msg = nlmsg_new(4096, GFP_KERNEL); if (!msg) return -ENOMEM; if (nl80211_send_wiphy(rdev, NL80211_CMD_NEW_WIPHY, msg, genl_info_snd_portid(info), info->snd_seq, 0, &state) < 0) { nlmsg_free(msg); return -ENOBUFS; } int bands_remain, freqs_remain; struct genlmsghdr *gnlh = nlmsg_data(nlmsg_hdr(msg)); static struct nlattr *attr[NL80211_ATTR_MAX + 1]; nla_parse(attr, NL80211_ATTR_MAX, genlmsg_attrdata(gnlh, 0), genlmsg_attrlen(gnlh, 0), NULL); struct nlattr *bands[NL80211_BAND_ATTR_MAX + 1]; struct nlattr *freqs[NL80211_FREQUENCY_ATTR_MAX + 1]; struct nlattr *band, *freq; static struct nla_policy freq_policy[NL80211_FREQUENCY_ATTR_MAX + 1] = { [NL80211_FREQUENCY_ATTR_FREQ] = { .type = NLA_U32 }, [NL80211_FREQUENCY_ATTR_DISABLED] = { .type = NLA_FLAG }, [NL80211_FREQUENCY_ATTR_PASSIVE_SCAN] = { .type = NLA_FLAG }, [__NL80211_FREQUENCY_ATTR_NO_IBSS] = { .type = NLA_FLAG }, [NL80211_FREQUENCY_ATTR_RADAR] = { .type = NLA_FLAG }, [NL80211_FREQUENCY_ATTR_MAX_TX_POWER] = { .type = NLA_U32 }, }; nla_for_each_nested(band, attr[NL80211_ATTR_WIPHY_BANDS], bands_remain) { nla_parse(bands, NL80211_BAND_ATTR_MAX, nla_data(band), nla_len(band), NULL); nla_for_each_nested(freq, bands[NL80211_BAND_ATTR_FREQS], freqs_remain) { nla_parse(freqs, NL80211_FREQUENCY_ATTR_MAX, nla_data(freq), nla_len(freq), NULL); if (!freqs[NL80211_FREQUENCY_ATTR_FREQ] || freqs[NL80211_FREQUENCY_ATTR_DISABLED]) continue; } printk("chan %d, enable %d\n",freqs[NL80211_FREQUENCY_ATTR_FREQ],freqs[NL80211_FREQUENCY_ATTR_DISABLED]); } } 内核态怎么完成类似的操作呢

<think>我们正在讨论的是在内核空间如何实现类似于用户空间通过nl80211获取频率列表的功能。用户空间的实现是通过netlink消息（NL80211_CMD_GET_WIPHY）来查询无线设备（wiphy）支持的信道频率列表。在内核空间，我们不需要通过netlink通信，因为内核模块可以直接访问cfg80211和驱动提供的结构体。 在内核中，每个无线设备（wiphy）都用一个`struct wiphy`来表示，其中包含了该设备支持的所有频段（band）信息。每个频段用一个`struct ieee80211_supported_band`结构体表示，其中包含了该频段的所有信道（channel）信息。 因此，在内核空间获取频率列表的步骤大致如下： 1. 获取目标无线设备的`struct wiphy`结构体。 2. 遍历该wiphy支持的频段（2.4GHz、5GHz等）。 3. 对于每个频段，遍历其信道数组，从每个信道结构中提取频率信息。 下面我们详细说明每一步： ### 1. 获取wiphy结构体 在内核中，通常我们通过网络接口（netdev）找到对应的无线设备（wdev），进而获取wiphy。例如，如果我们知道网络接口的名字（如wlan0），我们可以通过`dev_get_by_name()`或类似函数获取`struct net_device`，然后通过`netdev_priv()`或直接访问`net_device`的`ieee80211_ptr`成员（这是一个`struct wireless_dev`指针）来获取wdev，再从wdev中获取wiphy。 示例代码片段： ```c struct net_device *dev = dev_get_by_name(&init_net, ifname); // ifname是接口名 if (!dev) return -ENODEV; struct wireless_dev *wdev = dev->ieee80211_ptr; if (!wdev || !wdev->wiphy) { dev_put(dev); return -ENODEV; } struct wiphy *wiphy = wdev->wiphy; ``` ### 2. 遍历支持的频段 wiphy结构体中有一个成员`bands`，它是一个数组，数组的每个元素是一个指向`struct ieee80211_supported_band`的指针。数组的索引是频段枚举值（如NL80211_BAND_2GHZ，NL80211_BAND_5GHZ等）。 注意：并不是所有的频段都被支持，所以需要检查指针是否为NULL。 示例代码片段： ```c enum nl80211_band bandid; struct ieee80211_supported_band *sband; for (bandid = 0; bandid < NUM_NL80211_BANDS; bandid++) { sband = wiphy->bands[bandid]; if (!sband) continue; // 处理这个频段 } ``` ### 3. 