基于DBus的进程间通信(IPC)

基于DBus的进程间通信(IPC)

喜洋洋 posted @ 2012年4月15日 21:46 in with tags , 314 阅读

最近在研究进程间通信，linux下进程间通信的方式主要有Pipe(管道)，FIFO(命名管道)，信号，共享内存，消息队列，信号灯等，这些方式各有 各得特点，如管道是linux下命令行中常用的，用于父子进程的通信。但是这些通信方式都比较原始，要属功能最强大的IPC应该是dbus，故查看了一下 dbus的资料，但是资料相对较少，特别是有关python的部分。

1.dbus概念

网上有一篇叫“”的文章，流传较广。

D-Bus是针对桌面环境优化的IPC（interprocess communication ）机制，用于进程间的通信或进程与内核的通信。最基本的D-Bus协议是一对一的通信协议。但在很多情况下，通信的一方是消息总线。消息总线是一个特殊的 应用，它同时与多个应用通信，并在应用之间传递消息。下面我们会在实例中观察消息总线的作用。消息总线的角色有点类似与X系统中的窗口管理器，窗口管理器 既是X客户，又负责管理窗口。

支持dbus的系统都有两个标准的消息总线：系统总线和会话总线。系统总线用于系统与应用的通信。会话总线用于应用之间的通信。网上有一个叫d-feet的python程序，我们可以用它来观察系统中的dbus世界。

图1、由d-feet观察到的D-Bus世界

dbus还提供了两个命令行工具用于dbus测试，dbus-send和dbus-monitor，前一个命令用于测试信号的发送，后一个命令用于监控dbus的数据流。

2.dbus概念

有关dbus的基础知识不在本文的范围内，具体的参见dbus的文档。下面给出dbus常用的流程。

2.1建立服务的流程

 dbus_bus_get()，建立一个dbus连接；

 dbus_bus_request_name()，为这个dbus连接(DbusConnection)起名，这个名字将会成为我们在后续进行远程调用的时候的服务名；

然后我们进入监听循环 -- dbus_connection_read_write()；

      从总线上取出消息 -- dbus_connection_pop_message()；

      并通过比对消息中的方法接口名和方法名 -- dbus_message_is_method_call()；

      如果一致，那么我们跳转到相应的处理中去；

      在相应的处理中，我们会从消息中取出远程调用的参数。并且建立起回传结果的通路 --      reply_to_method_call()。回传动作本身等同于一次不需要等待结果的远程调用。

2.2建立服务的流程

建立好dbus连接之后，为这dbus连接命名，申请一个远程调用通道 -- dbus_message_new_method_call()，注意，在申请远程调用通道的时候，需要填写服务器名，本次调用的接口名，和本次调用名 (方法名)。压入本次调用的参数 -- dbus_message_iter_init_append(); dbus_message_iter_append_basic()，实际上是申请了一个首地址，我们就是把我们真正要传的参数，往这个首地址里面送(送 完之后一般都会判断是否内存越界了)。然后就是启动发送调用并释放发送相关的消息结构 -- dbus_connection_send_with_reply()。这个启动函数中带有一个句柄。我们马上会阻塞等待这个句柄给我们带回总线上回传的 消息。当这个句柄回传消息之后，我们从消息结构中分离出参数。用dbus提供的函数提取参数的类型和参数 -- dbus_message_iter_init(); dbus_message_iter_next(); dbus_message_iter_get_arg_type(); dbus_message_iter_get_basic()。也就达成了我们进行本次远程调用的目的了。
 

2.3发送信号的流程

 建立一个dbus连接之后，为这个dbus连接起名，建立一个发送信号的通道，注意，在建立通道的函数中，需要我们填写该信号的接口名和信号名 -- dbus_message_new_signal()。然后我们把信号对应的相关参数压进去 -- dbus_message_iter_init_append(); dbus_message_iter_append_basic()。然后就可以启动发送了 -- dbus_connection_send(); dbus_connection_flush。

2.4信号接收流程

建立一个dbus连接之后，为这个dbus连接起名，为我们将要进行的消息循环添加匹配条件(就是通过信号名和信号接口名来进行匹配控制的) -- dbus_bus_add_match()。我们进入等待循环后，只需要对信号名，信号接口名进行判断就可以分别处理各种信号了。在各个处理分支上。我们 可以分离出消息中的参数。对参数类型进行判断和其他的处理。
 

