linux dbus что это

Что такое Dbus

Если вы достаточно давно пользуетесь операционной системой Linux, то, наверное, уже не раз слышали о сервисе DBus. Он фигурирует в различных логах программ, инструкциях по настройке системы, а также вы можете видеть сервис DBus-daemon, который непонятно зачем загружается при старте системы.

В этой статье мы попытаемся разобраться, что такое DBus, зачем он нужен, а также как его можно использовать для эффективного управления приложениями в системе.

Что такое Dbus?

По сути, DBus состоит из управляющего демона, API для языков программирования, с помощью которых приложения могут взаимодействовать с системой и консольного клиента.

Каждое приложение, которое хочет работать с DBus, должно зарегистрировать свой сервис в демоне DBus. Поскольку все приложения и сервисы могут беспрепятственно обмениваться сообщениями, этот способ еще называется шина DBus. На шине каждое приложение имеет свой адрес, а каждое сообщение имеет своего отправителя и адресата. Приложение может обмениваться сообщениями даже не с одним, а несколькими приложениями одновременно. Каждое приложение может отправлять сообщения и прослушивать входящие.

Этот механизм дает системе огромную гибкость, например, программы могут подписываться на сообщения о подключении новых устройств, изменении настроек, изменении состояния системы и многое другое. Все это с помощью стандартизированного интерфейса DBus, что гарантирует совместимость. Также программы могут регистрировать свои сервисы таким образом, чтобы программа запускалась только при поступлении сообщений и не работала в фоне.

Объекты Dbus

Каждое приложение, которое использует Dbus, регистрирует свой объект, а также может регистрировать несколько интерфейсов. Когда объекту отправляется сообщение, его получает и приложение. У каждого объекта уникальное имя. Оно похоже на путь в файловой системе. Чтобы имя каждого объекта было уникальным в нем используется префикс разработчика, например, /org/kde или /com/redhat.

Путь объекта DBus состоит из трех частей:

Несколько примеров объектов:

Части имени объектов разделены точкой. Каждый объект имеет один или несколько интерфейсов, которым можно отправлять сообщения.

Интерфейсы имеют очень похожий путь на путь объекта, в некоторых случаях, имя интерфейса совпадает с именем объекта, но если интерфейсов несколько, то они могут отличаться. В отличие от объекта имя интерфейса разделено слэшем. Вот несколько примеров имен интерфейсов, в скобках я привел объекты, в которых есть эти интерфейсы:

Сообщения Dbus

Сообщения Dbus это тоже довольно сложная тема. Они бывают четырех разных типов. Это вызовы методов, результаты вызовов, сигналы и ошибки. Dbus проектировался для использования в первую очередь в программах, поэтому и были реализованы такие сложные структуры. Когда осуществляется вызов метода, программа должна обработать данные и потом в ответном сообщении вернуть результат (результат выполнения) или ошибку.

Доступные объекты Dbus

sudo apt install qttools5-dev-tools

Запустив программу через главное меню вы увидите вот такое главное окно:

В программе, как и положено, есть две шины, сессионная и системная. К каждой из них вы можете получить доступ. С помощью программы даже можно отсылать сообщения вызывая методы и меняя свойства. Но это не совсем правильный способ. Как пользоваться Dbus мы рассмотрим ниже.

Как использовать Dbus?

Обращаться к сервисам Dbus можно с помощью консольной утилиты dbus-send. Рассмотрим ее синтаксис:

Рассмотрим опции утилиты:

Таким образом, когда выполняется запрос, скажем method_call утилита отправляет сообщение указанному нами объекту, затем ждет от него ответа, ответ приходит сообщением method_result, и если было указанно, что ответ нужно вывести на экран, он будет выведен. Все поля нужно заполнять полностью, полный путь объекта, полное имя интерфейса и полное имя метода, включая имя интерфейса.

Вы уже знаете, как и где искать нужные вам интерфейсы, а теперь рассмотрим пару примеров отправки сообщений Dbus.

