關(guān)鍵字：GoAhead, 嵌入式web服務(wù)器, web應(yīng)用
摘要：詳細(xì)介紹了開源嵌入式web服務(wù)器GoAhead的原理，并結(jié)合具體實(shí)例說明如何利用它構(gòu)建嵌入式web應(yīng)用。
Key words: GoAhead, embedded web server, web application
Abstract: This paper introduces the principle of open source embedded web server GoAhead, and explains how to build embedded web application using GoAhead combined with practical examples.
1 簡(jiǎn)介
廉價(jià)的硬件，功能強(qiáng)大的32操作系統(tǒng)，以及無處不在的因特網(wǎng)，它們一起促成了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和設(shè)備的飛速增長。大量的設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)上，于是人們希望通過一種通用、熟悉、快捷的方式來訪問和控制它們。嵌入式web服務(wù)器正好迎合了這種需求，它們嵌入在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之中，使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器就可以遠(yuǎn)程訪問和控制它們。
然而，并不是所有的web服務(wù)器都可以擔(dān)當(dāng)如此重任，我們需要的是一個(gè)強(qiáng)大，安全，標(biāo)準(zhǔn)的，而且最好是久經(jīng)考驗(yàn)的嵌入式web服務(wù)器。這里將要介紹的GoAhead嵌入式web服務(wù)器能夠滿足所有這些需求，包括西門子，霍尼韋爾，惠普等大型企業(yè)都在使用GoAhead。
2 嵌入式web服務(wù)器的要求
2.1 易于與設(shè)備集成
易于與設(shè)備集成包含兩個(gè)方面的意思，其一是將Web應(yīng)用程序集成到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其二是可以在Web應(yīng)用中輕松訪問硬件功能。由于GoAhead是開放源代碼的，因此這一點(diǎn)不難做到。
2.2 支持將Web頁面存儲(chǔ)在ROM中
許多嵌入式系統(tǒng)并沒有文件系統(tǒng)，因此有必要將web頁面保存到ROM中。GoAhead支持對(duì)web頁面進(jìn)行編譯并將它們鏈接到最終的可執(zhí)行文件中。
2.3 加密和用戶管理
GoAhead服務(wù)器支持使用SSL進(jìn)行數(shù)據(jù)加密和認(rèn)證。同時(shí)，它也支持摘要認(rèn)證機(jī)制，一種總是加密密碼的更安全的認(rèn)證機(jī)制。用戶管理功能允許不同的用戶具有不同級(jí)別的訪問權(quán)限。
除了上述要求之外，是否能夠快速、方便的生成動(dòng)態(tài)頁面是衡量一個(gè)嵌入式web服務(wù)器的重要指標(biāo)。GoAhead提供了多種方法編寫動(dòng)態(tài)頁面，包括asp過程、GoForms過程和embedded JavaScript。GoAhead主要利用asp過程動(dòng)態(tài)獲取系統(tǒng)信息然后顯示在頁面上，GoForms過程則主要用來處理用戶指令，例如控制設(shè)備和修改配置等。下面以一個(gè)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程信息的小型web應(yīng)用程序?yàn)槔?，闡述如何利用GoAhead構(gòu)建嵌入式web應(yīng)用程序，特別是asp和GoForms過程的使用方法。
3 動(dòng)態(tài)頁面支持
在嵌入式設(shè)備中，大部分web頁面都是動(dòng)態(tài)生成的。生成動(dòng)態(tài)頁面的方法主要有兩種，通過C代碼生成HTML標(biāo)簽和在HTML頁面中嵌入表達(dá)式標(biāo)簽。直接通過C代碼生成頁面的優(yōu)點(diǎn)是靈活，但是卻犧牲了友好性，因?yàn)椴坏介_始運(yùn)行程序的最后一刻，你不可能知道這個(gè)頁面看起來會(huì)是個(gè)什么樣子。相比之下，第二種方法更加直觀，你可以使用你所喜歡的工具以所見即所得的方式編輯頁面，在必要的地方添加占位符，運(yùn)行時(shí)它們會(huì)被動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)代替。GoAhead完全支持這兩種方式。
為了方便的創(chuàng)建具有高度交互性的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁，GoAhead提供了asp過程和GoForms過程兩種武器。它們實(shí)際上都與定義在服務(wù)器端的某個(gè)C函數(shù)綁定在一起，只是分工不同，asp過程用來生成顯示在頁面中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，而GoForms過程則用來處理用戶輸入和修改設(shè)置，它們一起構(gòu)成了GoAhead的核心。
3.1 ASP過程