3. 一个C语言的示例代码

网上大部分代码都是基于dbus的一个封装库libdbus做的，以及使用glib，gtk的事件循环；为了减少库的依赖，直接使用C语言调用dbus的底层函数编写一个远程调用的示例代码，代码很简单，没使用GObject等一些复杂的库。

远程调用的服务器代码，用于监控，代码如下：

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#include #include #include #include #include   void reply_to_method_call(DBusMessage* msg, DBusConnection* conn) {    DBusMessage* reply;    DBusMessageIter args;    bool stat = true;    dbus_uint32_t level = 21614;    dbus_uint32_t serial = 0;    char* param = "";      // read the arguments    if (!dbus_message_iter_init(msg, &args))       fprintf(stderr, "Message has no arguments!\n");    else if (DBUS_TYPE_STRING != dbus_message_iter_get_arg_type(&args))       fprintf(stderr, "Argument is not string!\n");    else       dbus_message_iter_get_basic(&args, ¶m);      printf("Method called with %s\n", param);      // create a reply from the message    reply = dbus_message_new_method_return(msg);      // add the arguments to the reply    dbus_message_iter_init_append(reply, &args);    if (!dbus_message_iter_append_basic(&args, DBUS_TYPE_BOOLEAN, &stat)) {       fprintf(stderr, "Out Of Memory!\n");       exit(1);    }    if (!dbus_message_iter_append_basic(&args, DBUS_TYPE_UINT32, &level)) {       fprintf(stderr, "Out Of Memory!\n");       exit(1);    }      // send the reply && flush the connection    if (!dbus_connection_send(conn, reply, &serial)) {       fprintf(stderr, "Out Of Memory!\n");       exit(1);    }    dbus_connection_flush(conn);      // free the reply    dbus_message_unref(reply); }     static void reply_to_Introspect(DBusMessage* msg, DBusConnection* conn) {     /*反馈的消息*/     char *xml = "\n"     "\n"     "  \n"     "    \n"     "      \n"     "    \n  \n"     "  \n"     "    \n"     "      \n"     "      \n"     "    \n"     "  \n"     "\n";     DBusMessage* reply;    DBusMessageIter args;    bool stat = true;         // create a reply from the message    reply = dbus_message_new_method_return(msg);    // add the arguments to the reply    dbus_message_iter_init_append(reply, &args);         if (!dbus_message_iter_append_basic(&args, DBUS_TYPE_STRING, &xml)) {       printf ("Dbus Error: append args error\n");       dbus_message_unref(reply);       return;    }    // send the reply && flush the connection    if (!dbus_connection_send(conn, reply, NULL)) {       printf ("Dbus Error: send error\n");       dbus_message_unref(reply);       return;    }    dbus_connection_flush(conn);    // free the reply    dbus_message_unref(reply); }   /** * Server that exposes a method call and waits for it to be called */ void listen() {    DBusMessage* msg;    DBusMessage* reply;    DBusMessageIter args;    DBusConnection* conn;    DBusError err;    int ret;    char* param;      printf("Listening for method calls\n");      // initialise the error    dbus_error_init(&err);         // connect to the bus and check for errors    conn = dbus_bus_get(DBUS_BUS_SESSION, &err);    if (dbus_error_is_set(&err)) {       fprintf(stderr, "Connection Error (%s)\n", err.message);       dbus_error_free(&err);    }    if (NULL == conn) {       fprintf(stderr, "Connection Null\n");       exit(1);    }         // request our name on the bus and check for errors    ret = dbus_bus_request_name(conn, "test.method.server",                                DBUS_NAME_FLAG_REPLACE_EXISTING , &err);    if (dbus_error_is_set(&err)) {       fprintf(stderr, "Name Error (%s)\n", err.message);       dbus_error_free(&err);    }    if (DBUS_REQUEST_NAME_REPLY_PRIMARY_OWNER != ret) {       fprintf(stderr, "Not Primary Owner (%d)\n", ret);       exit(1);    }      // loop, testing for new messages    while (true) {       // non blocking read of the next available message       dbus_connection_read_write(conn, 0);       msg = dbus_connection_pop_message(conn);         // loop again if we haven't got a message       if (NULL == msg) {          sleep(1);          continue;       }               // check this is a method call for the right interface & method       if (dbus_message_is_method_call(msg, "test.method.Type", "Method"))          reply_to_method_call(msg, conn);       /*实现反射接口*/       if (dbus_message_is_method_call(msg, "org.freedesktop.DBus.Introspectable", "Introspect"))      reply_to_Introspect(msg, conn);       // free the message       dbus_message_unref(msg);    } }         int main(int argc, char** argv) {      listen();    return 0; }

