【OpenAirInterface5g】ITTI消息收发机制

1. 简述

OAI各个模块拥有自己的消息队列，当其他模块需要向该模块发送消息时，只需将封装好的message压入对端模块队列，本模块进行消息接收时，从本模块队列依次取出message，进行解析。

OAI模块比较多，消息收发统一调用itti模块接口函数来进行，通过函数解析来了解OAI的消息收发机制。

2. 模块消息接收循环

  while (1) {
    // Wait for a message
    itti_receive_msg(TASK_RRC_GNB, &msg_p);
    msg_name_p = ITTI_MSG_NAME(msg_p);
    instance = ITTI_MSG_DESTINATION_INSTANCE(msg_p);
    switch (ITTI_MSG_ID(msg_p)) {
     	case NR_RRC_MAC_CCCH_DATA_IND:
     		  ......
     	      nr_rrc_gNB_decode_ccch(&ctxt,
                             (uint8_t *)NR_RRC_MAC_CCCH_DATA_IND(msg_p).sdu,
                             NR_RRC_MAC_CCCH_DATA_IND(msg_p).sdu_size,
                             NR_RRC_MAC_CCCH_DATA_IND(msg_p).du_to_cu_rrc_container,
                             NR_RRC_MAC_CCCH_DATA_IND(msg_p).CC_id);
     	break;
     	......
    }
 }
     

上面是RRC模块主线程函数的消息接收代码，由于代码比较长，下面switch处理就不全部列出来了，OAI其他模块都一样，均使用while(1)来循环接收消息

itti_receive_msg(TASK_RRC_GNB, &msg_p)：负责接收消息，下面会进行介绍

ITTI_MSG_NAME(msg_p)：解析获取消息名称

  #define ITTI_MSG_NAME(mSGpTR)        itti_get_message_name(ITTI_MSG_ID(mSGpTR))
	  
  const char *itti_get_message_name(MessagesIds message_id) {
    return messages_info[message_id].name;
  }

ITTI_MSG_DESTINATION_INSTANCE(msg_p)：目前没发现用途

ITTI_MSG_ID(msg_p)：解析获取消息ID，通过消息ID来判断该消息应进入哪一种处理流程。

  #define ITTI_MSG_ID(mSGpTR)                 ((mSGpTR)->ittiMsgHeader.messageId)

3. itti消息接收

  void itti_receive_msg(task_id_t task_id, MessageDef **received_msg) {
    // Reception of one message, blocking caller
    task_list_t *t=tasks[task_id];
    pthread_mutex_lock(&t->queue_cond_lock);

    // Weird condition to deal with crap legacy itti interface
    if ( t->nb_fd_epoll == 1 ) {
      while (t->message_queue.empty()) {
        itti_get_events_locked(task_id, &t->events);
        pthread_mutex_lock(&t->queue_cond_lock);
      }
    } else {
      if (t->message_queue.empty()) {
        itti_get_events_locked(task_id, &t->events);
        pthread_mutex_lock(&t->queue_cond_lock);
      }
    }

    // Legacy design: we return even if we have no message
    // in this case, *received_msg is NULL
    if (t->message_queue.empty()) {
      *received_msg=NULL;
      LOG_D(TMR,"task %s received even from other fd (total fds: %d), returning msg NULL\n",t->admin.name, t->nb_fd_epoll);
    } else {
      *received_msg=t->message_queue.back();
      t->message_queue.pop_back();
      LOG_D(TMR,"task %s received a message\n",t->admin.name);
    }

    pthread_mutex_unlock (&t->queue_cond_lock);
  }

入参

task_id：实体id，也就是模块id，OAI将MAC,RLC,PDCP,RRC等模块进行了编号，在使用时根据索引号可快速确认当前操作属于哪个模块；

received_msg：消息指针，这里传入的是地址，从队列取出的消息放入该段内存

函数内部

tasks[task_id]：这里上篇已经提及，每一个模块实体都有一个task list，实体的各种属性存放于tasks中；

pthread_mutex_lock(&t->queue_cond_lock)：线程锁，在同一时间可能有多个模块向该模块队列发送消息，同时本模块也在取消息，为保证数据安全，读写操作需要加锁

itti_get_events_locked(task_id, &t->events)：如果模块队列是空的，去处理残留的定时器

*received_msg=NULL：队列为空，将received_msg置空

*received_msg=t->message_queue.back()：取出实体队列中最后一条消息，置给received_msg，这就是这一次消息接收所获得的数据。

t->message_queue.pop_back()：删除队尾元素，队列长度-1

pthread_mutex_unlock (&t->queue_cond_lock)：接收完毕，进行解锁

4. itti消息发送

模块在发送消息时调用itti_send_msg_to_task()进行发送，该函数比较简单，就不作说明，看一下它所调用的itti_send_msg_to_task()。

  static inline int itti_send_msg_to_task(task_id_t destination_task_id, instance_t destinationInstance, MessageDef *message) {
    task_list_t *t=tasks[destination_task_id];
    message->ittiMsgHeader.destinationTaskId = destination_task_id;
    message->ittiMsgHeader.destinationInstance = destinationInstance;
    message->ittiMsgHeader.lte_time.frame = 0;
    message->ittiMsgHeader.lte_time.slot = 0;
    int message_id = message->ittiMsgHeader.messageId;
    size_t s=t->message_queue.size();

    if ( s > t->admin.queue_size )
      LOG_E(TMR,"Queue for %s task contains %ld messages\n", itti_get_task_name(destination_task_id), s );

    if ( s > 50 )
      LOG_I(TMR,"Queue for %s task size: %ld\n",itti_get_task_name(destination_task_id), s+1);

    t->message_queue.insert(t->message_queue.begin(), message);
    eventfd_t sem_counter = 1;
    AssertFatal ( sizeof(sem_counter) == write(t->sem_fd, &sem_counter, sizeof(sem_counter)), "");
    LOG_D(TMR,"sent messages id=%d to %s\n",message_id, t->admin.name);
    return 0;
  }

入参

destination_task_id：目标模块ID，指示message发往哪个模块实体

destinationInstance：目前没发现用途

message：需要发送的消息体

函数内部

当s > t->admin.queue_size时，给出报错，s为模块消息队列实际的元素个数，t->admin.queue_size为模块对队列元素的使用计数，前者比后者大，证明消息收发不对称。本意是好的，但实际OAI虽然定义了admin.queue_size，但并没有在程序中用到。

t->message_queue.insert(t->message_queue.begin(), message)：将message插入到该模块队列的message_queue.begin()前，begin为头部元素，即将message插入队首。