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dbus实例讲解（二上）：消息和消息总线

应用服务器RedHatSocketUnixSecurity 
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应用程序A和消息总线连接，这个连接获取了一个众所周知的公共名（记作连接A）。应用程序A中有对象A1提供了接口I1，接口I1有方法M1。应用程序B和消息总线连接，要求调用连接A上对象A1的接口I1的方法M1。

在上一讲的加法例子中，上面这段话可以实例化为：应用程序example-service和会话总线连接。这个连接获取了一个众所周知的公共名“org.fmddlmyy.Test”。应用程序example-servic中有对象“/TestObj”提供了接口“org.fmddlmyy.Test.Basic”，接口“org.fmddlmyy.Test.Basic”有方法“Add”。应用程序d-feet和会话总线连接，要求调用连接“org.fmddlmyy.Test”上对象“/TestObj”的接口“org.fmddlmyy.Test.Basic”的方法“Add”。

应用程序B调用应用程序A的方法，其实就是应用程序B向应用程序A发送了一个类型为“method_call”的消息。应用程序A通过一个类型为“method_retutn”的消息将返回值发给应用程序B。我们简单介绍一下D-Bus总线上的消息。

1、D-Bus的消息

上一讲说过最基本的D-Bus协议是一对一的通信协议。与直接使用socket不同，D-Bus是面向消息的协议。 D-Bus的所有功能都是通过在连接上流动的消息完成的。

1.1、消息类型

D-Bus有四种类型的消息：

  • method_call 方法调用
  • method_return 方法返回
  • error 错误
  • signal 信号

前面介绍的远程方法调用就用到了method_call和method_return消息。顾名思义，在发生错误时会产生error消息。如果把method_call看作打电话，那么signal消息就是来电了。后面还会详细讨论。

1.2、dbus-send和dbus-monitor

dbus提供了两个小工具：dbus-send和dbus-monitor。我们可以用dbus-send发送消息。用dbus-monitor监视总线上流动的消息。让我们通过dbus-send发送消息来调用前面的Add方法，这时dbus-send充当了应用程序B。用dbus-monitor观察调用过程中的消息。

启动example-service：

$ ./example-service

在另一个控制台启动dbus-monitor：

$ dbus-monitor

dbus-monitor默认监视会话总线。执行：

$ dbus-send --session --type=method_call --print-reply --dest=org.fmddlmyy.Test /TestObj org.fmddlmyy.Test.Basic.Add int32:100 int32:999

输出为：

method return sender=:1.21 -> dest=:1.22 reply_serial=2
   int32 1099

dbus-monitor的相关输出包括：

signal sender=org.freedesktop.DBus -> dest=(null destination) path=/org/freedesktop/DBus; interface=org.freedesktop.DBus; member=NameOwnerChanged
   string ":1.22"
   string ""
   string ":1.22"
method call sender=:1.22 -> dest=org.freedesktop.DBus path=/org/freedesktop/DBus; interface=org.freedesktop.DBus; member=Hello
method call sender=:1.22 -> dest=org.fmddlmyy.Test path=/TestObj; interface=org.fmddlmyy.Test.Basic; member=Add
   int32 100
   int32 999
method return sender=:1.21 -> dest=:1.22 reply_serial=2
   int32 1099
signal sender=org.freedesktop.DBus -> dest=(null destination) path=/org/freedesktop/DBus; interface=org.freedesktop.DBus; member=NameOwnerChanged
   string ":1.22"
   string ":1.22"
   string ""

:1.22就是dbus-send在本次调用中与会话总线所建立连接的唯一名。:1.21是连接“org.fmddlmyy.Test”的唯一名。在以上输出中我们可以看到:1.22向“org.fmddlmyy.Test”发送method_call消息，调用Add方法。 :1.21通过method_return消息将调用结果发回:1.22。其它输出信息会在以后说明。

dbus-send的详细用法可以参阅手册。调用远程方法的一般形式是：

$ dbus-send [--system | --session] --type=method_call --print-reply --dest=连接名 对象路径 接口名.方法名 参数类型:参数值 参数类型:参数值

dbus-send支持的参数类型包括：string, int32, uint32, double, byte, boolean。

2、消息总线的方法和信号

2.1、概述

消息总线是一个特殊的应用，它可以在与它连接的应用之间传递消息。可以把消息总线看作一台路由器。正是通过消息总线，D-Bus才在一对一的通信协议基础上实现了多对一和一对多的通信。