ASP最初用于IIS中，它是微軟開發(fā)的生成動(dòng)態(tài)Web頁面的服務(wù)器端技術(shù)?，F(xiàn)在已經(jīng)被移植到包括GoAhead的各種平臺(tái)中，使用ASP的網(wǎng)頁的后綴一般為“.asp”。為了在Web頁面中嵌入ASP腳本，只需使用特殊的標(biāo)簽“<%” 和 “%>”將腳本包裹起來。之所以使用ASP標(biāo)簽?zāi)康氖菫榱讼蛴脩麸@示動(dòng)態(tài)內(nèi)容，例如系統(tǒng)進(jìn)程信息等。因?yàn)閯?dòng)態(tài)內(nèi)容實(shí)際上是在執(zhí)行特定的C函數(shù)生成的，所以需要將web頁面中的ASP標(biāo)簽與特定的C函數(shù)聯(lián)系在一起。一般，整個(gè)過程大致可以分成以下三個(gè)步驟：
1. 設(shè)計(jì)web頁面，動(dòng)態(tài)內(nèi)容使用特定的asp過程名替代，也稱其為一個(gè)占位符。
2. 在某個(gè).c文件中定義與asp過程對(duì)應(yīng)的C函數(shù)
3. 在main.c文件中的initWebs函數(shù)中使用websAspDefine注冊(cè)asp過程
以清單1中的<% UpdateProcInfor(); %>標(biāo)簽為例，此標(biāo)簽的目的是為了顯示系統(tǒng)當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程的信息。獲取進(jìn)程信息實(shí)際上是由位于ui.c中的UpdateProcInfo函數(shù)完成的，詳見清單2，它負(fù)責(zé)獲取系統(tǒng)進(jìn)程信息，并格式化為HTML輸出。清單3中的websAspDefine函數(shù)將<% UpdateProcInfor(); %>標(biāo)簽與UpdateProcInfo函數(shù)關(guān)聯(lián)起來，這樣當(dāng)GoAhead解析home.asp頁面遇到<% UpdateProcInfor(); %>標(biāo)簽時(shí)，控制權(quán)就會(huì)跳轉(zhuǎn)到UpdateProcInfor()函數(shù)，在輸出以HTML格式表示的進(jìn)程信息后，控制權(quán)轉(zhuǎn)交給GoAhead繼續(xù)解析home.asp頁面。
注意：asp過程必須符合原型：int AspProcName (int ejid, webs_t wp, int argc, chart_t **argv);
其中，ejid參數(shù)作為JavaScript解釋器句柄可以用來調(diào)用JavaScript相關(guān)函數(shù)，例如ejGetVar和ejSetResult。wp參數(shù)作為瀏覽器連接的句柄，可以用來調(diào)用很多有用的GoAhead服務(wù)器函數(shù)，例如用來輸出HTML語句的websWrite等。argc和argv包含傳遞給asp過程的實(shí)參的個(gè)數(shù)和內(nèi)容。
//清單1：home.asp（省略了其它無關(guān)的部分，細(xì)節(jié)請(qǐng)參考附帶源代碼）
<html>
<head>
<% WriteMetaElement(); %>
</head>
…
<form action="/goform/UpdateConfig" method="post">
<input type="text" name="interval" value="" size="7" />
<input type="submit" name="ok" value="Update" />
<input type="reset" name="cancel" value="Reset" />
</form>
<% UpdateProcInfo(); %>
</html>
//清單2：ui.c
#include "ui.h"
#include "..\webs.h"
//以HTML格式輸出系統(tǒng)當(dāng)前進(jìn)程信息
int UpdateProcInfo(int ejid, webs_t wp, int argc, char_t *argv)
{
return WriteProcPage(wp);
}
//根據(jù)用戶輸入改變刷新間隔時(shí)間設(shè)置
void UpdateConfig(webs_t wp, char_t *path, char_t *query)
{
int tmpInterval=_ttoi(websGetVar(wp, L"interval", L"-1"));
if(tmpInterval>3)
{
s_interval=tmpInterval;
}
websRedirect(wp, L"home.asp");
}
//清單3：main.c文件中的initWebs()函數(shù)
#include "ui.h"
//關(guān)聯(lián)asp標(biāo)簽和C函數(shù)名字
websAspDefine(T("UpdateProcInfo"), UpdateProcInfo);
websAspDefine(T("WriteMetaElement"), WriteMetaElement);
//關(guān)聯(lián)GoForms標(biāo)簽和C函數(shù)名字
websFormDefine(T("UpdateConfig"), UpdateConfig);
3.2 GoForms過程
GoAhead實(shí)現(xiàn)了稱為GoForms的標(biāo)準(zhǔn)的通用網(wǎng)關(guān)接口（CGI）處理用戶提交的表單。與傳統(tǒng)的CGI方法不同，GoForms過程不是為每個(gè)瀏覽器連接都創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程，而是通過與GoAhead服務(wù)器共享地址空間，于是可以直接訪問全部的請(qǐng)求上下文。GoForms處理器可以自動(dòng)解析和訪問所有的POST和查詢數(shù)據(jù)，它也提供了一組API可以輕松訪問CGI變量。
