DBUS及常用接口介绍

[原文] 

1. 概述

1.1  DBUS概述

    DBUS是一种高级的进程间通信机制。DBUS支持进程间一对一和多对多的对等通信，在多对多的通讯时，需要后台进程的角色去分转消息，当一个进程发消息给另外一个进程时，先发消息到后台进程，再通过后台进程将信息转发到目的进程。DBUS后台进程充当着一个路由器的角色。

    DBUS中主要概念为总线，连接到总线的进程可通过总线接收或传递消息，总线收到消息时，根据不同的消息类型进行不同的处理。DBUS中消息分为四类：

    1.  Methodcall消息：将触发一个函数调用 ；

    2.  Methodreturn消息：触发函数调用返回的结果；

    3.  Error消息：触发的函数调用返回一个异常 ；

    4.  Signal消息：通知，可以看作为事件消息。

1.2  DBUS应用场景

    根据DBUS消息类型可知，DBUS提供一种高效的进程间通信机制，主要用于进程间函数调用以及进程间信号广播。

1 . 函数调用

    DBUS可以实现进程间函数调用，进程A发送函数调用的请求（Methodcall消息），经过总线转发至进程B。进程B将应答函数返回值（Method return消息）或者错误消息（Error消息）。

2 . 消息广播

    进程间消息广播（Signal消息）不需要响应，接收方需要向总线注册感兴趣的消息类型，当总线接收到“Signal消息”类型的消息时，会将消息转发至希望接收的进程。

1.3  DBUS通信特点

    DBUS是一种低延迟、低开销、高可用性的进程间通信机制。其协议是二进制的，避免序列化的过程，通信效率较高。DUBUS可以提供一些更高层的功能：

    1.  结构化的名字空间；

    2.  独立于架构的数据格式；

    3.  支持消息中的大部分通用数据元素；

    4.  带有异常处理的通用远程调用接口；

    5.  支持广播类型的通信。

2. 技术实现

2.1 实现原理

    DBUS是一种高级的IPC通信机制，通信流程如图 2‑1所示。在DBUS通信过程中，存在一个后台进程（BUS Daemon Process）。后台进程和普通进程间信息交互是通过域套接字进行通信。

图 2-1 DBUS通信原理

     如图 2‑1所示，进程1（Process1）需先连接到总线（dbus_bus_get），其次构造消息（dbus_message_new_signal），然后发送消息（dbus_connection_send）到后台进程。后台进程接收消息，然后根据消息类型对消息进行不同处理（bus_dispatch_matches）。

     进程2（Process2）接收消息前需要连接到总线，并告知总线自己希望得到的消息类型（dbus_bus_add_match），然后等待接收消息（dbus_connection_pop_message）。进程2（Process2）收到总线转发的消息时会根据消息类型，做不同的处理（若是信号类型则不需要发送返回值给总线）。

2.2 连接到总线

    进程间通信前，需要连接到总线。调用dbus_bus_get函数连接进程到总线，建立进程和总线之间的连接（DBusConnection）。建立连接后，需要为这个连接注册名称，方便后面对这个连接进行操作，调用dbus_bus_request_name函数对连接进行注册名称。

    建立连接和注册名称是在程序开始时执行，程序结束时，调用dbus_connection_close函数关闭一个连接。函数接口声明如程序清单 2‑1所示。

程序清单 2-1 建立、注册名称和关闭连接

DBusConnection  *dbus_bus_get  (DBusBusType  type,  DBusError   *error)             /*  建立和总线的连接  */

 

int  dbus_bus_request_name  (DBusConnection   *connection,

                             const char         *name,

                             unsigned int        flags,

                             DBusError        *error)                                   /*  注册连接名称      */

 

void  dbus_connection_close  (DBusConnection  *connection)                           /*  关闭连接          */

2.3 信号发送与接收

2.3.1 信号发送

    DBUS中信号是一种广播的消息，当发出一个信号，所有连接到 DBUS 总线上并注册了接受对应信号的进程，都会收到该信号。

    进程发出一个信号前，需要创建一个 DBusMessage 对象来代表信号，然后追加上一些需要发出的参数，就可以发向总线了。发完之后需要释放消息对象。信号发送的函数声明如程序清单 2‑2所示。

程序清单2-2  信号发送接口

DBusMessage  *dbus_message_new_signal  (const  char  *path,

                                       const  char  *iface,

                                       const  char  *name)                       /*  创建信号类型消息      */

 

void  dbus_message_iter_init_append  ( DBusMessage     *message,

               DBusMessageIter  *iter)                /*  加入参数到信号        */

 

dbus_bool_t  dbus_connection_send  ( DBusConnection  *connection,

                                     DBusMessage    *message,

                                     dbus_uint32_t    *serial)                       /*  发送信号到总线        */

 

void  dbus_message_unref  (DBusMessage *message)                                 /*  释放消息              */

