libubox-blob/blobmsg

大部分内容来自libubox [3] - BLOB BLOGMSG，推荐阅读原文。

blob提供二进制数据处理能力。有几种支持的数据类型，并可以创建块数据在socket上发送。整型数字会在libubox库内部转换为网络字节序进行处理。

二进制块的处理方法是创建一个TLV（类型-长度-值）链表数据，支持嵌套类型数据，并提供设置和获取数据接口。blob定义在blob.h中。

blogmsg位于blob的上层，提供表格和数组等数据类型的处理，定义在blogmsg.h中。

TLV是用于表示可变长度的数据格式，Type表示数据的类型，length表示数据长度，value存储数据值。类型和长度的占用空间是固定的，在libubox库中共占用4个字节。

Value的长度由length指定。这样可以存储和传输任何类型的数据，只需预先定义服务器和客户端之间的TLV的类型和长度的空间大小即可。

一. blob

blob(binary large object)，二进制大对象，用于二进制对象序列化；blob主要在一些系统级组件（ubox/libubox/ubus/netifd）内部使用，一般应用不需要使用blob封装，blob用数据结构blob_attr表示。

blob_buf用于管理（多个）二进制大对象。

1. 数据结构

#define BLOB_COOKIE     0x01234567

enum {
    BLOB_ATTR_UNSPEC,
    BLOB_ATTR_NESTED,
    BLOB_ATTR_BINARY,
    BLOB_ATTR_STRING,
    BLOB_ATTR_INT8,
    BLOB_ATTR_INT16,
    BLOB_ATTR_INT32,
    BLOB_ATTR_INT64,
    BLOB_ATTR_LAST
};

#define BLOB_ATTR_ID_MASK  0x7f000000
#define BLOB_ATTR_ID_SHIFT 24
#define BLOB_ATTR_LEN_MASK 0x00ffffff
#define BLOB_ATTR_ALIGN    4       //blob字节对齐
#define BLOB_ATTR_EXTENDED 0x80000000

// blob数据结构
struct blob_attr {
    uint32_t id_len;   //id占用最高字节，msb用于扩展，len占用低3个字节
    char data[];
} __packed;

// 属性过滤
struct blob_attr_info {
    unsigned int type;
    unsigned int minlen;
    unsigned int maxlen;
    bool (*validate)(const struct blob_attr_info *, struct blob_attr *);
};

// 多个blob管理数据结构
struct blob_buf {
    struct blob_attr *head;   // 指向blob_buf的开头，分配一个4字节的blob_attr（仅有id_len），记录已使用的len。最初时等于blob_buf->buf
    bool (*grow)(struct blob_buf *buf, int minlen);   //内存扩展回调函数
    int buflen;   //buf总长度
    void *buf;    // 指向buf起始位置（开头）
};

2. 函数

获取blob属性

/**
 * 返回指向BLOB属性数据区指针
 */
static inline void * blob_data(const struct blob_attr *attr)

/**
 * 返回BLOB属性ID
 */
static inline unsigned int blob_id(const struct blob_attr *attr)

/**
 * 判断BLOB属性扩展标志是否为真
 */
static inline bool blob_is_extended(const struct blob_attr *attr)

/**
 * 返回BLOB属性有效存储空间大小
 */
static inline unsigned int blob_len(const struct blob_attr *attr)

/*
 * 返回BLOB属性完全存储空间大小(包括头部)
 */
static inline unsigned int blob_raw_len(const struct blob_attr *attr)

/*
 * 返回BLOB属性填补后存储空间大小(包括头部)，存储空间补齐大小
 */
static inline unsigned int blob_pad_len(const struct blob_attr *attr)
{
    unsigned int len = blob_raw_len(attr);
    len = (len + BLOB_ATTR_ALIGN - 1) & ~(BLOB_ATTR_ALIGN - 1);
    return len;
}

