在哪些情况下，在从Linux套接字发送/接收数据包后访问辅助数据时，msg_controllen可以为0？

Question

我正在开发一个非常复杂的C程序，该程序设计为在Linux下运行，它在很大程度上依赖于来自套接字的辅助数据。

我实际上遇到了一种奇怪的行为，顺便说一句，这似乎只发生在我的程序上(其他示例代码，如this one，工作正常)。我通过定义来使用辅助数据：

struct msghdr mhdr;
struct iovec iov;
struct cmsghdr *cmsg = NULL;
struct sockaddr_ll addrll;
socklen_t addrllLen=sizeof(addrll);
unsigned char packet[PACKET_SIZE_MAX];
char ctrlBuf[CMSG_SPACE(sizeof(struct scm_timestamping))]; // For example, in order to retrieve timestamps

然后，通过设置：

    memset(&mhdr,0,sizeof(mhdr));

    iov.iov_base=packet;
    iov.iov_len=sizeof(packet);

    mhdr.msg_name=&(addrll); // This is a raw socket
    mhdr.msg_namelen=addrllLen; // This is a raw socket

    mhdr.msg_control=ctrlBuf;
    mhdr.msg_controllen=sizeof(ctrlBuf);

    mhdr.msg_iov=&iov;
    mhdr.msg_iovlen=1;

    mhdr.msg_flags=0;

然后，在设置了一些套接字选项以检索有用的辅助数据(例如，通过设置SO_TIMESTAMPING的软件或硬件时间戳)之后，我使用sendto()和recvmsg()发送和接收数据。我能够验证我正在打开的套接字是否确实支持这些选项。

当我尝试提取辅助数据时，有时会出现问题，使用类似以下代码的代码，例如，提取带有发送/接收时间戳的struct scm_timestamping：

for(cmsg=CMSG_FIRSTHDR(&mhdr);cmsg!=NULL;cmsg=CMSG_NXTHDR(&mhdr, cmsg)) {
    if(cmsg->cmsg_level==SOL_SOCKET && cmsg->cmsg_type==SO_TIMESTAMPING) {
        hw_ts=*((struct scm_timestamping *)CMSG_DATA(cmsg));
    }
}

有时，CMSG_FIRSTHDR(&mhdr)返回一个空指针，返回的mhdr.msg_controllen为0，这样我就无法提取任何时间戳。其他时候，在同一台PC上使用同一块网卡，一切都完全正常。

所以，我的问题是:在哪些情况下，返回的mhdr.msg_controllen通常可以为0？这会不会是因为struct msghdr的定义有问题？或者这是由于某种内核问题？

Answer 1

您的控制消息缓冲区可能过小，因为它没有对齐，并且第一个对齐边界下的部分将不可用。我不确定设置缓冲区的正确惯用方法是什么(严格来说，使用malloc可能是避免由于对齐和有效类型/“别名”冲突而导致UB的代码的唯一方法)，但将_Alignof(max_align_t) (或sizeof(max_align_t))添加到缓冲区大小可能是一种解决方案。不过，我想知道什么是公认的“正确”方式。

cmsg(3) man page似乎建议使用一个联盟来对齐：

union { /\* Ancillary data buffer, wrapped in a union in order to ensure it is suitably aligned \*/ char buf[CMSG\_SPACE(sizeof(myfds))]; struct cmsghdr align; } u;