消息总线虽然有特殊的转发功能，但消息总线也还是一个应用。其它应用与消息总线的通信也是通过1.1节的基本消息类型完成的。作为一个应用，消息总线也提供了自己的接口，包括方法和信号。

我们可以通过向连接“org.freedesktop.DBus ”上对象“/”发送消息来调用消息总线提供的方法。事实上，应用程序正是通过这些方法连接到消息总线上的其它应用，完成请求公共名等工作的。

2.2、清单

消息总线对象支持第一讲中提到的标准接口"org.freedesktop.DBus.Introspectable"，我们可以调用org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect方法查看消息总线对象支持的接口。例如：

$ dbus-send --session --type=method_call --print-reply --dest=org.freedesktop.DBus / org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect

输出为：

method return sender=org.freedesktop.DBus -> dest=:1.20 reply_serial=2
   string "<!DOCTYPE node PUBLIC "-//freedesktop//DTD D-BUS Object Introspection 1.0//EN"
"http://www.freedesktop.org/standards/dbus/1.0/introspect.dtd">
<node>
  <interface name="org.freedesktop.DBus.Introspectable">
    <method name="Introspect">
      <arg name="data" direction="out" type="s"/>
    </method>
  </interface>
  <interface name="org.freedesktop.DBus">
    <method name="Hello">
      <arg direction="out" type="s"/>
    </method>
    <method name="RequestName">
      <arg direction="in" type="s"/>
      <arg direction="in" type="u"/>
      <arg direction="out" type="u"/>
    </method>
    <method name="ReleaseName">
      <arg direction="in" type="s"/>
      <arg direction="out" type="u"/>
    </method>
    <method name="StartServiceByName">
      <arg direction="in" type="s"/>
      <arg direction="in" type="u"/>
      <arg direction="out" type="u"/>
    </method>
    <method name="NameHasOwner">
      <arg direction="in" type="s"/>
      <arg direction="out" type="b"/>
    </method>
    <method name="ListNames">
      <arg direction="out" type="as"/>
    </method>
    <method name="ListActivatableNames">
      <arg direction="out" type="as"/>
    </method>
    <method name="AddMatch">
      <arg direction="in" type="s"/>
    </method>
    <method name="RemoveMatch">
      <arg direction="in" type="s"/>
    </method>
    <method name="GetNameOwner">
      <arg direction="in" type="s"/>
      <arg direction="out" type="s"/>
    </method>
    <method name="ListQueuedOwners">
      <arg direction="in" type="s"/>
      <arg direction="out" type="as"/>
    </method>
    <method name="GetConnectionUnixUser">
      <arg direction="in" type="s"/>
      <arg direction="out" type="u"/>
    </method>
    <method name="GetConnectionUnixProcessID">
      <arg direction="in" type="s"/>
      <arg direction="out" type="u"/>
    </method>
    <method name="GetConnectionSELinuxSecurityContext">
      <arg direction="in" type="s"/>
      <arg direction="out" type="ay"/>
    </method>
    <method name="ReloadConfig">
    </method>
    <method name="GetId">
      <arg direction="out" type="s"/>
    </method>
    <signal name="NameOwnerChanged">
      <arg type="s"/>
      <arg type="s"/>
      <arg type="s"/>
    </signal>
    <signal name="NameLost">
      <arg type="s"/>
    </signal>
    <signal name="NameAcquired">
      <arg type="s"/>
    </signal>
  </interface>
</node>
"

从输出可以看到会话总线对象支持标准接口“org.freedesktop.DBus.Introspectable”和接口“org.freedesktop.DBus”。接口“org.freedesktop.DBus”有16个方法和3个信号。下表列出了“org.freedesktop.DBus”的12个方法的简要说明：

org.freedesktop.DBus.RequestName (in STRING name, in UINT32 flags, out UINT32 reply) 请求公众名。其中flag定义如下：
DBUS_NAME_FLAG_ALLOW_REPLACEMENT 1
DBUS_NAME_FLAG_REPLACE_EXISTING 2
DBUS_NAME_FLAG_DO_NOT_QUEUE 4