Получаем список сетевых адаптеров NetworkManager:

Включим музыку в плеере VLC:

Методы могут получать параметры, например, перемотаем наш трек на несколько секунд:

Узнать тип переменной можно тоже с помощью qdbusviewer. Кликните по методу правой кнопкой и выберите Call, в открывшемся диалоговом окне будет предложено ввести значение переменной, а также указан ее тип.

Кроме методов, здесь есть переменные. Понять с чем мы имеем дело, методом или переменной можно тоже с помощью qdbusviewer. Для методов будет написано method, для переменных property. Но посмотреть значение переменной не так просто, для этого используется такая конструкция:

Вместо того чтобы обратиться напрямую к переменной интерфейса, мы используем метод org.freedesktop.DBus.Properties.Get объекта /org/mpris/MediaPlayer2 и передаем ему две строки. Имя интерфейса и имя переменной. Данный пример показывает, как посмотреть текущую громкость VLC.

Установить значение переменной еще сложнее. Для этого используется метод org.freedesktop.DBus.Properties.Set:

Пример изменяет громкость воспроизведения VLC. Этот метод принимает уже три параметра две уже знакомые нам строки и новое значение переменной. Значение переменной имеет тип variant и ему нужно задать нужный тип переменной, в нашем случае нужна double. Посмотреть какой тип переменной нужен вам можно в qdbusviewer, кликните по переменной правой кнопкой мыши и нажмите Set Value. Здесь кроме поля ввода значения вы увидите нужный тип переменной.

Выводы

Теперь вы знаете не только что такое Dbus, но и все необходимые основы, чтобы использование Dbus было для вас достаточно простым в вашей системе и вы могли применять его на полную для управления своими программами. Нашли интересную команду Dbus, которая будет полезна другим пользователям? Напишите в комментариях!

Источник

Перевод вводной статьи от разработчиков D-Bus

Руководство по D-BUS

https://dbus.freedesktop.org/doc/dbus-tutorial.html, Red Hat, Inc

Дэвид Уиллер, Джон Палмиери, Red Hat, Inc.

Колин Уолтерс, Red Hat, Inc.

Перевод Пластов И.В., plastov.igor@yandex.ru

Документ в процессе разработки

Это руководство не завершено. Оно, вероятно, содержит некоторую полезную информацию, но также имеет много пробелов. Прямо сейчас вам также необходимо обратиться к спецификации D-Bus, справочной документации Doxygen и посмотреть несколько примеров того, как другие приложения используют D-Bus.

Что такое D-Bus?

Библиотека libdbus, которая позволяет двум приложениям подключаться друг к другу и обмениваться сообщениями.

Исполняемый файл демона шины сообщений, построенный на libdbus, к которому могут подключаться несколько приложений. Демон может направлять сообщения от одного приложения к нулю или нескольким другим приложениям.

Библиотеки враперов или привязок основанных на частичном применении конкретных фреймворков. Например, libdbus-glib и libdbus-qt. Также существуют привязки к таким языкам, как Python. Эти библиотеки-враперы представляют собой API-интерфейс, который следует использовать большинству людей, поскольку это упрощают детали программирования D-Bus. libdbus предназначена для низкоуровневого бэкенда в привязках более высокого уровня. Большая часть API libdbus полезна только для реализации привязок.

Библиотека libdbus поддерживает только соединения точка-точка, подобно raw-сокету. Однако, вместо отправки по соединению потока байтов, вы отправляете сообщения. Сообщения имеют заголовок, определяющий его тип и тело, содержащее полезные данные. libdbus также абстрагирует конкретно используемый транспорт (сокеты или что-то еще) и обрабатывает такие детали, как аутентификация.

Демон шины сообщений образует ступицу колеса. Каждая спица колеса представляет собой соединение точка-точка с приложением, использующим libdbus. Приложение отправляет сообщение демону шины по своей спице, а демон шины пересылает сообщение другим подключенным приложениям, если это необходимо. Представляйте демон как маршрутизатор.

