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消息总线和活动系统渗透到 Linux桌面


  D-BUS 是一个大有前途的消息总线和活动系统,正开始深入地渗透到 Linux® 桌面之中。了解创建它的原因、它的用途以及发展前景。
  
  D-BUS 本质上是 进程间通信(inter-process communication)(IPC)的一个实现。不过,有一些特性使得 D-BUS 远远不是“只是另一个 IPC 实现”。有很多不同的 IPC 实现,因为每一个都定位于解决特定的明确定义的问题。CORBA 是用于面向对象编程中复杂的 IPC 的一个强大的解决方案。DCOP 是一个较轻量级的 IPC 框架,功能较少,但是可以很好地集成到 K 桌面环境中。SOAP 和 XML-RPC 设计用于 Web 服务,因而使用 HTTP 作为其传输协议。D-BUS 设计用于桌面应用程序和 OS 通信。
  
  桌面应用程序通信
  典型的桌面都会有多个应用程序在运行,而且,它们经常需要彼此进行通信。DCOP 是一个用于 KDE 的解决方案,但是它依赖于 Qt,所以不能用于其他桌面环境之中。类似的,Bonobo 是一个用于 GNOME 的解决方案,但是非常笨重,因为它是基于 CORBA 的。它还依赖于 GObject,所以也不能用于 GNOME 之外。 D-BUS 的目标是将 DCOP 和 Bonobo 替换为简单的 IPC,并集成这两种桌面环境。由于尽可能地减少了 D-BUS 所需的依赖,所以其他可能会使用 D-BUS 的应用程序不用担心引入过多依赖。
  
  桌面/操作系统通信
  术语“操作系统”在这里不仅包括内核,还包括系统后台进程。例如,通过使用 D-BUS 的 udev(Linux 2.6 中取代 devfs 的,提供动态 /dev 目录),当设备(比如一个 USB 照相机)插入时会发放出一个信号。这样可以更紧密地将硬件集成到桌面中,从而改善用户体验。
  
  D-BUS 特性
  D-BUS 有一些有趣的特性,使其像是一个非常有前途的选择。
  
  协议是低延迟而且低开销的,设计得小而高效,以便最小化传送的往返时间。另外,协议是二进制的,而不是文本的,这样就排除了费时的序列化过程。由于只面向本地机器处理的使用情形,所以所有的消息都以其自然字节次序发送。字节次序在每个消息中声明,所以如果一个 D-BUS 消息通过网络传输到远程的主机,它仍可以被正确地识别出来。
  
  从开发者的角度来看,D-BUS 是易于使用的。有线协议容易理解,客户机程序库以直观的方式对其进行包装。
  
  程序库还设计用于为其他系统所包装。预期,GNOME 将使用 GObject 创建包装 D-BUS 的包装器(实际上这些已经部分存在了,将 D-BUS 集成入它们的事件循环),KDE 将使用 Qt 创建类似的包装器。由于 Python 具有面向对象特性和灵活的类型,已经有了具备类似接口的 Python 包装器。
  
  最后,D-BUS 正在 freedesktop.org 的保护下进行开发,在那里,来自 GNOME、KDE 以及其他组织的对此感兴趣的成员参与了设计与实现。
  
  D-BUS 的内部工作方式
  典型的 D-BUS 设置将由几个总线构成。将有一个持久的 系统总线(system bus),它在引导时就会启动。这个总线由操作系统和后台进程使用,安全性非常好,以使得任意的应用程序不能欺骗系统事件。还将有很多 会话总线(session buses),这些总线当用户登录后启动,属于那个用户私有。它是用户的应用程序用来通信的一个会话总线。当然,如果一个应用程序需要接收来自系统总线的消息,它不如直接连接到系统总线 —— 不过,它可以发送的消息将是受限的。
  
  一旦应用程序连接到了一个总线,它们就必须通过添加 匹配器(matchers) 来声明它们希望收到哪种消息。匹配器为可以基于接口、对象路径和方法进行接收的消息指定一组规则(见后)。这样就使得应用程序可以集中精力去处理它们想处理的内容,以实现消息的高效路由,并保持总线上消息的预期数量,以使得不会因为这些消息导致所有应用程序的性能下降并变得很慢。
  
  对象
  本质上,D-BUS 是一个对等(peer-to-peer)的协议 —— 每个消息都有一个源和一个目的。这些地址被指定为 对象路径。概念上,所有使用 D-BUS 的应用程序都包括一组 对象,消息发送到或者发送自特定对象 —— 不是应用程序 —— 这些对象由对象路径来标识。
  
  另外,每个对象都可以支持一个或多个 接口(interfaces)。这些接口看起来类似于 Java 中的接口或者 C++ 中的纯粹的虚类(pure virtual classes)。不过,没有选项来检查对象是否实现了它们所声明的接口,而且也没有办法可以调查对象内部以使列出其支持的接口。接口用于名称空间和方法名称,因此一个单独的对象可以有名称相同而接口不同的多个方法。
  
