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

Question

我正在开发一个非常复杂的 C 程序，旨在在 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，顺便说一下，这种行为似乎只发生在我的程序中(其他示例代码，如 this one，工作正常)。 我通过定义使用辅助数据:

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，在设置一些套接字选项以检索有用的辅助数据(例如软件或硬件时间戳，通过设置 SO_TIMESTAMPING)。我能够验证我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，使用如下代码，例如，提取带有传输/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) 返回一个空指针并且返回的 mhdr.msg_controllen 是 0，以这种方式我不能提取任何时间戳。 其他时候，在同一台 PC 上并使用相同的 NIC，一切都很好。

所以，我的问题是:通常在哪些情况下返回的 mhdr.msg_controllen 可以是 0？这可能是由于 struct msghdr 的定义有问题吗？还是由于某种内核问题？

Answer 1

很可能是您的控制消息缓冲区不够大，因为它没有对齐，第一个对齐边界以下的部分将无法使用。我不确定设置缓冲区的正确惯用方法是什么(可能使用 malloc 是避免代码的唯一方法，严格来说，由于对齐和有效类型/“别名”而成为 UB "违规)，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，我想知道公认的“正确”方法是什么。

cmsg(3) man page似乎建议 union 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;