遍历频段中的信道 在每个支持的频段结构体（`ieee80211_supported_band`）中，有一个信道数组`channels`，以及信道数量`n_channels`。 每个信道由`struct ieee80211_channel`表示，其中包含频率（center frequency，单位MHz）以及信道标志（flags）等。 示例代码片段： ```c int i; for (i = 0; i < sband->n_channels; i++) { struct ieee80211_channel *chan = &sband->channels[i]; u32 freq = chan->center_freq; // 频率，单位MHz u32 flags = chan->flags; // 标志，如是否禁用，是否支持雷达检测等 // 这里可以根据需要处理每个信道，比如打印频率，或者收集到一个列表中 printk(KERN_INFO "Frequency: %d MHz\n", freq); } ``` ### 注意：信道标志 信道标志（flags）是一个位掩码，可能包含以下值（定义在`include/uapi/linux/ieee80211.h`）： - `IEEE80211_CHAN_DISABLED`: 信道被禁用（可能是由于监管要求或硬件问题） - `IEEE80211_CHAN_NO_IR`: 不允许初始化辐射（即不能主动发送探测信号等） - `IEEE80211_CHAN_RADAR`: 该信道需要雷达检测 在内核中，我们可能只关心可用的信道，那么我们可以跳过被禁用的信道： ```c if (chan->flags & IEEE80211_CHAN_DISABLED) continue; ``` ### 完整示例（概念性） 以下是一个在内核模块中获取指定接口对应无线设备的频率列表的示例函数： ```c #include <net/cfg80211.h> #include <net/mac80211.h> int get_freqlist_in_kernel(const char *ifname) { struct net_device *dev; struct wireless_dev *wdev; struct wiphy *wiphy; enum nl80211_band bandid; struct ieee80211_supported_band *sband; int i; // 根据接口名获取网络设备 dev = dev_get_by_name(&init_net, ifname); if (!dev) return -ENODEV; wdev = dev->ieee80211_ptr; if (!wdev || !wdev->wiphy) { dev_put(dev); return -ENODEV; } wiphy = wdev->wiphy; // 遍历所有频段 for (bandid = 0; bandid < NUM_NL80211_BANDS; bandid++) { sband = wiphy->bands[bandid]; if (!sband) continue; // 遍历该频段的所有信道 for (i = 0; i < sband->n_channels; i++) { struct ieee80211_channel *chan = &sband->channels[i]; // 跳过禁用的信道 if (chan->flags & IEEE80211_CHAN_DISABLED) continue; printk(KERN_INFO "Band: %d, Frequency: %d MHz\n", bandid, chan->center_freq); // 这里可以收集频率到数组等 } } dev_put(dev); return 0; } ``` 注意：这个函数需要在内核模块的上下文中执行，并且需要确保有正确的头文件。 ### 与用户空间实现的对比 用户空间通过发送netlink消息（NL80211_CMD_GET_WIPHY）来获取信息，而内核空间则直接访问wiphy结构体。因此，内核实现更加直接，不需要消息传递。 ### 注意事项 - 在访问wiphy结构体时，需要确保有适当的锁（例如，RCU锁）以防止并发修改。但在上述代码中，我们并没有加锁，因为通常情况下，在模块的初始化阶段或者非并发的上下文中，我们可以这样访问。但在更复杂的环境中，可能需要使用`wiphy_lock()`或RCU保护。 - 在遍历信道时，注意信道的标志，以确定哪些信道是实际可用的。 通过上述方法，我们可以在内核空间获取到与用户空间类似的频率列表。 §§相关问题§§ 1. 如何在内核中修改无线设备的信道？ 2. 内核中如何监听无线设备信道变更事件？ 3. 如何在内核中获取当前无线设备的工作信道？ 4. 无线设备驱动如何向内核注册其支持的频段和信道？ 5. 监管域（regulatory domain）如何影响内核中的可用信道列表？</think>### 内核态获取无线频率列表的实现方法 在内核态实现类似用户态 `nl80211_get_freqlist` 的功能，需要直接访问 cfg80211 框架和无线设备驱动层的数据结构。以下是详细实现步骤： --- ### 1. **核心数据结构** 内核中无线频率信息存储在以下关键结构中： ```c #include <net/cfg80211.h> struct wiphy { // 无线硬件描述符 struct ieee80211_supported_band *bands[NUM_NL80211_BANDS]; // ... }; struct ieee80211_supported_band { // 频段描述符 struct ieee80211_channel *channels; // 信道数组 int n_channels; // 信道数量 // ... }; struct ieee80211_channel { // 信道描述符 enum nl80211_band band; // 频段类型(2.4G/5G/6G) u16 center_freq; // 中心频率(MHz) u32 flags; // 信道属性标志 // ... }; ``` --- ### 2. **获取频率列表的实现步骤** #### (1) 获取网络设备对应的 wiphy ```c struct net_device *net_dev = dev_get_by_name(&init_net, ifname); struct wireless_dev *wdev = net_dev->ieee80211_ptr; struct