基于Web的嵌入式設備管理

摘要：討論了嵌入式系統中用Wind Web Server進(jìn)行設備管理接口的開(kāi)發(fā)，敘述了系統的結構和開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)，介紹在A(yíng)DSL匯接設備中的應用實(shí)例。 關(guān)鍵詞：嵌入式系統 Wind Web Server 設備管理 隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )硬件、軟件的迅猛發(fā)展，嵌入式系統被廣泛應用到工作和生活的各個(gè)領(lǐng)域中，如何對這些設備進(jìn)行管理成為嵌入式系統軟件開(kāi)發(fā)中的一個(gè)重要方面。用戶(hù)只有通過(guò)設備所提供的管理接口對共進(jìn)行配置、管理和監控，因些管理接易用程度和效率成為衡量設備優(yōu)劣的重要標準之一。在嵌入式設備中加入HTTP服務(wù)能將其轉化成Web Server，可以向Internet或內部網(wǎng)提供基于Web的圖形化管理接口，用戶(hù)可以使用瀏覽器作為接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)嵌入式設備。這樣不僅使設備的易用性大大提高，而且可以省去專(zhuān)用管理軟件，從而方便地進(jìn)行統一管理。 1 Wind Web Server介紹 VxWorks是WindRiver公司開(kāi)發(fā)的具有工業(yè)體體育場(chǎng)地位的高位能實(shí)時(shí)操作系統內核，它是一個(gè)運行在目標機上的高性能、可裁減的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，具有先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )功能，支持市面上逾90%的處理器。該公司的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧產(chǎn)品Wind Web Server提供了功能強大的基于Web方式的網(wǎng)絡(luò )管理系統，可以無(wú)縫地集成到任何基于VxWorks的嵌入式應用中。 Wind Web Server具有以下特性： %26;#183;完全支持HTTP 1.1標準 %26;#183;不需要文件系統 %26;#183;支持Java Applets、圖像文件、聲音文件等 %26;#183;可通過(guò)標記支持SSI %26;#183;URL處理可定制 %26;#183;靈活配置的模塊結構 %26;#183;腳本?。?～40KB） %26;#183;支持用戶(hù)/用戶(hù)組/密碼認證 %26;#183;有IP過(guò)濾機制 %26;#183;支持CGI %26;#183;可記錄日志 %26;#183;支持別名 %26;#183;支持服務(wù)器推送（Server push）技術(shù)。 Wind Web Server采用模塊設計，可以方便地進(jìn)行裁剪以滿(mǎn)足應用的特殊要求。根據配置，Wind Web Server需要7～40KB的內存。在嵌入式系統中硬件資源寶貴，有時(shí)并不需要文件系統。Wind Web Server提供了一個(gè)工具Pagepack，可以在編譯和連接時(shí)將Web內容放在程序代碼中，從而可以存儲在ROM中。 2 Wind Web Server結構 嵌入式系統的使用的資源是受限的，在許多飛速下甚至沒(méi)有外部存儲系統，這一點(diǎn)要求嵌入式系統的Web服務(wù)器與UNIX和Windows平臺上的Web服務(wù)器有很大不同。Wind Web Server采用模塊化和可伸縮的系統結構，允許用戶(hù)進(jìn)行裁剪以滿(mǎn)足資源的不同限制。Wind Web Server的結構如圖1所示。 Wind Web Server由以下關(guān)鍵部分組成： %26;#183;Web服務(wù)器核心 %26;#183;HTTP請求處理模塊（RPM） %26;#183;RPM調度程序 %26;#183;服務(wù)器端符號表 %26;#183;API函數 2.1 Web服務(wù)器核心和RPM調度程序 Web服務(wù)器核心作為一個(gè)任務(wù)運行在目標系統中。提供網(wǎng)絡(luò )服務(wù)綁定、Socket函數調用和初始化參數的設置等。RPM調度程序決定怎樣響應HTTP請求，即決定了HTTP請求的地址和RPM的對應關(guān)系。 2.2 HTTP請求處理模塊（RPM） HTTP請求處理模塊分為兩大類(lèi)：系統RPM和用戶(hù)RPM。其中系統RPM執行HTTP請求的基本處理，包括：記錄日志、處理別名與MIME頭、IP地址檢查、密碼驗證和訪(fǎng)問(wèn)限制。而用戶(hù)RPM處理具體的頁(yè)面請求，包括：文件系統RPM、SSI（Server Side Include）RPM、CGI PRM、用戶(hù)函數調用RPM、服務(wù)器推送RPM等。