返回值reply定义如下：
DBUS_REQUEST_NAME_REPLY_PRIMARY_OWNER 1
DBUS_REQUEST_NAME_REPLY_IN_QUEUE 2
DBUS_REQUEST_NAME_REPLY_EXISTS 3
DBUS_REQUEST_NAME_REPLY_ALREADY_OWNER 4
org.freedesktop.DBus.ReleaseName (in STRING name, out UINT32 reply) 释放公众名。返回值reply定义如下：
DBUS_RELEASE_NAME_REPLY_RELEASED 1
DBUS_RELEASE_NAME_REPLY_NON_EXISTENT 2
DBUS_RELEASE_NAME_REPLY_NOT_OWNER 3
org.freedesktop.DBus.Hello (out STRING unique_name) 一个应用在通过消息总线向其它应用发消息前必须先调用Hello获取自己这个连接的唯一名。返回值就是连接的唯一名。dbus没有定义专门的切断连接命令，关闭socket就是切断连接。
在1.2节的dbus-monitor输出中可以看到dbus-send调用消息总线的Hello方法。
org.freedesktop.DBus.ListNames (out ARRAY of STRING bus_names) 返回消息总线上已连接的所有连接名，包括所有公共名和唯一名。例如连接“org.fmddlmyy.Test”同时有公共名“org.fmddlmyy.Test”和唯一名“:1.21”，这两个名称都会被返回。
org.freedesktop.DBus.ListActivatableNames (out ARRAY of STRING bus_names) 返回所有可以启动的服务名。dbus支持按需启动服务，即根据应用程序的请求启动服务。
org.freedesktop.DBus.NameHasOwner (in STRING name, out BOOLEAN has_owner) 检查是否有连接拥有指定名称。
org.freedesktop.DBus.StartServiceByName (in STRING name, in UINT32 flags, out UINT32 ret_val) 按名称启动服务。参数flags暂未使用。返回值ret_val定义如下：
1 服务被成功启动
2 已经有连接拥有要启动的服务名
org.freedesktop.DBus.GetNameOwner (in STRING name, out STRING unique_connection_name) 返回拥有指定公众名的连接的唯一名。
org.freedesktop.DBus.GetConnectionUnixUser (in STRING connection_name, out UINT32 unix_user_id) 返回指定连接对应的服务器进程的Unix用户id。
org.freedesktop.DBus.AddMatch (in STRING rule) 为当前连接增加匹配规则。
org.freedesktop.DBus.RemoveMatch (in STRING rule) 为当前连接去掉指定匹配规则。
org.freedesktop.DBus.GetId (out STRING id) 返回消息总线的ID。这个ID在消息总线的生命期内是唯一的。

接口“org.freedesktop.DBus”的3个信号是：

org.freedesktop.DBus.NameOwnerChanged (STRING name, STRING old_owner, STRING new_owner) 指定名称的拥有者发生了变化。
org.freedesktop.DBus.NameLost (STRING name) 通知应用失去了指定名称的拥有权。
org.freedesktop.DBus.NameAcquired (STRING name) 通知应用获得了指定名称的拥有权。

2.3、练习

让我们来试试消息总线提供的方法。

2.3.1、从ListName到d-feet的基本逻辑

用dbus-send调用：

$ dbus-send --session --type=method_call --print-reply --dest=org.freedesktop.DBus / org.freedesktop.DBus.ListNames

输出为：

method return sender=org.freedesktop.DBus -> dest=:1.23 reply_serial=2
   array [
      string "org.freedesktop.DBus"
      string "org.freedesktop.Notifications"
      string "org.freedesktop.Tracker"
      string "org.freedesktop.PowerManagement"
      string ":1.7"
      string ":1.8"
      string "org.gnome.ScreenSaver"
      string ":1.9"
      string ":1.10"
      string ":1.22"
      string ":1.11"
      string "org.gnome.GnomeVFS.Daemon"
      string ":1.23"
      string ":1.12"
      string ":1.13"
      string ":1.0"
      string ":1.14"
      string ":1.1"
      string ":1.15"
      string ":1.2"
      string ":1.16"
      string ":1.3"
      string "org.gnome.GkbdConfigRegistry"
      string ":1.4"
      string "org.fmddlmyy.Test"
      string ":1.5"
      string "org.gnome.SettingsDaemon"
      string ":1.6"
   ]

