linux 内核 hook函数介绍

在编写linux内核中的网络模块时，用到了钩子函数也就是hook函数。现在来看看linux是如何实现hook函数的。

先介绍一个结构体：

struct nf_hook_ops,这个结构体是实现钩子函数必须要用到的结构体，所在文件：linux/netfilter.h 定义为：

typedef unsigned int nf_hookfn(unsigned int hooknum,struct sk_buff *skb,const struct net_device *in,const struct net_device *out,int (*okfn)(struct sk_buff *));struct nf_hook_ops {struct list_head list;/* User fills in from here down. */nf_hookfn *hook;struct module *owner;u_int8_t pf;unsigned int hooknum;/* Hooks are ordered in ascending priority. */int priority;
};

其中的成员信息为：

hook ：是一个函数指针，可以将自定义的函数赋值给它，来实现当有数据包到达是调用你自定义的函数。自定义函数的返回值为：

/* Responses from hook functions. */
#define NF_DROP 0
#define NF_ACCEPT 1
#define NF_STOLEN 2
#define NF_QUEUE 3
#define NF_REPEAT 4
#define NF_STOP 5
#define NF_MAX_VERDICT NF_STOP

owner:是模块的所有者，一般owner = THIS_MODULE ;

pf :是protocol flags，其取值范围为：

enum {NFPROTO_UNSPEC =  0,NFPROTO_IPV4   =  2,NFPROTO_ARP    =  3,NFPROTO_BRIDGE =  7,NFPROTO_IPV6   = 10,NFPROTO_DECNET = 12,NFPROTO_NUMPROTO,
};

hooknum ：中存放的是用户自定义的钩子函数的调用时机，其取值为：

enum nf_inet_hooks {NF_INET_PRE_ROUTING,NF_INET_LOCAL_IN,NF_INET_FORWARD,NF_INET_LOCAL_OUT,NF_INET_POST_ROUTING,NF_INET_NUMHOOKS
};

其中的每个值的含义为：

priority : 为所定义的钩子函数的优先级，其取值为份两种：分别为IPV4 和 IPV6；

priority 的IPV4取值为：

enum nf_ip_hook_priorities {NF_IP_PRI_FIRST = INT_MIN,NF_IP_PRI_CONNTRACK_DEFRAG = -400,NF_IP_PRI_RAW = -300,NF_IP_PRI_SELINUX_FIRST = -225,NF_IP_PRI_CONNTRACK = -200,NF_IP_PRI_MANGLE = -150,NF_IP_PRI_NAT_DST = -100,NF_IP_PRI_FILTER = 0,NF_IP_PRI_SECURITY = 50,NF_IP_PRI_NAT_SRC = 100,NF_IP_PRI_SELINUX_LAST = 225,NF_IP_PRI_CONNTRACK_CONFIRM = INT_MAX,NF_IP_PRI_LAST = INT_MAX,
};

所在文件：linux\netfilter_ipv4.h

priority 的IPV6取值为：

enum nf_ip6_hook_priorities {NF_IP6_PRI_FIRST = INT_MIN,NF_IP6_PRI_CONNTRACK_DEFRAG = -400,NF_IP6_PRI_RAW = -300,NF_IP6_PRI_SELINUX_FIRST = -225,NF_IP6_PRI_CONNTRACK = -200,NF_IP6_PRI_MANGLE = -150,NF_IP6_PRI_NAT_DST = -100,NF_IP6_PRI_FILTER = 0,NF_IP6_PRI_SECURITY = 50,NF_IP6_PRI_NAT_SRC = 100,NF_IP6_PRI_SELINUX_LAST = 225,NF_IP6_PRI_LAST = INT_MAX,
};

以上是对struct nf_hook_ops结构体中的每个字段的详解；

具体实例

struct nf_hook_ops my_hook = {.hook   = myfunction,.owner    = THIS_MODULE,.pf          = NFPROTO_IPV4,.hooknum  = NET_INET_FORWARD,.priority = NF_IP4_PRI_FIRST
};unsigned int myfunction( unsigend int hooknum, struct sk_buff *skb,const struct net_device *in,const struct net_device *out,int (*okfn)(struct sk_buff *))
{}

如上面的代码一样，当定义一个struct nf_hook_ops结构体，并且对其完成了初始化以后，需要将这个结构体进行注册，之后这个结构体以及其中的自定义函数才会其作用。

注册一个struct nf_hook_ops需要用到的函数为：

int  nf_register_hook(struct nf_hook_ops *reg)

其实这个 int nf_register_hook()函数在内核中的实现也没有多么的复杂，

来看看它是如何实现的：

struct list_head nf_hooks[NFPROTO_NUMPROTO][NF_MAX_HOOKS] __read_mostly;
EXPORT_SYMBOL(nf_hooks);
static DEFINE_MUTEX(nf_hook_mutex);int nf_register_hook(struct nf_hook_ops *reg)
{struct nf_hook_ops *elem;int err;err = mutex_lock_interruptible(&nf_hook_mutex);if (err < 0)return err;list_for_each_entry(elem, &nf_hooks[reg->pf][reg->hooknum], list) {if (reg->priority < elem->priority)break;}list_add_rcu(&reg->list, elem->list.prev);mutex_unlock(&nf_hook_mutex);return 0;
}
EXPORT_SYMBOL(nf_register_hook);

所在文件：net\netfilter\core.c

当不再需要使用这个struct nf_hook_ops时，需要注销这个结构体，其可用的函数为：

void nf_unregister_hook(struct nf_hook_ops *reg)
{mutex_lock(&nf_hook_mutex);list_del_rcu(&reg->list);mutex_unlock(&nf_hook_mutex);synchronize_net();
}
EXPORT_SYMBOL(nf_unregister_hook);

当一次需要注册多个struct nf_hook_ops结构体，如：

struct nf_hook_ops myhooks[n]时，使用：

int nf_register_hooks(struct nf_hook_ops *reg, unsigned int n)
{unsigned int i;int err = 0;for (i = 0; i < n; i++) {err = nf_register_hook(&reg[i]);if (err)goto err;}return err;err:if (i > 0)nf_unregister_hooks(reg, i);return err;
}
EXPORT_SYMBOL(nf_register_hooks);

同样，当一次需要注销多个struct nf_hook_ops结构体是，使用：

void nf_unregister_hooks(struct nf_hook_ops *reg, unsigned int n)
{while (n-- > 0)nf_unregister_hook(&reg[n]);
}
EXPORT_SYMBOL(nf_unregister_hooks);

总结：

struct nf_hook_opsint     nf_register_hook( struct nf_hook_ops *reg );void nf_unregister_hook( struct nf_hook_ops *reg );int  nf_register_hooks( struct nf_hook_ops *regs, unsigend int n );void nf_unregister_hooks( struct nf_hook_ops *regs, unsigned int n );

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