uClinux下動(dòng)態(tài)Web技術(shù)的實(shí)現方法
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關(guān)鍵詞：uClinux 動(dòng)態(tài)Web技術(shù) CGI（通用網(wǎng)關(guān)接口） Web Server
隨著(zhù)計算機技術(shù)發(fā)展，嵌入式系統已成為計算機領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分。所謂嵌入式系統，是以應用中為心，以計算機技術(shù)為基礎，軟件硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。它具有計算機的功能，但又不稱(chēng)為計算機，包括機頂盒、微波爐、電梯、數控系統、醫療儀器等。
當今的信息時(shí)代，是一個(gè)構筑在網(wǎng)絡(luò )基礎之睥時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到了人們工作和生活的各個(gè)角落。嵌入式Internet是近幾年發(fā)展起來(lái)一項新興概念和技術(shù)，不僅通過(guò)PC機能上網(wǎng)，通過(guò)各種各樣的嵌入式設備也能上網(wǎng)，使用瀏覽Web已經(jīng)成為現代人的習慣。21世紀的電子信息產(chǎn)品，如果不能適應這個(gè)發(fā)展的方向和要求，將很難有強勁的競爭力。而目前正在開(kāi)發(fā)的嵌入式系統中，49%的項目選擇Linux作為嵌入式操作系統，因此對uClinux操作系統下嵌入式Web技術(shù)的研究具有較高的現實(shí)意義，本文就此作些討論。
1 uClinux嵌入式操作系統
Linux是一種優(yōu)秀的自由軟件。由于源代碼公開(kāi)，功能強大，具有良好的網(wǎng)絡(luò )支持，又易于睛，近幾年成為了最有潛力的嵌入式操作系統。UClinux是一個(gè)完全符合GNU/GPL（通用公共許可證）公約的項目和完全開(kāi)發(fā)代碼。它是標準Linux的一個(gè)分支，現在由Lineo公司支持維護。它專(zhuān)門(mén)針對沒(méi)有MMU的CPU，并且為嵌放式系統做了許多小型化的工作?，F在已經(jīng)成為使用uClinux的安例包括：基于ColdFire的CISCO 2500/3000/4000路由器；基于A(yíng)RM7TDMI的Aplio公司的voice-over-IP電話(huà)；Axis公司的AXIS2001網(wǎng)絡(luò )數碼相機；Adomo公司的機頂盒以及各種開(kāi)發(fā)板。
UClinux經(jīng)過(guò)對標準Linux內核的改動(dòng)，形成了一個(gè)高度優(yōu)化的、代碼緊湊的嵌入式Linux，雖然它的體積很小，但uClinux仍然保留了Linux的大多數的優(yōu)點(diǎn)：穩定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò )功能、對各種文件系統完備的支持，以及標準豐富的API。它的主要特征如下：①通用Linux API；②內核體積小于512KB，內核加上文件系統小于900KB；③完整體積小于512KB，內核加上文件系統小于900KB；④支持其它大量網(wǎng)絡(luò )協(xié)議；⑤支持各種文件系統，包括NFS、ext2、romfs and JFFS、MS-DOS和FAT16；⑥支持各種典型的處理器構架，包括ARM、PowerPC、X86等。
2 基于uClinux的動(dòng)態(tài)Web實(shí)現技術(shù)
2.1 uClinux下Web Server的實(shí)現
uClinux下，主要有三個(gè)Web Server：httpd、thttpd和Boa。Httpd是最簡(jiǎn)單的一個(gè)Web Server，它的功能最弱，不支持認證，不支持CGI。Thttpd和Boa都支持認證、CGI等，功能都比較全。為了實(shí)現動(dòng)態(tài)Web技術(shù)，這里我們選擇實(shí)現一個(gè)支持CGI的、非常適合于嵌入式系統的Boa Web Server。
