27
2017
09

OpenWrt源码分析之ubus

ubus是OpenWrt中的进程间通信机制,类似于桌面版linux的dbus,Android的binder。ubus相当于简化版的dbus,ubus基于unix socket实现,socket绑定到一个本地文件,具有较高的效率;

unix socket是C/S模型,建立一个socket连接,server端和client端分别要做如下步骤:
1. 建立一个socket server端,绑定到一个本地socket文件,监听client的连接;
2. 建立一个或多个socket client端,连接到server端;
3. client端和server端相互发送消息;
4. client端或server端收到对方消息后,针对具体消息进行相应处理。

如下图所示:
这里写图片描述

ubus同样基于这套流程,其中ubusd实现server,其他进程实现client,例如ubus(cli)、netifd、procd;
两个client通信需要通过server转发。

ubusd

ubusd作为ubus的server端,已经由OpenWrt实现好了,不需要做任何修改,下面来分析一下ubusd的工作流程;
1. 通过usock来创建server端socket,且socket bind到文件”/var/run/ubus.sock”,开启listen,等到client的连接;
2. 将socket添加到uloop中poll,触发条件是read,也就是说server socket可读,则触发poll回调server_cb,server_fd的回调函数是server_cb;

static struct uloop_fd server_fd = {
    .cb = server_cb,
};
  1. server_cb中通过accept来接受client的连接,套接字函数accept执行退出之后会创建一个新的socket,新的socket的fd为accept函数值,而旧的socket不变,也就是accept之后,server端存在两个socket了,旧的socket依然用来listen,新的socket与client建立pair,用于和client的通讯;
  2. 根据新的socket的fd(int client_fd)来构建一个ubus_client对象,ubus_client的uloop回调函数是client_cb,将ubus_client插入到avl树中(struct avl_tree clients),每个向ubusd注册的client都在对应到avl树中的一个ubus_client;
  3. ubusd_send_hello,向client端的socket发送一个字符串”hello”;
  4. 将ubus_client中的socket fd添加到uloop中去轮询监听,触发条件是read,回调函数是client_cb,也就是client发消息到server,则触发回调client_cb;

client_cb通过write或sendmsg来发消息给client,通过read或recvmsg来接收来自client的消息,ubusd_proto_receive_message根据接收的不同消息类型做不同的处理,如下所示:

消息类型 处理函数
UBUS_MSG_PING ubusd_send_pong
UBUS_MSG_ADD_OBJECT ubusd_handle_add_object
UBUS_MSG_REMOVE_OBJECT ubusd_handle_remove_object
UBUS_MSG_LOOKUP ubusd_handle_lookup
UBUS_MSG_INVOKE ubusd_handle_invoke
UBUS_MSG_STATUS ubusd_handle_response
UBUS_MSG_DATA ubusd_handle_response
UBUS_MSG_SUBSCRIBE ubusd_handle_add_watch
UBUS_MSG_UNSUBSCRIBE ubusd_handle_remove_watch
UBUS_MSG_NOTIFY ubusd_handle_notify

ubus cli

OpenWrt为ubus实现了一个cli可执行程序,这个可执行程序的名称是”ubus”,shell script中大部分情况下都是通过ubus命令做跨进程通讯,这个应用场景下,ubus作为client端,发送消息到server端ubusd,ubusd再转发到另一个client端。

ubus支持的commands有list、call、listen、send、wait_for和monitor;

static struct {
    const char *name;
    int (*cb)(struct ubus_context *ctx, int argc, char **argv);
} commands[] = {
    { "list", ubus_cli_list },
    { "call", ubus_cli_call },
    { "listen", ubus_cli_listen },
    { "send", ubus_cli_send },
    { "wait_for", ubus_cli_wait_for },
    { "monitor", ubus_cli_monitor },
};
  • list
    命令的使用格式是:
ubus [-v] list [path]

命令用于列举出系统注册的ubus object和method;
例如:

root@OpenWrt:/# ubus list
dhcp
hostapd.wdev0ap0
hostapd.wdev1ap0
log
network
network.device
network.interface
network.interface.lan
network.interface.loopback
network.interface.wan
network.interface.wan6
network.wireless
service
session
system
uci
root@OpenWrt:/# ubus -v list network
'network' @26c90ada
        "restart":{}
        "reload":{}
        "add_host_route":{"target":"String","v6":"Boolean","interface":"String"}
        "get_proto_handlers":{}
        "add_dynamic":{"name":"String"}
  • call
    命令的使用格式是:
ubus call path method [message]