GoForms過程與ASP過程不同，它主要用來響應(yīng)用戶輸入以更新系統(tǒng)設(shè)置或者執(zhí)行特定的動(dòng)作。在GoAhead中，GoForms實(shí)現(xiàn)為一個(gè)URL處理器，它會(huì)解釋以"/goform"開始的URLs。緊跟著"goform"之后的字符串定義了表單名字和用戶請(qǐng)求的細(xì)節(jié)。例如：“/goform/ UpdateConfig?interval=5”這個(gè)請(qǐng)求表示調(diào)用GoForms過程" UpdateConfig "，GoForms變量interval表示用戶設(shè)置的新刷新間隔時(shí)間。GoAhead對(duì)ASP過程和GoForms過程的處理十分類似，只是GoForms過程通過websFormDefine函數(shù)調(diào)用進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并且必須遵守原型“void GoFormsProcName(webs_t wp, char_t *path, char_t *query);”。完整的GoForms過程示例請(qǐng)參考列表1-3中的用來處理用戶請(qǐng)求的UpdateConfig過程。
3.3 ROM化網(wǎng)頁
對(duì)于具有文件系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)來說，可以將web應(yīng)用中用到的各種資源，例如html文件、圖片、css文件以及exe文件直接以文件的形式保存起來。除此以外還存在大量的不具備文件系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)，此時(shí)可以利用GoAhead的ROM化功能將所有資源集成到可執(zhí)行文件中。首先在E:\GoAhead目錄下創(chuàng)建一個(gè)files.txt文件，將web應(yīng)用中使用到的所有資源及其路徑都保存在這個(gè)文件中，如清單4所示：
//清單4：files.txt文件
E:\GoAhead\home.asp
E:\GoAhead\graphics\topbar.gif
E:\GoAhead\style\base.css
然后構(gòu)建webcomp工程生成webcomp.exe。在命令行中輸入命令“webcomp E:\GoAhead files.txt >webrom.c”，此命令的目的是依次將files.txt中的每個(gè)資源文件都轉(zhuǎn)換為一個(gè)unsigned char數(shù)組，并將這些數(shù)組添加到自動(dòng)生成的webrom.c源文件中。最后，只需在webs工程中定義宏WEBS_PAGE_ROM以使能ROM化網(wǎng)頁功能，同時(shí)使用生成的webrom.c替換webs工程中的原始webrom.c，重新構(gòu)建webs工程，這樣在生成的webs.exe中就包含了運(yùn)行web應(yīng)用所需的全部資源，大大簡(jiǎn)化了部署過程。
3.4 測(cè)試web應(yīng)用程序
運(yùn)行webs.exe啟動(dòng)GoAhead web服務(wù)器，打開瀏覽器在地址欄輸入http://localhost。默認(rèn)情況下會(huì)自動(dòng)打開home.asp頁面，如圖1所示。
圖1 GoAhead服務(wù)器測(cè)試頁面
4 結(jié)語
GoAhead已經(jīng)被成功的移植到HP-UX, Windows CE, pSOS, QNX, IRIX, uCOS, eCOS, chorus 和 RTEMS等眾多操作系統(tǒng)中。本文之所以使用Windows平臺(tái)上GoAhead移植為例進(jìn)行說明，一方面每個(gè)讀者都可以運(yùn)行附帶的源代碼親自進(jìn)行試驗(yàn)以加深印象，另一方面也可以省略復(fù)雜的平臺(tái)介紹，從而重點(diǎn)掌握GoAhead本身的功能與特點(diǎn)。
筆者在利用GoAhead構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控等嵌入式web應(yīng)用的過程中，發(fā)現(xiàn)有必要對(duì)GoAhead特有的一些編程技巧加以說明以少走彎路。GoAhead定義了宏T(x)，可以根據(jù)是否定義了宏UNICODE使字符串在Unicode和ANSI之間自由切換。當(dāng)使用websWrite函數(shù)輸出HTML語句時(shí)，請(qǐng)使用<br />而不是\n輸出換行符。GoAhead中的一些選項(xiàng)，例如默認(rèn)頁、端口號(hào)和重試次數(shù)等，都可以進(jìn)行配置以適應(yīng)自己的應(yīng)用程序。另外如果希望為用戶提供更加豐富的用戶體驗(yàn)，可以考慮使用Java Applet技術(shù)。
5 參考文獻(xiàn)
1. Anthony J. Massa. Integrating GoAhead WebServer & eCos: Web-based remote management for small systems, http://www.ddj.com/mobile/184405201.
2. GoAhead Overview. http://www.goahead.com/products/webserver/default.aspx
3. Functionality Overview of an Open Source Embedded Web Server. http://data.goahead.com/webserver/WebServer2.1wp5-00.doc