Общесистемный и индивидуальные демоны разделены. Обычный внутрисессионный IPC не использует шину сообщений общесистемного процесса, и наоборот.

Применения D-Bus

Связь между настольными приложениями в одном рабочем столе; для обеспечения интеграции сеанса рабочего стола в целом и решения проблем жизненного цикла процесса (когда компоненты рабочего стола запускаются и останавливаются).

Связь между сеансом рабочего стола и операционной системой, где операционная система обычно включает ядро и любые системные демоны или процессы.

Для случая использования в рамках сеанса рабочего стола рабочие столы GNOME и KDE имеют значительный предыдущий опыт работы с различными решениями IPC, такими как CORBA и DCOP. D-Bus основан на этом опыте и тщательно адаптирован для удовлетворения потребностей, в частности, таких настольных проектов. D-Bus может подходить или не подходить для других приложений; в FAQ есть некоторые сравнения с другими системами IPC.

Проблема, решаемая общесистемным случаем или случаем связи с ОС, хорошо объясняется следующим текстом из проекта Linux Hotplug:

Пробел в текущей поддержке Linux заключается в том, что в настоящее время не поддерживаются политики с каким-либо динамическим компонентом «взаимодействия с пользователем». Например, это часто требуется при первом подключении сетевого адаптера или принтера, а также для определения подходящих мест для монтирования дисков. Казалось бы, такие действия могут поддерживаться в любом случае, когда можно идентифицировать ответственного человека: однопользовательские рабочие станции или любая система, которая администрируется удаленно.

Это классическая проблема «удаленного системного администратора», когда в случае горячего подключения должно доставляться событие из его домена безопасности (в данном случае ядра операционной системы) в другой (рабочий стол для вошедшего в систему пользователя или удаленного системного администратора). Любой эффективный ответ должен идти другим путем: удаленный домен предпринимает действия, позволяющие ядру выяснить возможности устройства. (Действие часто может быть выполнено асинхронно, например, позволяя новому оборудованию бездействовать до завершения переговоров.) На момент написания этой статьи в Linux не было широко распространенных решений таких проблем. Однако новые разработки D-Bus могут начать решать эту проблему.

D-Bus может оказаться полезным для целей, отличных от тех, для которых он был разработан. Есть общие свойства, которые отличают его от других вариантов IPC:

Двоичный протокол, предназначенный для асинхронного использования (в духе протокола X Window System);

Постоянные и надежные соединения остаются открытыми все время;

Многие вопросы реализации и деплоя описаны, а не остаются неоднозначными / настраиваемыми / подключаемыми.

Семантика подобна существующей системе DCOP, что позволяет KDE легко ее адаптировать.

Функции безопасности для поддержки режима общесистемной шины сообщений.

Концепции

Некоторые базовые концепции применимы независимо от того, какую платформу приложения вы используете для написания приложения D-Bus. Однако конкретный код, который вы напишете, будет отличаться для приложений GLib, Qt и Python.

Вот диаграмма, которая может помочь вам наглядно представить следующие концепции.

Нативные объекты и пути к объектам

Вероятно, в вашем фреймворке, определено, что такое « объект»; обычно это базовый класс. Например: java.lang.Object, GObject, QObject, базовый объект Python или что-то еще. Назовем их нативным объектом.

Протокол D-Bus низкого уровня и соответствующий API libdbus не оперирует нативными объектами. Однако он предоставляет концепцию, называемую путем к объекту. Идея пути к объекту заключается в том, что привязки более высокого уровня могут давать имена экземплярам собственных объектов и позволяет удаленным приложениям обращаться к ним.

Путь к объекту выглядит как путь в файловой системе, например, объект может называться

, если это имеет смысл для вашего приложения.

). Благодаря этому разные модули кода в одном процессе не будут мешать друг другу.

