ./iw dev wlan0 get test_ps
test power save: test_off
           

四，總結

對iw工具源碼的分析，可以發現解耦性很強，具體的指令實作都是通過某個C檔案來實作（如掃描相關的scan.c，如接口相關的interface.c等），并使用了section的方式新增到使用者自定義字段中，調用前無需聲明，直接通過for_each_cmd（）方式查找。接下來的文章将對cfg80211，mac80211相關知識整理，歡迎訂閱公衆号，一起學習交流！