另外用戶(hù)可以使用自定義RPM完成一些特殊的處理過(guò)程。 2.3 服務(wù)器端符號表 Wind Web Server主要通過(guò)符號表來(lái)支持Web存取目標機中的變量，每個(gè)符號表包含如下屬性： %26;#183;Address 內存地址 %26;#183;Name 名稱(chēng) %26;#183;Descrip 描述 %26;#183;Type 數據類(lèi)型 %26;#183;Num Elems 變量個(gè)數 %26;#183;GET Routine 讀加調函數 %26;#183;GET Param 調回調數數的參數 %26;#183;SET Routine 寫(xiě)回調函數 %26;#183;SET Param 寫(xiě)回調函數的參數 %26;#183;Access ID 變量的訪(fǎng)問(wèn)控制 將網(wǎng)頁(yè)請求和符號表聯(lián)系起來(lái)的方法有兩種：擴展SSI和服務(wù)器推送。 （1）擴展SSI的實(shí)現 可以在HTML網(wǎng)頁(yè)中使用標記，每個(gè)標記都與存在于Wind Web Server符號表中的一個(gè)讀或寫(xiě)回調函數相對應。當網(wǎng)頁(yè)為Wind Web Server請求時(shí)，包含變量值等動(dòng)態(tài)信息的讀或寫(xiě)回調函數輸出替代了網(wǎng)頁(yè)上的標記，從而動(dòng)態(tài)顯示或提交數據內容。這項技術(shù)同時(shí)提高了在HTML頁(yè)中處理表單的能力。傳統的Web Server只能處理事先確定的缺省的表單元素，在Wind Web Server，實(shí)際值可以從符號表中得以，然后在HTML頁(yè)被提交到客戶(hù)端前插入到表單中。Wind Web Server還提供了一個(gè)工具formpack，用于在包含表單的普通網(wǎng)頁(yè)中加入標記。 Wind Web Server中已經(jīng)包含標準的SSI實(shí)現，如輸入框、下拉列表、復選框等。另外，用戶(hù)可以加入自定義的SSI函數以處理特定的HTTP請求。 （2）服務(wù)器推送的實(shí)現 HTTP是一種請求響應協(xié)議，如果要對服務(wù)器端進(jìn)行持續的監控，必須不斷地發(fā)送請求刷新頁(yè)面，這將大大加重服務(wù)器的負擔。Wind Web Server能夠使用內嵌的Linve Control模塊在頁(yè)面中的Java applet與服務(wù)器端的符號表之間建立一條持續的交線(xiàn)鏈路，使服務(wù)器端符號表變量的改變無(wú)需客戶(hù)端請求而直接對客戶(hù)端發(fā)布，從而實(shí)現了服務(wù)器推送的目的。 2.4 HTTP請求處理過(guò)程 一個(gè)典型的HTTP請求處理包含以下步驟： （1）接收到HTTP請求后，服務(wù)器取出包含目的URL的請求地字符串，將其存入描述HTTP請求的數據結構中； （2）如果該請求是頁(yè)面提交，即如下形式：http://target/xxx.xxx.htm？para1=xxx%26;amp;para2=xxx，則將提交參數存入環(huán)境變量QUERY_STRING中。 （3）調用所有已配置的系統RPM，如果返回正確，則繼續； （4）調用頁(yè)面對應的用戶(hù)PRM，如果該頁(yè)面中包含SSI標記，則調用SSI RPM； （5）查找標記，例如：則調用標準SSI函數ShowValue（）對符號表中的變量usersymbol進(jìn)行處理，然后將得到的變量值插入要返回的HTML頁(yè)面中，傳送至客戶(hù)端。 3 并發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù) 3.1 自定義用戶(hù)RPM 通過(guò)調用函數httpRomConfAdd(HTTP_M_GET,"/user_rpm/"User_rpm),把形如http://x.x.x.x/user_rpm/*.htm?para1=xxx%26;amp;para2=xxx的請求用函數框架如下： short User_rpm(HTTP_REQ_ID reqId{ char* para; httpStatusSet (reqId,HTTP_OK); httpHeaderGenerate (reqId); /*產(chǎn)生THHP頭*/ para=httpGetEnv(reqId,"QUERY_STRING"); /*得到輸入參數*/ …… /*處理輸入參數及準備輸出結果*/ httpStringPut (reqId,"..."); /*開(kāi)始輸出*/ …… /*輸出全部HTML語(yǔ)句*/ httpStringPut(reqId,"...")； /*結束輸出*/ return(RPM_DONE); } 3.2 自定義SSI處理函數 通過(guò)調用函數httpSsiFnConfAdd（"user ssi",User_ssi）建立自定義SSI處理函數User_ssi。當而面中包含如下標記時(shí)：，服務(wù)器將調用函數User_ssi（參數為para），并將輸入插到準備返回的HTTP頁(yè)面中。