Методы и сигналы

На методы, и сигналы ссылаются по их имени, например «Frobate» или «OnClicked».

Интерфейсы

Каждый объект поддерживает один или несколько интерфейсов. Понимайте интерфейс как именованную группу методов и сигналов, как в GLib, Qt или Java. Интерфейсы определяют тип экземпляра объекта.

D‑Bus идентифицирует интерфейсы с помощью простой строки с именами, например

. Большинство привязок будут непосредственно отображать эти имена интерфейсов на соответствующую конструкцию языка программирования, например, на интерфейсы Java или чистые виртуальные классы C++.

Прокси

В псевдокоде программирование без прокси может выглядеть так:

Программирование с использованием прокси может выглядеть так:

Шинные имена

Когда приложение подключается к демону шины, который немедленно присваивает ему имя, называемое уникальным именем подключения. Уникальное имя начинается с символа ‘:’ (двоеточия). Эти имена никогда не используются повторно во время существования шинного демона — то есть вы знаете, что данное имя всегда будет относиться к одному и тому же приложению. Примером уникального имени может быть “:34–907”. Цифры после двоеточия не имеют другого значения, кроме их уникальности.

Когда имя сопоставляется с подключением определенного приложения, считается, что это приложение владеет этим именем.

Приложения могут запрашивать дополнительные общепринятые (well-known) имена. Например, вы можете написать спецификацию для определения имени

. В вашем определении можно указать, что для владения этим именем приложение должно иметь объект с путём

Затем приложения для вызова методов могут отправлять сообщения на это шинное имя, объект и интерфейс.

Вы можете думать об уникальных именах как об IP-адресах, а об общепринятых именах как о доменных именах. Таким образом,

может отображаться например как

сопоставляется с чем-то вроде

Имена, помимо маршрутизации сообщений, имеют второе важное применение. Они используются для отслеживания жизненного цикла. Когда приложение завершает работу (или аварийно закрывается), ядро операционной системы закрывает его соединение с шиной сообщений. Затем шина сообщений отправляет сообщения уведомления, информирующие остальные приложения о том, что имена приложения потеряли своего владельца. Отслеживая эти уведомления, ваше приложение может надежно отслеживать время жизни других приложений.

Шинные имена также могут использоваться для координации «одноэкземплярных» приложений. Если, например, вы хотите быть уверенным, что работает только одно приложение

, закрывайте приложение текстового редактора, если такое шинное имя уже имеет владельца.

Адреса

Приложения, использующие D-Bus, являются либо серверами, либо клиентами. Сервер прослушивает входящие соединения; клиент подключается к серверу. Как только соединение установлено, образуется симметричный поток сообщений. Различие клиент-сервер имеет значение только при настройке соединения.

Если вы, используете демон шины, ваше приложение будет клиентом демона шины. То есть демон шины прослушивает соединения, а ваше приложение инициирует соединение с демоном шины.

D-Bus адрес указывает, где сервер будет слушать, и куда будет подключаться клиент. Например, адрес

указывает, что сервер будет прослушивать сокет домена UNIX с путём

и клиент будет подключаться к этому сокету. Адрес может также определять TCP/IP сокеты или любой другой транспорт, который будет определен в будущих итерациях спецификации D-Bus.

При использовании D-Bus с демоном шины сообщений libdbus автоматически обнаруживает адрес сеансового демона шины, считывая переменную среды. Он обнаруживает демон общесистемной шины, проверяя известный путь сокета домена UNIX (хотя вы можете переопределить этот адрес с помощью переменной среды).

Если вы используете D-Bus без демона шины, вам решать, какое приложение будет сервером, а какое — клиентом, а также указать механизм для согласования адреса сервера. Это нетипичный случай.

