Embedded SIG | 分布式软总线

openEuler Embedded SIG | 分布式软总线

特性介绍

背景

openEuler秉承着打造“数字化基础设施操作系统”的愿景，为促进与OpenHarmony生态的合作与互通，实现端边领域的互通和协同，首次在嵌入式领域引入分布式软总线技术。

分布式软总线是OpenHarmony社区开源的分布式设备通信基座，为设备之间的互通互联提供统一的分布式协同能力，实现设备无感发现和高效传输。

OpenHarmony主要面向强交互等需求的智能终端、物联网终端和工业终端。openEuler主要面向有高可靠、高性能等需求的服务器、边缘计算、云和嵌入式设备，二者各有侧重。通过以分布式软总线为代表的技术进行生态互通，以期实现“1+1>2”的效果，支撑社区用户开拓更广阔的行业空间。

架构

软总线的主要架构如下：

软总线主体功能分为发现、组网、连接和传输四个基本模块，实现：

• 即插即用：快速便捷发现周边设备。
• 自由流转：各设备间自组网，任意建立业务连接，实现自由通信。
• 高效传输：通过WIFI、蓝牙设备下软硬件协同最大化发挥硬件传输性能。

软总线南向支持标准以太网通信，同时后续可持续拓展WIFI、蓝牙等多种通信方式。并为北向的分布式应用提供统一的API接口，屏蔽底层通信机制。

软总线依赖于设备认证、IPC、日志和系统参数（SN号）等周边模块，嵌入式系统中将这些依赖模块进行了样板性质的替换，以实现软总线基本功能。实际的周边模块功能实现，还需要用户根据实际业务场景进行丰富和替换，以拓展软总线能力。

应用指南

部署示意

软总线支持局域网内多设备部署，设备间通过以太网通信。单设备上分为server和client，二者通过IPC模块进行交互。

注意：

当前IPC模块和SN号等系统参数，嵌入式版本提供的仅为参考模板，还无法支持多节点和多client部署。用户可根据实际业务场景进行IPC模块和SN号系统参数进行功能丰富，以拓展软总线部署能力。

服务端启动

服务端主程序为softbus_server_main，执行该主程序既可拉起软总线服务端。

openeuler ~ # softbus_server_main >log.file &

当服务端被拉起时，会主动通过名为ethX的网络设备进行coap广播，若探测到对端设备存在则会启动自组网。

客户端API

头文件在sdk和initrd中均存放在/usr/include/dsoftbus/下，其中：

1. discovery_service.h：发现模块头文件，支持应用主动探测和发布的API如下：

   API	功能
   PublishService	发布特定服务能力
   UnPublishService	取消发布特定服务能力
   StartDiscovery	订阅/探测特定服务能力
   StopDiscovery	取消订阅特性服务能力

   其中服务能力通过g\_capabilityMap数组定义，用户若新增能力需要自定义修改该数组，并重新编译软总线服务端和客户端程序来生效。

2. softbus_bus_center.h：组网模块头文件，支持获取组网内设备信息API如下：

   API	功能
   GetAllNodeDeviceInfo	获取当前组网内所有节点信息

3. session.h：连接/传输模块头文件，支持创建session和数据传输API如下：

   API	功能
   CreateSessionServer	创建session服务端
   RemoveSessionServer	移除session服务端
   OpenSession	创建到对端的传输连接（同时依赖于本端和对端提前创建的SessionServer）
   CloseSession	断开传输连接
   SendBytes	根据建好的连接ID，进行数据传输。

各API参数详见头文件描述。

应用示例

使用QEMU部署分布式软总线，编写客户端程序，使其能够列出所有发现的设备信息。

1. 编写客户端程序

   编写客户端程序依托于Embedded版本发布的SDK，按如下步骤进行SDK环境使用准备。

   1. 安装SDK

      执行SDK自解压安装脚本

      sh openeuler-glibc-x86_64-openeuler-image-aarch64-qemu-aarch64-toolchain-22.03.sh
      

      根据提示输入工具链的安装路径，默认路径是/opt/openeuler/<openeuler version>/；若不设置，则按默认路径安装；也可以配置相对路径或绝对路径。

      举例如下：

      sh ./openeuler-glibc-x86_64-openeuler-image-armv7a-qemu-arm-toolchain-22.03.sh``
      openEuler embedded(openEuler Embedded Reference Distro) SDK installer version 22.03
      ================================================================
      Enter target directory for SDK (default: /opt/openeuler/22.03): sdk
      You are about to install the SDK to "/usr1/openeuler/sdk". Proceed [Y/n]? y
      Extracting SDK...............................................done
      Setting it up...SDK has been successfully set up and is ready to be used.
      Each time you wish to use the SDK in a new shell session, you need to source the environment setup script e.g.
      . /usr1/openeuler/sdk/environment-setup-armv7a-openeuler-linux-gnueabi
      

   2. 设置SDK环境变量

      前一步执行结束最后已打印source命令，运行即可。

      . /usr1/openeuler/myfiles/sdk/environment-setup-armv7a-openeuler-linux-gnueabi
      

   3. 查看是否安装成功

      运行如下命令，查看是否安装成功、环境设置成功。

      arm-openeuler-linux-gnueabi-gcc -v
      

   接下来编写客户端程序。

   创建一个main.c文件，源码如下：

   #include "dsoftbus/softbus_bus_center.h"
   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   int main(void)
   {
         
       int32_t infoNum = 10;
       NodeBasicInfo **testInfo = malloc(sizeof(NodeBasicInfo *) * infoNum);
       int ret = GetAllNodeDeviceInfo("testClient", testInfo, &infoNum);
       if (ret != 0) {
         
           printf("Get node device info fail.\n");
           return 0;
       }
       printf("Get node num: %d\n", infoNum);
       for (int i = 0; i < infoNum; i++) {
         
           printf("\t networkId: %s, deviceName: %s, deviceTypeId: %d\n",
           testInfo[i]->networkId,
           testInfo[i]->deviceName,
           testInfo[i]->deviceTypeId);
       }
       for (int i = 0; i < infoNum; i++) {
         