函數User_rpm的實(shí)實(shí)框架如下： short User_ssi(HTTP_REQ_ID redid,char * szArg){ char *para; parg=szArg; /*得到輸入參數*/ …… /*處理輸入參數及準備輸出結果*/ httpStringPut (reqId,"…")； /*輸出全部HTML語(yǔ)句*/ return(HTTP_OK); } 3.3 et Java applet實(shí)現服務(wù)器推送 Live Control模塊的API提供如下Java類(lèi)的實(shí)現： %26;#183;DirectRegistry Applet與符號表進(jìn)行通訊的基本部件 %26;#183;DirectReadProxy 從DirectRegistry中獲取符號表變量的改變 %26;#183;DirectWriteProxy 更新DirectRegistry中符號表變量的值 %26;#183;DataObjectChangeListenet、DataObjectStatusListener用于監聽(tīng)的容器 用Java applet實(shí)現服務(wù)器推送的框架如下： （1）創(chuàng )建用于連接服務(wù)器端的DirectRegistry類(lèi)的實(shí)例： myServerURL=new URL(http://"+getDocumentBase().getHost()+"/lc/"); myRegistry=new DirectRegistry(myServerURL); (2)創(chuàng )建用于監聽(tīng)符號表變量的Java部件： myWidget=new TextWidget("0",10); (3)創(chuàng )建DirectReadProxy和DirectWriteProxy的實(shí)例用于讀寫(xiě)符號表變量mySymbol： myReadProxy=new DirectReadProxy("mySymbol"); myWriteProxy=new DirectWriteProxy("mySymbol"); (4)將Java部件myWidget加入myReadProxy和my Write Proxy，成為監聽(tīng)容器： myReadProxy.addDataObjectChangeListener(myWidget)； myWriteProxy.addDataObjectChangeListener(myWidget)； （5）將已創(chuàng )建的監聽(tīng)容器myReadProxy、myWriteProxy加入myRegistry中，完成Applet與服務(wù)器端Live Control模塊的連接： myRegistry.addPropertyChangeListener(myReadProxy); myRegistry.addPropertyChangeListener(myWriteProxy)； 另外，用戶(hù)可以創(chuàng )建自己的Java部件和DataObject ChangeListener方法，以完成更高級的應用。 3.4 配置HTTP服務(wù) Wind Web Serrver可進(jìn)行裁剪用于不同的應用環(huán)境，可配置的參數較多，同時(shí)參數之間相互影響。因此參數的配置是否妥當將直接影響HTTP服務(wù)的性能，甚至導致HTTP服務(wù)不能正常工作。其中對Web Server內存池的配置使用尤為關(guān)鍵，需要進(jìn)行仔細調整和多次測試。另外整個(gè)系統的網(wǎng)絡(luò )內存池的容量也直接影響HTTP服務(wù)的性能，需要結合系統規模進(jìn)行配置。 4 實(shí)例應用 在A(yíng)DSL匯接器系統軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，使用Wind Web Server開(kāi)發(fā)了基于Web的圖形化設備管理接口，用戶(hù)在任何地點(diǎn)只需使用瀏覽器就可以對設備進(jìn)行全面的管理，包括： %26;#183;可以對系統用戶(hù)認證和管理，不同的用戶(hù)具有不同的操作權限； %26;#183;可以對系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，頁(yè)面依照機柜布局設計。設備面板和頁(yè)面上的各種信號燈同步變化，一目了然。同時(shí)可以在頁(yè)面上直接使用設備面板上的各種按鍵，操作方便。采用了服務(wù)器推送技術(shù)，降低了網(wǎng)絡(luò )通信量和系統負擔； %26;#183;可以對初如化數據進(jìn)行修改和保存； %26;#183;可以遠程更新整個(gè)軟件系統； %26;#183;可以隨時(shí)獲取和清除計費信息。 整個(gè)程序（含頁(yè)面代碼）共200K字節左右，任務(wù)的優(yōu)先級設為最低，不影響原系統的正常運行，達到了很好的效果。 linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）