Boa是一個(gè)單任務(wù)的http服務(wù)器，源代碼開(kāi)放、性能高。目前，uClinux的代碼中已經(jīng)包含boa的源代碼，在uClinux下實(shí)現Boa，需要對Boa做一些配置和修改。這主要通過(guò)對boa.conf和mime.types文件進(jìn)行修改來(lái)實(shí)現，需要改動(dòng)的配置有以下幾項。
（1）建目錄
由于uClinux默認的根文件系統romfs是只讀的，不能用mkdir等命令來(lái)新建目錄，故應在編譯內核前先建好要用到的目錄，這通過(guò)修改/uclinux-samsung/vendors/Samsung/4510b/makefile文件來(lái)實(shí)現。在ROMFS_DIRS=bin dev etc home lib mnt proc usr var的后邊增加home/web home/web/cgi-bin，這樣修改后編譯內核，編譯好的根文件系統romfs中就包含這些目錄了。
（2）指定Web服務(wù)器的根目錄路徑（SERVER_ROOT）
進(jìn)入/uclinux-samsung/user/boa/src/目錄，通過(guò)修改define.h文件中#define ERVER_ROOT“/home”語(yǔ)句 來(lái)指定SERVER_ROOT。另外，還可以通過(guò)命令行來(lái)指定，例如：boa-c/home/。而且命令行 指定的SERVER_ROOT可以覆蓋define.h文件所指定的。
（3）修改boa.conf文件
在./uclinux-samsung/user/boa/src/boa.conf里修改：
*將user obody
Group ogroup
改為User 0
Group 0;
*將DocumentRoot/var/www
改為DocumentRoot/home/web,這樣web服務(wù)器的文檔根目錄為/home/web；
*將MimeTypes/etc/mime.types
改為MimeTypes/home/web/mime.types；
定義默認首頁(yè)和CGI程序所在目錄，即
DirectoryIndex index.html
ScriptAlias/cgi-bin//home/web/cgi-bin/
這樣指定后，.index.htm為遠程瀏覽客戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)Web Server所看到的首頁(yè)默認值，用C編寫(xiě)的CGI程序編譯成二進(jìn)制文件，放到/cgi-bin/目錄下，CGI程序能被正確地執行。
Boa.conf文件和mime.types文件必須放到Web服務(wù)器根目錄下，所以把修改后的bao.conf和mime.types拷貝到“./uclinux-samsung/romfs/home/”目錄下。然后在/uclinux-samsung/Vendors/Samsung/4510b/inittab里修改，在：inet:unknown:/bin/inetd后加入：boa:unknown:/bin/boac/home。
配置過(guò)程后，重新編譯內核，編譯時(shí)選中Boa選項。把編譯好的內核下載到開(kāi)發(fā) 板，啟動(dòng)uClinux，完成IP配置，啟動(dòng)Boa Web Server，然后就可以通過(guò)IE訪(fǎng)問(wèn)你的網(wǎng)頁(yè)了。如果想啟動(dòng)uClinux時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)Boa Web Server，可以修改rc文件，進(jìn)入uclinux-samsung/vendors/Samsung/4510B目錄，在運行腳本rc中增加兩行：
ifconfig eth202.196.9.197up
boa-c /home/
修改后重新編譯內核，再下載到開(kāi)發(fā)板運行。運行uClinux后，不需要配置就可以直接通過(guò)IE來(lái)訪(fǎng)問(wèn)你的網(wǎng)頁(yè)了。
2.2 uClinux下實(shí)現動(dòng)態(tài)Web頁(yè)面的CGI技術(shù)
到目前為止，實(shí)現動(dòng)態(tài)Web頁(yè)面有4種技術(shù)可供選擇：CGI（Common Gateway Interface）、ASP（Active X ServerPage）、ASP（Active XServerPage）、PHP（Personal Home Page）和JSP（Java Server Page）。在uClinux下如果要實(shí)現動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)，只能采用CGI，因此目前uClinux還不支持ASP、PHP等動(dòng)態(tài)Web頁(yè)面技術(shù)。