  消息
  在 D-BUS 中有四种类型的消息:方法调用(method calls)、方法返回(method returns)、信号(signals)和错误(errors)。要执行 D-BUS 对象的方法,您需要向对象发送一个方法调用消息。它将完成一些处理并返回一个方法返回消息或者错误消息。信号的不同之处在于它们不返回任何内容:既没有“信号返回”消息,也没有任何类型的错误消息。
  
  消息也可以有任意的参数。参数是强类型的,类型的范围是从基本的非派生类型(布尔(booleans)、字节(bytes)、整型(integers))到高层次数据结构(字符串(strings)、数组( arrays)和字典(dictionaries))。
  
  服务
  服务(Services) 是 D-BUS 的最高层次抽象,它们的实现当前还在不断发展变化。应用程序可以通过一个总线来注册一个服务,如果成功,则应用程序就已经 获得 了那个服务。其他应用程序可以检查在总线上是否已经存在一个特定的服务,如果没有可以要求总线启动它。服务抽象的细节 —— 尤其是服务活化 —— 当前正处于发展之中,应该会有变化。
  
  用例
  尽管 D-BUS 相对较新,但是却迅速地得到了采用。如前所述,可以构建具有 D-BUS 支持的 udev 以使得当热插拔(hot-plug)设备时它可以发送一个信号。任何应用程序都可以侦听这些事件并当接收到这些事件时执行动作。例如,gnome-volume-manager 可以检测到 USB 存储棒的插入并自动挂载它;或者,当插入一个数码相机时它可以自动下载照片。
  
  一个更为有趣但很不实用的例子是 Jamboree 和 Ringaling 的结合。Jamboree 是一个简单的音乐播放器,它具有 D-BUS 接口,以使得它可以被告知播放、到下一首歌、改变音量等等。Ringaling 是一个小程序,它打开 /dev/ttyS0(一个串行端口)并观察接收到的内容。当 Ringaling 发现文本“RING”时,就通过 D-BUS 告知 Jamboree 减小音量。最终的结果是,如果您的计算机上插入了一个调制解调器,而且电话铃响,则音乐音量就会为您减小。这 正是计算机所追求的!
  
  代码示例
  现在,让我们来接触一些使用 D-BUS 代码的示例。
  
  dbus-ping-send.c 每秒通过会话总线发送一个参数为字符串“Ping!”的信号。我使用 Glib 来管理总线,以使得我不需要自己来处理总线的连接细节。
  
  清单 1. dbus-ping-send.c
  
  #include <glib.h>
  #include <dbus/dbus-glib.h>
  
  static gboolean send_ping (DBusConnection *bus);
  
  int
  main (int argc, char **argv)
  {
   GMainLoop *loop;
   DBusConnection *bus;
   DBusError error;
  
   /* Create a new event loop to run in */
   loop = g_main_loop_new (NULL, FALSE);
  
   /* Get a connection to the session bus */
   dbus_error_init (&error);
   bus = dbus_bus_get (DBUS_BUS_SESSION, &error);
   if (!bus) {
    g_warning ("Failed to connect to the D-BUS daemon: %s", error.message);
    dbus_error_free (&error);
    return 1;
   }
  
   /* Set up this connection to work in a GLib event loop */
   dbus_connection_setup_with_g_main (bus, NULL);
   /* Every second call send_ping() with the bus as an argument*/
   g_timeout_add (1000, (GSourceFunc)send_ping, bus);
  
   /* Start the event loop */
   g_main_loop_run (loop);
   return 0;
  }
  
  static gboolean
  send_ping (DBusConnection *bus)
  {
   DBusMessage *message;
  
   /* Create a new signal "Ping" on the "com.burtonini.dbus.Signal" interface,
    * from the object "/com/burtonini/dbus/ping". */
   message = dbus_message_new_signal ("/com/burtonini/dbus/ping",
                     "com.burtonini.dbus.Signal", "Ping");
   /* Append the string "Ping!" to the signal */
   dbus_message_append_args (message,
                DBUS_TYPE_STRING, "Ping!",
                DBUS_TYPE_INVALID);
   /* Send the signal */
   dbus_connection_send (bus, message, NULL);
   /* Free the signal now we have finished with it */
   dbus_message_unref (message);
   /* Tell the user we send a signal */
   g_print("Ping!\n");
   /* Return TRUE to tell the event loop we want to be called again */
   return TRUE;
  }
  
  main 函数创建一个 GLib 事件循环,获得会话总线的一个连接,并将 D-BUS 事件处理集成到 Glib 事件循环之中。然后它创建了一个名为 send_ping 间隔为一秒的计时器,并启动事件循环。
  
  send_ping 构造一个来自于对象路径
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