Большая концептуальная картина

Собирая все эти концепции воедино, для вызова конкретного метода для конкретного экземпляра объекта, необходимо назвать несколько вложенных компонентов:

Шинное имя указано в квадратных скобках, чтобы указать, что оно необязательно — вы указываете имя только для маршрутизации вызова метода в нужном приложение при использовании демона шины. Если у вас есть прямое соединение с другим приложением, то демон шины отсутствует и шинные имена не используются.

Интерфейс также не является обязательным, в первую очередь по историческим причинам; DCOP не требует указания интерфейса, вместо этого просто запрещает дублирование имен методов в одном экземпляре объекта. Таким образом, D-Bus позволит вам не указывать интерфейс, но если имя вашего метода неоднозначно, то не определено, какой метод будет вызван.

За кулисами сообщения

D-Bus работает, отправляя сообщения между процессами. Если вы используете привязку достаточно высокого уровня, возможно вам не понадобится работать с сообщениями напрямую.

Есть 4 типа сообщений:

Сообщения о вызове метода запрашивают вызов метода для объекта;

Сообщения о завершении метода возвращают результаты вызова метода;

Сообщения об ошибках возвращают исключение, возникшее при вызове метода;

Сигнальные сообщения — это уведомления о том, что данный сигнал был послан (что произошло событие). Вы также можете понимать это как «сообщениях о событиях».

Вызов метода очень просто сопоставляется с сообщениями: вы отправляете сообщение о вызове метода и получаете в ответ либо сообщение о завершении метода, либо сообщение об ошибке.

У каждого сообщения есть заголовок, содержащий поля, и тело, включающее аргументы. Вы можете думать о заголовке как о маршрутной информации для сообщения, а о теле — как о полезной нагрузке. Поля заголовка могут включать шинное имя отправителя, шинное имя назначения, имя метода или сигнала и так далее. Одно из полей заголовка — это сигнатура типа, описывающая значения, находящиеся в теле. Например, буква «i» означает «32-битное целое число», поэтому сигнатура «ii» означает, что полезная нагрузка содержит два 32-битных целых числа.

За кулисами вызова метода

Вызов метода в D-Bus состоит из двух сообщений; сообщение о вызове метода, отправленное из процесса A в процесс B, и сообщение ответа соответствующего метода, отправленное из процесса B в процесс A. И вызов, и сообщение ответа маршрутизируются через демон шины. Вызывающий включает в каждое сообщение о вызове другой серийный номер, и ответное сообщение включает этот номер, чтобы вызывающий процесс мог сопоставить ответы с вызовами.

Сообщение о вызове будет содержать любые аргументы метода. Ответное сообщение может указывать на ошибку или может содержать данные, возвращаемые методом.

Вызов метода в D-Bus происходит следующим образом:

Привязка языка может предоставлять прокси, так что вызов метода внутрипроцессного объекта вызывает метод удаленного объекта в другом процессе. Если это так, приложение вызывает метод на прокси-сервере, и прокси создает сообщение о вызове метода для отправки удаленному процессу.

Для более низкоуровневых API приложение может создать сообщение о вызове метода само, без использования прокси.

В любом случае сообщение о вызове метода содержит: имя шины, принадлежащее удаленному процессу, название метода, аргументы метода, путь к объекту внутри удаленного процесса и, опционально, имя интерфейса, определяющего метод.

Сообщение о вызове метода отправляется демону шины.

Демон шины просматривает шинное имя назначения. Если это имя принадлежит процессу, демон шины перенаправляет вызов метода этому процессу. В противном случае демон шины создает сообщение об ошибке и отправляет его обратно в качестве ответа на сообщение о вызове метода.

Принимающий процесс распаковывает сообщение о вызове метода. В простой ситуации низкоуровневого API он может немедленно запустить метод и отправить ответное сообщение метода демону шины. При использовании API привязки высокого уровня, привязка может проверять путь к объекту, интерфейс и имя метода и преобразовывать сообщение вызова метода в вызов метода для нативного объекта (GObject, java.lang.Object, QObject, и т. д.), а затем преобразовать возвращаемое значение из нативного метода в ответное сообщение метода.