代码中很关键的一个地方是一个标准接口的实现，该接口虽说无实际意义，仅仅是反射出该session的接口信息，包含各个接口信息和信号信息，但是该信息在python版的dbus中调用很重要，否则python的调用会失败。

编译命令如下

1	gcc -o main main.c `pkg-config --cflags --libs dbus-1`

可以用d-feet测试一下：

用dbus-send测试命令如下：

1	dbus-send --session --type=method_call --print-reply --dest=test.method.server / test.method.Type.Method

 

客户端代码(及远程调用的代码)：

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#include #include #include #include #include /**   * Call a method on a remote object   */  void query(char* param)    {      DBusMessage* msg;      DBusMessageIter args;      DBusConnection* conn;      DBusError err;      DBusPendingCall* pending;      int ret;      bool stat;      dbus_uint32_t level;          printf("Calling remote method with %s\n", param);          // initialiset the errors      dbus_error_init(&err);          // connect to the system bus and check for errors      conn = dbus_bus_get(DBUS_BUS_SESSION, &err);      if (dbus_error_is_set(&err)) {          fprintf(stderr, "Connection Error (%s)\n", err.message);          dbus_error_free(&err);      }      if (NULL == conn) {          exit(1);       }          // request our name on the bus      ret = dbus_bus_request_name(conn, "test.method.caller", DBUS_NAME_FLAG_REPLACE_EXISTING , &err);      if (dbus_error_is_set(&err)) {          fprintf(stderr, "Name Error (%s)\n", err.message);          dbus_error_free(&err);      }      if (DBUS_REQUEST_NAME_REPLY_PRIMARY_OWNER != ret) {          exit(1);      }          // create a new method call and check for errors      msg = dbus_message_new_method_call("test.method.server", // target for the method call                                         "/test/method/Object", // object to call on                                         "test.method.Type", // interface to call on                                         "Method"); // method name      if (NULL == msg) {          fprintf(stderr, "Message Null\n");         exit(1);      }          // append arguments      dbus_message_iter_init_append(msg, &args);      if (!dbus_message_iter_append_basic(&args, DBUS_TYPE_STRING, ¶m)) {         fprintf(stderr, "Out Of Memory!\n");          exit(1);      }              // send message and get a handle for a reply      if (!dbus_connection_send_with_reply (conn, msg, &pending, -1)) { // -1 is default timeout         fprintf(stderr, "Out Of Memory!\n");          exit(1);      }      if (NULL == pending) {          fprintf(stderr, "Pending Call Null\n");          exit(1);       }      dbus_connection_flush(conn);              printf("Request Sent\n");              // free message      dbus_message_unref(msg);              // block until we recieve a reply      dbus_pending_call_block(pending);          // get the reply message      msg = dbus_pending_call_steal_reply(pending);      if (NULL == msg) {         fprintf(stderr, "Reply Null\n");          exit(1);       }      // free the pending message handle      dbus_pending_call_unref(pending);          // read the parameters      if (!dbus_message_iter_init(msg, &args))         fprintf(stderr, "Message has no arguments!\n");       else if (DBUS_TYPE_BOOLEAN != dbus_message_iter_get_arg_type(&args))          fprintf(stderr, "Argument is not boolean!\n");       else        dbus_message_iter_get_basic(&args, &stat);          if (!dbus_message_iter_next(&args))         fprintf(stderr, "Message has too few arguments!\n");       else if (DBUS_TYPE_UINT32 != dbus_message_iter_get_arg_type(&args))          fprintf(stderr, "Argument is not int!\n");       else        dbus_message_iter_get_basic(&args, &level);          printf("Got Reply: %d, %d\n", stat, level);              // free reply       dbus_message_unref(msg);      }             int main(int argc, char** argv) {     char* param = "no param";      query(param);     return 0; }

 执行结果：

Calling remote method with no param
Request Sent
Got Reply: 1, 21614
 

4.Pthon调用dbus

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#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- import dbus bus = dbus.SessionBus() bus_obj = bus.get_object('test.method.server', '/')   interface = dbus.Interface(bus_obj, 'test.method.Type') info = interface.Method() print info