获取blob数据

static inline uint8_t blob_get_u8(const struct blob_attr *attr)

static inline uint16_t blob_get_u16(const struct blob_attr *attr)

static inline uint32_t blob_get_u32(const struct blob_attr *attr)

static inline uint64_t blob_get_u64(const struct blob_attr *attr)

static inline int8_t blob_get_int8(const struct blob_attr *attr)

static inline int16_t blob_get_int16(const struct blob_attr *attr)

static inline int32_t blob_get_int32(const struct blob_attr *attr)

static inline int64_t blob_get_int64(const struct blob_attr *attr)

static inline const char * blob_get_string(const struct blob_attr *attr)

设置blob数据

static inline struct blob_attr *
blob_put_string(struct blob_buf *buf, int id, const char *str)

static inline struct blob_attr *
blob_put_u8(struct blob_buf *buf, int id, uint8_t val)

static inline struct blob_attr *
blob_put_u16(struct blob_buf *buf, int id, uint16_t val)

static inline struct blob_attr *
blob_put_u32(struct blob_buf *buf, int id, uint32_t val)

static inline struct blob_attr *
blob_put_u64(struct blob_buf *buf, int id, uint64_t val)

#define blob_put_int8   blob_put_u8
#define blob_put_int16  blob_put_u16
#define blob_put_int32  blob_put_u32
#define blob_put_int64  blob_put_u64

/**
 * ptr - 指向struct blob_attr
 */

struct blob_attr * blob_put(struct blob_buf *buf, int id, const void *ptr, unsigned int len)  

struct blob_attr * blob_put_raw(struct blob_buf *buf, const void *ptr, unsigned int len)

遍历

static inline struct blob_attr *
blob_next(const struct blob_attr *attr)
{
    return (struct blob_attr *) ((char *) attr + blob_pad_len(attr));
}

#define __blob_for_each_attr(pos, attr, rem) \
    for (pos = (void *) attr; \
         rem >  && (blob_pad_len(pos) <= rem) && \
         (blob_pad_len(pos) >= sizeof(struct blob_attr)); \
         rem -= blob_pad_len(pos), pos = blob_next(pos))

#define blob_for_each_attr(pos, attr, rem) \
    for (rem = attr ? blob_len(attr) : , \
         pos = attr ? blob_data(attr) : ; \
         rem >  && (blob_pad_len(pos) <= rem) && \
         (blob_pad_len(pos) >= sizeof(struct blob_attr)); \
         rem -= blob_pad_len(pos), pos = blob_next(pos))

复制

extern struct blob_attr *blob_memdup(struct blob_attr *attr);

嵌套

extern void *blob_nest_start(struct blob_buf *buf, int id);
extern void blob_nest_end(struct blob_buf *buf, void *cookie);

判断

bool blob_check_type(const void *ptr, unsigned int len, int type);
bool blob_attr_equal(const struct blob_attr *a1, const struct blob_attr *a2);

初始化和销毁

blob_buf一般声明为本地静态变量，id一般使用0（BLOBMSG_TYPE_UNSPEC）来初始化。

/**
 * 初始化BLOB buffer
 */
int blob_buf_init(struct blob_buf *buf, int id)

/**
 * 销毁BLOB buffer
 */
void blob_buf_free(struct blob_buf *buf)

解析blob

/**
 * 从attr串中根据info策略过滤，得到的结果存储在data属性数组中
 *
 * @param  attr 输入BLOB属性串
 * @param  data 输出BLOB属性数组
 * @param  info 属性过滤策略
 * @param  max data数组大小
 */
int blob_parse(struct blob_attr *attr, struct blob_attr **data,
               const struct blob_attr_info *info, int max)

二. blobmsg

blobmsg用于二进制对象网络序列化。嵌套在blob数据结构（blob_attr）的data区。因此形成：blob_buff <- blob_attr -< blobmsg，blob_buff可存储管理多个blob_attr，每个blob_attr又可存储管理一个blogmsg。且可存储在线性数据区，不需要链表指针。

blobmsg_policy用于解析和缓存blobmsg列表，一般声明为一个静态数组，用于指导消息解析。

blobmsg默认使用id为table。array类似C语言的数组，table类似C的结构。

1. 数据结构

#define BLOBMSG_ALIGN   2
#define BLOBMSG_PADDING(len) (((len) + (1 << BLOBMSG_ALIGN) - 1) & ~((1 << BLOBMSG_ALIGN) - 1))