这是会话总线当前已连接的连接名。在d-feet窗口的左侧窗口显示的就是ListNames返回的连接名。聪明的读者也许已经想到使用消息总线的“org.freedesktop.DBus.ListNames”方法和各连接的“org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect”，我们就可以像d-feet一样查看总线上所有连接的所有对象的所有接口的所有方法和信号。

你的想法很好。但有一个问题，我们必须对连接中的对象调用“org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect”方法。 ListNames只列出了连接名，我们怎么获取连接中的对象路径呢？

答案很简单，如果我们不知道对象路径就从根目录开始吧。连接中的对象是按照树型结构组织的。我们遍历连接的对象树就可以找到所有的对象。调用对象的“org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect”方法就可以查看对象的所有接口的所有方法和信号。例如：假设我们不知道连接"org.fmddlmyy.Test"里有什么对象，我们可以对根对象"/"执行：

$ dbus-send --session --type=method_call --print-reply --dest=org.fmddlmyy.Test / org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect

输出为：

method return sender=:1.22 -> dest=:1.25 reply_serial=2
   string "<!DOCTYPE node PUBLIC "-//freedesktop//DTD D-BUS Object Introspection 1.0//EN"
"http://www.freedesktop.org/standards/dbus/1.0/introspect.dtd">
<node>
  <node name="TestObj"/>
</node>
"

"org.fmddlmyy.Test"的对象树的根节点只有一个子节点"TestObj"，再查看"/TestObj"：

$ dbus-send --session --type=method_call --print-reply --dest=org.fmddlmyy.Test /TestObj org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect

输出为：

method return sender=:1.22 -> dest=:1.26 reply_serial=2
   string "<!DOCTYPE node PUBLIC "-//freedesktop//DTD D-BUS Object Introspection 1.0//EN"
"http://www.freedesktop.org/standards/dbus/1.0/introspect.dtd">
<node>
  <interface name="org.freedesktop.DBus.Introspectable">
    <method name="Introspect">
      <arg name="data" direction="out" type="s"/>
    </method>
  </interface>
  <interface name="org.freedesktop.DBus.Properties">
    <method name="Get">
      <arg name="interface" direction="in" type="s"/>
      <arg name="propname" direction="in" type="s"/>
      <arg name="value" direction="out" type="v"/>
    </method>
    <method name="Set">
      <arg name="interface" direction="in" type="s"/>
      <arg name="propname" direction="in" type="s"/>
      <arg name="value" direction="in" type="v"/>
    </method>
    <method name="GetAll">
      <arg name="interface" direction="in" type="s"/>
      <arg name="props" direction="out" type="a{sv}"/>
    </method>
  </interface>
  <interface name="org.fmddlmyy.Test.Basic">
    <method name="Add">
      <arg name="arg0" type="i" direction="in"/>
      <arg name="arg1" type="i" direction="in"/>
      <arg name="ret" type="i" direction="out"/>
    </method>
  </interface>
</node>
"

作为一个练习，让我们来查看系统总线的上的bluez接口。执行：

$ dbus-send --system --type=method_call --print-reply --dest=org.freedesktop.DBus / org.freedesktop.DBus.ListNames

输出为：

method return sender=org.freedesktop.DBus -> dest=:1.30 reply_serial=2
   array [
      string "org.freedesktop.DBus"
      string ":1.7"
      string ":1.8"
      string ":1.9"
      string "org.freedesktop.SystemToolsBackends"
      string ":1.30"
      string "org.freedesktop.NetworkManagerInfo"
      string ":1.20"
      string "org.freedesktop.Avahi"
      string ":1.21"
      string "org.bluez"
      string ":1.22"
      string "org.freedesktop.NetworkManager"
      string "org.freedesktop.ConsoleKit"
      string ":1.23"
      string "com.redhat.dhcp"
      string ":1.13"
      string ":1.0"
      string ":1.14"
      string ":1.1"
      string ":1.15"
      string ":1.2"
      string "org.freedesktop.Hal"
      string "com.redhat.NewPrinterNotification"
      string ":1.16"
      string ":1.3"
      string ":1.17"
      string ":1.4"
      string ":1.18"
      string ":1.5"
      string ":1.19"
      string ":1.6"
   ]