wiphy *wiphy = wdev->wiphy; ``` #### (2) 遍历所有支持的频段 ```c enum nl80211_band band; for (band = 0; band < NUM_NL80211_BANDS; band++) { struct ieee80211_supported_band *sband = wiphy->bands[band]; if (!sband) continue; // 跳过未支持的频段 ``` #### (3) 提取信道频率信息 ```c for (i = 0; i < sband->n_channels; i++) { struct ieee80211_channel *chan = &sband->channels[i]; // 跳过禁用信道 (IEEE80211_CHAN_DISABLED) if (chan->flags & IEEE80211_CHAN_DISABLED) continue; // 获取频率信息 u16 freq = chan->center_freq; // 单位: MHz // 获取信道属性 bool is_radar = chan->flags & IEEE80211_CHAN_RADAR; // 雷达信道 bool no_ir = chan->flags & IEEE80211_CHAN_NO_IR; // 禁止初始化辐射 } ``` --- ### 3. **完整示例函数** ```c #include <net/cfg80211.h> int kernel_get_freqlist(const char *ifname, struct freq_entry *buf, int *count) { struct net_device *dev; struct wireless_dev *wdev; struct wiphy *wiphy; int total = 0; // 获取网络设备 dev = dev_get_by_name(&init_net, ifname); if (!dev) return -ENODEV; // 获取无线设备 wdev = dev->ieee80211_ptr; if (!wdev || !wdev->wiphy) { dev_put(dev); return -ENOTSUPP; } wiphy = wdev->wiphy; // 遍历所有频段 for (enum nl80211_band band = 0; band < NUM_NL80211_BANDS; band++) { struct ieee80211_supported_band *sband = wiphy->bands[band]; if (!sband) continue; // 遍历信道 for (int i = 0; i < sband->n_channels; i++) { struct ieee80211_channel *chan = &sband->channels[i]; // 过滤禁用信道 if (chan->flags & IEEE80211_CHAN_DISABLED) continue; // 填充输出缓冲区 if (buf && total < *count) { buf[total].freq = chan->center_freq; buf[total].flags = chan->flags; } total++; } } *count = total; dev_put(dev); return 0; } ``` --- ### 4. **关键处理逻辑** 1. **频率过滤** 通过 `IEEE80211_CHAN_DISABLED` 标志跳过被监管域禁用的信道： ```c if (chan->flags & IEEE80211_CHAN_DISABLED) continue; ``` 2. **雷达信道处理** 使用 `IEEE80211_CHAN_RADAR` 标识 DFS 信道： ```c if (chan->flags & IEEE80211_CHAN_RADAR) { // 需要动态频率选择(DFS) } ``` 3. **频段类型识别** 根据 `band` 值区分不同频段： ```c switch (band) { case NL80211_BAND_2GHZ: // 2.4GHz 处理 case NL80211_BAND_5GHZ: // 5GHz 处理 case NL80211_BAND_6GHZ: // 6GHz 处理 } ``` --- ### 5. **与用户态实现的差异** | **特性** | **用户态实现** | **内核态实现** | |------------------|----------------------------------|----------------------------------| | 数据来源 | 通过 netlink 接收内核消息 | 直接访问 `struct wiphy` 内存结构 | | 同步机制 | 异步消息回调 | 直接内存访问 | | 性能 | 有消息序列化/解析开销 | 零拷贝访问 | | 监管域处理 | 由内核自动过滤 | 需手动检查 `DISABLED` 标志 | | 适用场景 | 用户空间工具 (iw, hostapd) | 内核模块 (mac80211, 驱动) | --- ### 6. **频率信息的生命周期管理** 在内核态访问频率数据时需注意： 1. **RCU 锁保护** 使用 RCU 锁防止并发修改： ```c rcu_read_lock(); // 访问 wiphy->bands 等结构 rcu_read_unlock(); ``` 2. **设备热插拔处理** 检查 `wiphy->registered` 标志确保设备未注销： ```c if (!wiphy_registered(wiphy)) { // 处理设备已移除情况 } ``` --- ### 7. **监管域限制的实现** 内核通过 `regulatory_hint()` 应用监管规则： ```c // 示例：应用FCC监管规则 regulatory_hint(wiphy, "US"); // 在信道结构中反映为： // IEEE80211_CHAN_DISABLED - 禁用 // IEEE80211_CHAN_NO_IR - 禁止主动辐射 // IEEE80211_CHAN_RADAR - 需要雷达检测 ``` 监管规则最终通过 `cfg80211_register_wiphy()` 应用到信道标志位[^1]。 ---