CGI（通用網(wǎng)關(guān)接口）提供Web服務(wù)器一個(gè)執行外部程序的通道，這種服務(wù)端技術(shù)使得瀏覽器和服務(wù)器之間具有交互性。CGI程序屬于一個(gè)外部程序，需要編譯成可執行文件，以便在服務(wù)端運行，其應用程序結構如圖1所示。瀏覽器將用戶(hù)輸入的數據送到Web服務(wù)器，Web服務(wù)器將數據使用STDIN送給CGI程序，在執行CGI程序后，可能會(huì )訪(fǎng)問(wèn)存儲數據的一些文檔，最后使用STDOUT輸出HTML形式的結構文件，經(jīng)Web服務(wù)器送回瀏覽器顯示給用戶(hù)。
CGI程序可以用任何程序設計語(yǔ)言編寫(xiě)，如Shell腳本語(yǔ)言、Perl、Fortran、Pascal、C語(yǔ)言等。但目前uClinux不支持Perl、Fortran等語(yǔ)言，而且C語(yǔ)言在平臺無(wú)關(guān)性上表示不錯，所以我們選擇用C來(lái)編寫(xiě)CGI程序。另外，uClinux也不支持數據庫，所以需要保存的數據只能保存到文件中，CGI查詢(xún)數據時(shí)也是查詢(xún)這些文件，而不是訪(fǎng)問(wèn)數據庫。
2.3 uClinux下動(dòng)態(tài)Web頁(yè)面的實(shí)現
下面通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明如何實(shí)現uClinux下的動(dòng)態(tài)Web頁(yè)面技術(shù)。此例子的目的是使用戶(hù)能夠通過(guò)Web頁(yè)面內嵌表單提交數據，并能把用戶(hù)提交的數據通過(guò)Web瀏覽器正確地返回給用戶(hù)。實(shí)現動(dòng)態(tài)Web頁(yè)面的第一步是用HTML語(yǔ)言編寫(xiě)Web頁(yè)及內建表單。編寫(xiě)Web頁(yè)面時(shí)，要由ACTION屬性來(lái)指定相關(guān)的CGI程序，如ACTION=cgi-bin/demo；由MOTHOD屬性來(lái)指明所用的提交數據的方法，即MOTHOD=POST（GET）。本人編寫(xiě)的Web頁(yè)面在瀏覽器中的顯示如圖2所示。
實(shí)現動(dòng)態(tài)Web頁(yè)面的第二步是用C編寫(xiě)CGI程序，CGI程序分為以下幾部分：①根據POST方法或GET方法從提交的表單中接收數據；②URL編碼的解碼；③用printf（）函數來(lái)產(chǎn)生HTML源代碼，并將經(jīng)過(guò)解碼后的數據正確地返回給瀏覽器。包括demo.c、cgivars.h和cgivars.c三個(gè)文件。將編寫(xiě)好的CGI程序編譯成二進(jìn)制文件放在cgi-bin/目錄下，CGI程序能被正確地執行，最終CGI程序對上述表單數據的處理結果如圖3所示。
圖3 CGI程序處理結果
URL編碼的解碼過(guò)程較為復雜，URL編碼的規則下：①變量之間用“”分開(kāi)；②變量與其對應值之間用"="連接；③空格符用"+"代替；④特殊意義的字符用%接相應的十六進(jìn)制ASCII碼代替。解碼即為編碼的逆過(guò)程。在程序中，對于從表單中提取過(guò)來(lái)的postinput[i]中的數據，當發(fā)現字符為“+”時(shí)，將它轉換成空格；當發(fā)現字符為“”時(shí)，意味著(zhù)個(gè)名字/值對的結束，在此處將字符中切成幾個(gè)字符串；當再現字符為“=”時(shí)，意味著(zhù)一個(gè)名字/值對的名字部分的結束，在此再將名字/值對分開(kāi)。最后通過(guò)調用unescape_url(char *url)子函數將十六進(jìn)制ASCII碼值表示的特殊字符轉換成相應的ASCII字符。
結語(yǔ)
用本文所提供的方法實(shí)現的動(dòng)態(tài)Web Server通用性強，能夠在嵌入式平臺上高效率地運行，有著(zhù)廣泛的應用前景。
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