我们看到连接"org.bluez"。查看它的根对象：

$ dbus-send --system --type=method_call --print-reply --dest=org.bluez / org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect

输出为：

method return sender=:1.7 -> dest=:1.31 reply_serial=2
   string "<!DOCTYPE node PUBLIC "-//freedesktop//DTD D-BUS Object Introspection 1.0//EN"
"http://www.freedesktop.org/standards/dbus/1.0/introspect.dtd">
<node>
  <node name="org"/>
</node>
"

接着查对象"/org"：

$ dbus-send --system --type=method_call --print-reply --dest=org.bluez /org org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect

输出为：

method return sender=:1.7 -> dest=:1.32 reply_serial=2
   string "<!DOCTYPE node PUBLIC "-//freedesktop//DTD D-BUS Object Introspection 1.0//EN"
"http://www.freedesktop.org/standards/dbus/1.0/introspect.dtd">
<node>
  <node name="bluez"/>
</node>
"

接着查对象"/org/bluez"：

$ dbus-send --system --type=method_call --print-reply --dest=org.bluez /org/bluez org.freedesktop.DBus.Introspectable.Introspect

输出为：

method return sender=:1.7 -> dest=:1.33 reply_serial=2
   string "<!DOCTYPE node PUBLIC "-//freedesktop//DTD D-BUS Object Introspection 1.0//EN"
"http://www.freedesktop.org/standards/dbus/1.0/introspect.dtd">
<node name="/org/bluez">
        <interface name="org.bluez.Manager">
                <method name="InterfaceVersion">
                        <arg type="u" direction="out"/>
                </method>
                <method name="DefaultAdapter">
                        <arg type="s" direction="out"/>
                </method>
                <method name="FindAdapter">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="out"/>
                </method>
                <method name="ListAdapters">
                        <arg type="as" direction="out"/>
                </method>
                <method name="FindService">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="out"/>
                </method>
                <method name="ListServices">
                        <arg type="as" direction="out"/>
                </method>
                <method name="ActivateService">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="out"/>
                </method>
                <signal name="AdapterAdded">
                        <arg type="s"/>
                </signal>
                <signal name="AdapterRemoved">
                        <arg type="s"/>
                </signal>
                <signal name="DefaultAdapterChanged">
                        <arg type="s"/>
                </signal>
                <signal name="ServiceAdded">
                        <arg type="s"/>
                </signal>
                <signal name="ServiceRemoved">
                        <arg type="s"/>
                </signal>
        </interface>
        <interface name="org.bluez.Database">
                <method name="AddServiceRecord">
                        <arg type="ay" direction="in"/>
                        <arg type="u" direction="out"/>
                </method>
                <method name="AddServiceRecordFromXML">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="u" direction="out"/>
                </method>
                <method name="UpdateServiceRecord">
                        <arg type="u" direction="in"/>
                        <arg type="ay" direction="in"/>
                </method>
                <method name="UpdateServiceRecordFromXML">
                        <arg type="u" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
                <method name="RemoveServiceRecord">
                        <arg type="u" direction="in"/>
                </method>
                <method name="RegisterService">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
                <method name="UnregisterService">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
                <method name="RequestAuthorization">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
                <method name="CancelAuthorizationRequest">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
        </interface>
        <interface name="org.bluez.Security">
                <method name="RegisterDefaultPasskeyAgent">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
                <method name="UnregisterDefaultPasskeyAgent">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
                <method name="RegisterPasskeyAgent">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
                <method name="UnregisterPasskeyAgent">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
                <method name="RegisterDefaultAuthorizationAgent">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
                <method name="UnregisterDefaultAuthorizationAgent">
                        <arg type="s" direction="in"/>
                </method>
        </interface>
        <node name="service_audio"/>
        <node name="service_input"/>
        <node name="service_network"/>
        <node name="service_serial"/>
</node>
"

我们看到了对象"/org/bluez"的所有接口。对象"/org/bluez"还有子节点"service_audio"、"service_input"、"service_network"和"service_serial"。必要时我们可以接着查下去。d-feet的基本逻辑就是这样。后面我们会自己实现一个dteeth。dteeth是命令行程序，可以遍历指定连接的对象树，列出所有对象的所有接口的方法和信号。

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