2.3.2 信号接收

    进程接收信号时，需先告知总线进程感兴趣的消息，然后等待接收消息。信号接收函数声明如程序清单 2‑3所示。

程序清单 2-3 信号接收接口

void  dbus_bus_add_match  ( DBusConnection  *connection,

                            const char        *rule,

                            DBusError       *error)                                 /*  告知总线感兴趣的消息   */

 

DBusMessage  *dbus_connection_pop_message  ( DBusConnection  *connection)         /*  接收消息               */

 

dbus_bool_t  dbus_message_is_signal  (DBusMessage  *message,

                                      const char      *iface,

                                      const char     *signal_name)                   /*  判断消息是否为信号     */

2.4 函数调用和提供函数调用

2.4.1 函数调用

     调用一个远程函数与发送一个信号原理类似，需要先创建一个消息（DBusMessage），然后通过注册在 DBUS上的名称指定发送的对象。然后追加相应的参数，调用方法分为两种，一种是阻塞式的，另一种为异步调用。异步调用的时候会得到一个“DBusMessage *” 类型的返回消息，从这个返回消息中可以获取一些返回的参数。

    函数调用的函数声明如程序清单 2‑4所示。

程序清单 2-4 函数调用接口

DBusMessage  *dbus_message_new_method_call  (const char  *destination,

                                             const char  *path,

                                             const char  *iface,

                                             const char  *method)                    /*  创建一个函数调用消息    */

 

void  dbus_message_iter_init_append  (DBusMessage     *message,

              DBusMessageIter  *iter)                     /*  为消息添加参数           */

 

dbus_bool_t  dbus_connection_send_with_reply  (DBusConnection   *connection,

                                               DBusMessage      *message, 

                                               DBusPendingCall  **pending_return,

                                               int            timeout_milliseconds)       /*  发送消息                */

 

void  dbus_pending_call_block  (DBusPendingCall  *pending)                           /*  阻塞等待返回值           */

 

DBusMessage  *dbus_pending_call_steal_reply  (DBusPendingCall  *pending)             /*  获得返回消息            */

  

dbus_bool_t  dbus_message_iter_init  (DBusMessage     *message,

              DBusMessageIter  *iter)                     /*  获取参数                */

2.4.2 接收函数调用

    提供远程函数调用，首先需告知总线进程感兴趣的消息，其次从总线获取消息并判定消息是方法调用。然后从消息中获取参数进行函数执行，最后创建返回消息，并发送消息至总线，由总线转发至调用的进程。函数声明如程序清单 2‑5所示。

程序清单 2-5 接收函数调用接口

void  dbus_bus_add_match  ( DBusConnection  *connection,

                            const char        *rule,

                            DBusError       *error)                                   /*  请求获取调用消息       */

 

DBusMessage  *dbus_connection_pop_message  ( DBusConnection  *connection)           /*  从总线获取消息         */

 

dbus_bool_t  dbus_message_is_method_call (DBusMessage  *message,

                                          const char     *iface,

                                          const char     *method)                       /*  判定消息是方法调用     */

  

dbus_bool_t  dbus_message_iter_init  (DBusMessage     *message,

              DBusMessageIter  *iter)                    /*  获取参数               */

 

DBusMessage  *dbus_message_new_method_return  (DBusMessage *method_call)            /*  创建返回消息           */

 

void  dbus_message_iter_init_append  ( DBusMessage     *message,

               DBusMessageIter  *iter)                   /*  在消息中填入参数       */

 

dbus_bool_t  dbus_connection_send  ( DBusConnection   *connection,

                                     DBusMessage     *message,

                                     dbus_uint32_t     *serial)                        /*  发送返回消息          */

3. 小结

    DBUS是一种高效、易用的进程间通信方式。本文档介绍了DBUS的通信原理，以信号收发和方法调用为框架，介绍了DBUS中常用的函数接口。

4. 参考资料

     网上看到两篇写的很不错的博客，可以参考学习。

      1. http://blog.csdn.net/eastmoon502136/article/details/10044993

      2.http://www.cnblogs.com/liyiwen/archive/2012/12/02/2798876.html

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作者：灞波儿渀 

来源：CSDN 

原文：https://blog.csdn.net/mr_wangning/article/details/60324291 

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