enum blobmsg_type {
    BLOBMSG_TYPE_UNSPEC,
    BLOBMSG_TYPE_ARRAY,
    BLOBMSG_TYPE_TABLE,
    BLOBMSG_TYPE_STRING,
    BLOBMSG_TYPE_INT64,
    BLOBMSG_TYPE_INT32,
    BLOBMSG_TYPE_INT16,
    BLOBMSG_TYPE_INT8,
    __BLOBMSG_TYPE_LAST,
    BLOBMSG_TYPE_LAST = __BLOBMSG_TYPE_LAST - ,
    BLOBMSG_TYPE_BOOL = BLOBMSG_TYPE_INT8,
};

struct blobmsg_hdr {
    uint16_t namelen;
    uint8_t name[];
} __packed;

// 解析blobmsg列表
struct blobmsg_policy {
    const char *name;       // 与blobmsg_hdr->name对应
    enum blobmsg_type type; // 策略值的类型，数据打包解包时作为blob_attr id
};

2. 获取blogmsg属性

/**
 * 根据BLOB消息名字长度计算出blobmsg头部大小
 */
static inline int blobmsg_hdrlen(unsigned int namelen)

/**
 * 获取BLOB消息名字
 */
static inline const char *blobmsg_name(const struct blob_attr *attr)

/**
 * 获取BLOB消息类型
 */
static inline int blobmsg_type(const struct blob_attr *attr)

/**
 * 获取BLOB消息数据内容
 */
static inline void *blobmsg_data(const struct blob_attr *attr)

/**
 * 获取BLOB消息数据内容大小
 */
static inline int blobmsg_data_len(const struct blob_attr *attr)
{
    uint8_t *start, *end;

    start = (uint8_t *) blob_data(attr);
    end = (uint8_t *) blobmsg_data(attr);

    return blob_len(attr) - (end - start);
}
static inline int blobmsg_len(const struct blob_attr *attr)
{
    return blobmsg_data_len(attr);
}

3. 数据类型判断

/**
 * 判断BLOBMSG属性类型是否合法
 */
bool blobmsg_check_attr(const struct blob_attr *attr, bool name)

4. 设置

int blobmsg_add_field(struct blob_buf *buf, int type, const char *name,
                      const void *data, unsigned int len)

static inline int
blobmsg_add_u8(struct blob_buf *buf, const char *name, uint8_t val)

static inline int
blobmsg_add_u16(struct blob_buf *buf, const char *name, uint16_t val)

static inline int
blobmsg_add_u32(struct blob_buf *buf, const char *name, uint32_t val)

static inline int
blobmsg_add_u64(struct blob_buf *buf, const char *name, uint64_t val)

static inline int
blobmsg_add_string(struct blob_buf *buf, const char *name, const char *string)

static inline int
blobmsg_add_blob(struct blob_buf *buf, struct blob_attr *attr)

/**
 * 格式化设备BLOGMSG
 */
void blobmsg_printf(struct blob_buf *buf, const char *name, const char *format, ...)

5. 获取

static inline uint8_t blobmsg_get_u8(struct blob_attr *attr)
static inline bool blobmsg_get_bool(struct blob_attr *attr)
static inline uint16_t blobmsg_get_u16(struct blob_attr *attr)
static inline uint32_t blobmsg_get_u32(struct blob_attr *attr)
static inline uint64_t blobmsg_get_u64(struct blob_attr *attr)
static inline char *blobmsg_get_string(struct blob_attr *attr)

6. 创建

/**
 * 创建BLOBMSG，返回数据区开始地址
 */
void *blobmsg_alloc_string_buffer(struct blob_buf *buf, const char *name, unsigned int maxlen)

/**
 * 扩大BLOGMSG，返回数据区开始地址
 */
void *blobmsg_realloc_string_buffer(struct blob_buf *buf, unsigned int maxlen)

void blobmsg_add_string_buffer(struct blob_buf *buf)

7. 遍历

#define blobmsg_for_each_attr(pos, attr, rem) \
    for (rem = attr ? blobmsg_data_len(attr) : , \
         pos = attr ? blobmsg_data(attr) : ; \
         rem >  && (blob_pad_len(pos) <= rem) && \
         (blob_pad_len(pos) >= sizeof(struct blob_attr)); \
         rem -= blob_pad_len(pos), pos = blob_next(pos))