命令用于执行某个ubus client注册的某个的object的某个method;
例如:

root@OpenWrt:/# ubus -v call network.interface.lan status
{
        "up": true,
        "pending": false,
        "available": true,
        "autostart": true,
        "dynamic": false,
        "uptime": 1698,
        "l3_device": "br-lan",
        "proto": "static",
        "device": "br-lan",
        "updated": [
                "addresses"
        ],
        "metric": 0,
        "delegation": true,
        "ipv4-address": [
                {
                        "address": "192.168.1.1",
                        "mask": 24
                }
        ],
        ...
}
  • listen
    命令的使用格式是:
ubus listen [path]

设置一个监听socket并观察进入的事件;
例如:

root@OpenWrt:/# ubus listen &
root@OpenWrt:/# /etc/init.d/network restart
{ "ubus.object.remove": {"id":-369156789,"path":"network.interface.wan6"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":10693651,"path":"network.interface.wan"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":1946155556,"path":"network.interface.lan"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":-696825625,"path":"network.interface.loopback"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":-1930323617,"path":"network.interface"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":-1647942339,"path":"network.wireless"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":-886262541,"path":"network.device"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":-1084952745,"path":"network"} }
{ "ubus.object.add": {"id":-22896841,"path":"network"} }
{ "ubus.object.add": {"id":-1554358219,"path":"network.device"} }
{ "ubus.object.add": {"id":-1777113328,"path":"network.wireless"} }
{ "ubus.object.add": {"id":1365477379,"path":"network.interface"} }
{ "ubus.object.add": {"id":1148732338,"path":"network.interface.loopback"} }
{ "ubus.object.add": {"id":1802312926,"path":"network.interface.lan"} }
{ "ubus.object.add": {"id":982976204,"path":"network.interface.wan"} }
{ "ubus.object.add": {"id":-1790820211,"path":"network.interface.wan6"} }
{ "network.interface": {"action":"ifup","interface":"lan"} }
{ "network.interface": {"action":"ifup","interface":"loopback"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":-627066478,"path":"hostapd.wdev1ap0"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":-208119521,"path":"hostapd.wdev0ap0"} }
{ "ubus.object.add": {"id":154802105,"path":"hostapd.wdev0ap0"} }
{ "ubus.object.add": {"id":-1230601970,"path":"hostapd.wdev1ap0"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":-1230601970,"path":"hostapd.wdev1ap0"} }
{ "ubus.object.remove": {"id":154802105,"path":"hostapd.wdev0ap0"} }
{ "ubus.object.add": {"id":914025961,"path":"hostapd.wdev0ap0"} }
{ "ubus.object.add": {"id":488528099,"path":"hostapd.wdev1ap0"} }
  • send
    命令的使用格式是:
ubus send type [message]

发送一个消息;
例如:

root@OpenWrt:/# ubus listen &
root@OpenWrt:/# ubus send network.interface '{"action":"ifup","interface":"lan"}'
{ "network.interface": {"action":"ifup","interface":"lan"} }
  • wait_for
    命令的使用格式是:
ubus wait_for object [...]

等待某个事件;
例如启动netifd后,/etc/init.d/network会wait_for network_interface这个object的add事件;

ubus -t 30 wai_for network.interface
  • monitor
    监听,一般不用

下面以”ubus call”命令为例,来说明ubus client的工作流程。
1. ubus_connect做了三部分工作,a)构造结构体ubus_context,ubux_context表示client端的ubus上下文,包含client注册的object avl tree,client sock,msgbuf;b)创建client unix socket;c)connect to server socket。
2. ubus_lookup_id向ubusd发送消息UBUS_MSG_LOOKUP,查到path对应的object id;ubusd对应的处理函数为ubusd_handle_lookup,ubusd中维护了所有注册过的object的path avl tree,遍历path avl tree进行字符串匹配即可找到对应的object,然后通过ubusd_send_obj将object的UBUS_ATTR_OBJPATH、UBUS_ATTR_OBJID、UBUS_ATTR_OBJTYPE等信息发回给ubus cli,消息类型是UBUS_MSG_DATA。
3. ubus cli端ubus_lookup_id的回调函数是ubus_look_id_cb,所有ubus cli接收到消息后在ubus_lookup_id_cb中解析出来一个id号。
4. ubus_invoke向ubusd发送消息UBUS_MSG_INVOKE,消息中携带了信息UBUS_ATTR_OBJID和UBUS_ATTR_METHOD,ubusd对应UBUS_ATTR_METHOD的处理函数是ubusd_handle_invoke,ubusd根据OBJID找到注册的object,并发UBUS_MSG_INVOKE消息给该client进程,该client进程执行对应的method后,将执行结果发回给ubusd。
5. ubusd将method的执行结果发给ubus cli,ubus cli在回调函数receice_call_result_data将执行结果打印出来。

总体流程如下图所示:
这里写图片描述

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