Демон шины получает ответное сообщение метода и отправляет его процессу, который вызвал метод.

Процесс, вызвавший метод, просматривает ответ метода и использует любые возвращаемые значения, находящиеся в ответе. Ответ также может указывать на то, что произошла ошибка. При использовании привязки ответное сообщение метода может быть преобразовано в возвращаемое значение прокси-метода или в исключение.

Демон шины никогда не меняет порядок сообщений. То есть, если вы отправите два сообщения о вызове метода одному и тому же получателю, они будут получены в том порядке, в котором они были отправлены. Однако получатель не обязан отвечать на вызовы по порядку; например, он может обрабатывать каждый вызов метода в отдельном потоке и возвращать ответные сообщения в неопределенном порядке в зависимости от того, когда потоки завершаются. Вызовы методов имеют уникальный серийный номер, используемый вызывающим методом для сопоставления ответных сообщений с сообщениями вызова.

За кулисами излучения сигнала

Сигнал в D‑Bus состоит из одного сообщения, отправляемого одним процессом любому количеству других процессов. То есть сигнал — это однонаправленная трансляция. Сигнал может содержать аргументы (полезные данные), но поскольку он является широковещательным, он никогда не имеет «возвращаемого значения». Сравните это с вызовом метода (см. #), где сообщение о вызове метода имеет соответствующее ответное сообщение метода.

Эмитент (он же отправитель) сигнала не знает получателей сигнала. Получатели регистрируются с помощью демона шины для получения сигналов на основе «правил соответствия» — эти правила обычно включают отправителя и имя сигнала. Демон шины отправляет каждый сигнал только тем получателям, которые проявили интерес к этому сигналу.

Сигнал в D‑Bus передается следующим образом:

Сигнальное сообщение создается и отправляется демону шины. При использовании низкоуровневого API это можно сделать вручную, с некоторыми привязками это может быть сделано за вас с помощью привязки, когда нативный объект испускает нативный сигнал или событие.

Сигнальное сообщение содержит имя интерфейса, определяющего сигнал, название сигнала, шинное имя процесса, отправляющего сигнал; и любые аргументы.

Любой процесс на шине сообщений может зарегистрировать «правила сопоставления», указывающие, какие сигналы ему интересны. На шине есть список зарегистрированных правил сопоставления.

Демон шины исследует сигнал и определяет, какие процессы в нем заинтересованы. Он отправляет этим процессам сигнальное сообщение.

Каждый процесс, получивший сигнал, решает, что с ним делать; при использовании привязки, привязка может излучать нативный сигнал для прокси-объекта. При использовании низкоуровневого API процесс может просто взглянуть на отправителя сигнала и имя и решить, что делать на основании этого.

Интроспекция

Объекты D-Bus могут поддерживать интерфейс

У этого интерфейса есть один метод Introspect, который не принимает аргументов и возвращает строку XML. Строка XML описывает интерфейсы, методы и сигналы объекта. См. Спецификацию D-Bus для получения более подробной информации об этом формате интроспекции.

GLib API

Рекомендуемый GLib API для D-Bus — GDBus, который распространяется с GLib начиная с версии 2.26. Здесь это не задокументировано, для получения подробной информации о том, как использовать GDBus см. Документацию GLib по ссылке:

Также существует более старый API, dbus-glib. Он устарел и не должен использоваться в новом коде. По возможности также рекомендуется переносить существующий код из dbus-glib в GDBus.

Python API

Python API, dbus-python, теперь документирован отдельно в руководстве dbus-python

(также доступен в doc/tutorial.txt и doc/tutorial.html, если он собран с помощью python-documenttils, в исходном дистрибутиве dbus-python).

Qt API

Привязка Qt для libdbus, QtDBus, распространяется с Qt начиная с версии 4.2. Здесь это не задокументировано. Для получения подробной информации о том, как использовать QtDBus см. документацию Qt

Источник