8. 嵌套

static inline void * blobmsg_open_array(struct blob_buf *buf, const char *name)
static inline void blobmsg_close_array(struct blob_buf *buf, void *cookie)

static inline void *blobmsg_open_table(struct blob_buf *buf, const char *name)
static inline void blobmsg_close_table(struct blob_buf *buf, void *cookie)

9. 解析blogmsg

/**
 * 从data BLOGMSG串中根据policy策略过滤，得到的结果存储在tb BLOGATTR数组中
 *
 * @param  policy 过滤策略
 * @param  policy_len 策略个数
 * @param  tb 返回属性数据
 * @param  len data属性个数
 */
int blobmsg_parse(const struct blobmsg_policy *policy, int policy_len,
                  struct blob_attr **tb, void *data, unsigned int len)

blobmsg根节点是一个纯粹的blob，所以blobmsg解析时需要注意：
（1）第一层解析，data必须取值为blob_data(root_blob)，len必须取值为blob_len(root_blob)
（2）第二层及以上解析，data必须取值为blobmsg_data(sub_blob)，len必须取值为blobmsg_data_len(sub_blob)
所以，应避免混合使用blob和blobmsg语义，比如第一层使用blob语义，第二层使用blobmsg语义。

三. blobmsg_json

blobmsg_json用于json对象的序列化，json提供脚本级消息发送机制，如果应用需要脚本配合，则需要使用json。

四. 示例

UCI配置文件: /etc/config/test

config policy test
    option name 'test'
    option enable ''
    option dns '1.1.1.1 2.2.2.2'

定义参数列表

enum {
    POLICY_ATTR_NAME,       /** name */
    POLICY_ATTR_ENABLE,     /** enable */
    POLICY_ATTR_DNS,        /** dns */
    __POLICY_ATTR_MAX
};

static const struct blobmsg_policy policy_attrs[__POLICY_ATTR_MAX] = {
    [POLICY_ATTR_NAME] = { .name = "name", .type = BLOBMSG_TYPE_STRING },
    [POLICY_ATTR_ENABLE] = { .name = "enable", .type = BLOBMSG_TYPE_BOOL },
    [POLICY_ATTR_DNS] = { .name = "dns", .type = BLOBMSG_TYPE_ARRAY },
};

/** 定义BLOBMSG_TYPE_ARRAY类型参数的实际数据类型 */
static const struct uci_blob_param_info policy_attr_info[__POLICY_ATTR_MAX] = {
    [POLICY_ATTR_DNS] = { .type = BLOBMSG_TYPE_STRING },
};

static const struct uci_blob_param_list policy_attr_list = {
    .n_params = __POLICY_ATTR_MAX,
    .params = policy_attrs,
    .info = policy_attr_info,
};

转化为blob

static struct uci_context *g_uci_ctx;
static struct blob_buf *b;

void
transform(const char *config)
{
    struct uci_context *ctx = g_uci_ctx;
    struct uci_package *p = NULL;

    if (!ctx) {
        ctx = uci_alloc_context();
        g_uci_ctx = ctx;
        uci_set_confdir(ctx, NULL);
    } else {
        p = uci_lookup_package(ctx, config);
        if (p)
            uci_unload(ctx, p);
    }

    if (uci_load(ctx, config, &p))
        return;    

    struct uci_element *e;
    struct blob_attr *config = NULL;
    uci_foreach_element(&p->sectons, e) {
        struct uci_section *s = uci_to_section(e);

        blob_buf_init(&b, );
        uci_to_blob(&b, s, &policy_attr_list);
        config = blob_memdup(b.head);

        /**
         * do something with `config`
         * free(config), when not use it
         */
    }
}

使用转换后的blob

void
foo(blob_attr *confg)
{
    struct blob_attr *tb[__POLICY_ATTR_MAX];

    blobmsg_parse(policy_attrs, __POLICY_ATTR_MAX, tb,
            blob_data(config), blob_len(config));

    /**
     * do something with *tb[]
     */
}