           FreeNodeInfo(testInfo[i]);
       }
       free(testInfo);
       testInfo = NULL;
   
       return 0;
   }
   

   创建一个CMakeLists.txt文件，源码如下：

   project(dsoftbus_hello C)
   add_executable(dsoftbus_hello main.c)
   target_link_libraries(dsoftbus_hello dsoftbus_bus_center_service_sdk.z)
   

   编译客户端

   mkdir build
   cd build
   cmake ..
   make
   

   编译完成后会得到dsoftbus_hello。

2. 构建QEMU组网环境

   在host中创建网桥br0

   brctl addbr br0
   

   启动qemu1

   qemu-system-aarch64 -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a57 -nographic -kernel zImage -initrd <openeuler-image-qemu-xxx.cpio.gz> -device virtio-net-device,netdev=tap0,mac=52:54:00:12:34:56 -netdev bridge,id=tap0
   

   注意：

   首次运行如果出现如下错误提示：

   failed to parse default acl file `/usr/local/libexec/../etc/qemu/bridge.conf'
   qemu-system-aarch64: bridge helper failed
   

   则需要向指示的文件添加“allow br0”

   echo "allow br0" > /usr/local/libexec/../etc/qemu/bridge.conf
   

   启动qemu2

   qemu-system-aarch64 -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a57 -nographic -kernel zImage -initrd openeuler-image-qemu-aarch64-20220331025547.rootfs.cpio.gz  -device virtio-net-device,netdev=tap1,mac=52:54:00:12:34:78 -netdev bridge,id=tap1
   

   注意：

   qemu1与qemu2的mac地址需要配置为不同的值。

   配置IP

   配置host的网桥地址

   ifconfig br0 192.168.10.1 up
   

   配置qemu1的网络地址

   ifconfig eth0 192.168.10.2
   

   配置qemu2的网络地址

   ifconfig eth0 192.168.10.3
   

   分别在host、qemu1、qemu2使用ping进行测试，确保qemu1可以ping通qemu2。

3. 启动分布式软总线

   在qemu1和qemu2中启动分布式软总线的服务端

   softbus_server_main >log.file &
   

   将编译好的客户端分发到qemu1和qemu2的根目录中

   scp dsoftbus_hello [email protected]:/
   scp dsoftbus_hello [email protected]:/
   

   分别在qemu1和qemu2的根目录下运行dsoftbus_hello，将得到如下输出：

   qemu1

   [LNN]NodeStateCbCount is 10
   [LNN]BusCenterClientInit init OK!
   [DISC]Init success
   [TRAN]init tcp direct channel success.
   [TRAN]init succ
   [COMM]softbus server register service success!
   
   [COMM]softbus sdk frame init success.
   Get node num: 1
           networkId: 714373d691265f9a736442c01459ba39236642c743a71750bb63eb73cde24f5f, deviceName: UNKNOWN, deviceTypeId: 0
   
   

   qemu2

   [LNN]NodeStateCbCount is 10
   [LNN]BusCenterClientInit init OK!
   [DISC]Init success
   [TRAN]init tcp direct channel success.
   [TRAN]init succ
   [COMM]softbus server register service success!
   
   [COMM]softbus sdk frame init success.
   Get node num: 1
           networkId: eaf591f64bab3c20304ed3d3ff4fe1d878a0fd60bf8c85c96e8a8430d81e4076,deviceName: UNKNOWN, deviceTypeId: 0
   

   qemu1和qemu2分别输出了发现的对方设备的基础信息。

编译指导

编译依托于Embedded版本发布的容器镜像，请参考容器构建指导进行容器环境准备。

容器构建指导链接：https://docs.openeuler.org/zh/docs/22.03_LTS/docs/Embedded/容器构建指导.html

1. 下载脚本所在仓库（例如下载到src/yocto-meta-openeuler目录下）

   git clone https://gitee.com/openeuler/yocto-meta-openeuler.git -b openEuler-22.03-LTS -v src/yocto-meta-openeuler
   

2. 执行下载脚本

   下载最新软总线代码:

   sh src/yocto-meta-openeuler/scripts/download_code.sh dsoftbus
   

   代码默认下载到与yocto-meta-openeuler同级别的路径，如需修改软总线或者其依赖的模块代码可到对应路径下查找dsoftbus/_standard和yocto-embedded-tools仓库进行对应修改。

3. 编译编译脚本

   编译最新软总线代码:

   sh src/yocto-meta-openeuler/scripts/compile.sh dsoftbus
   

   编译工作目录名为dsoftbus/_build，编译生成件目录名为dsoftbus/_output，二者均默认与yocto-meta-openeuler在同级别路径。

限制约束

1. 仅支持局域网下的coap发现。WIFI/BLE等功能在后续版本中持续支持。

2. 目前提供的IPC、SN号等软总线的依赖模块均为样例，仅支持双设备节点部署，client-server一对一部署的能力。期待后续与社区伙伴，根据实际场景共同对这些依赖模块进行实例化。

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