朱 錦，雷娟娟，陳福才

（國(guó)家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心 河南 鄭州450000）

基于CGI的嵌入式W eb服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱 錦，雷娟娟，陳福才

（國(guó)家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心 河南 鄭州450000）

為了在資源有限的嵌入式設(shè)備上能夠有效地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)Web，本文比較了幾種Web服務(wù)器的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇了性能優(yōu)異的Boa作為嵌入式Web服務(wù)器，闡述了CGI技術(shù)的相關(guān)原理以及SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)的定義。本文所設(shè)計(jì)的查詢(xún)數(shù)據(jù)系統(tǒng)以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái)，以PowerPC8548為硬件平臺(tái)，利用HTML表單和CGI技術(shù)完成了對(duì)后端數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite的數(shù)據(jù)信息查詢(xún)，實(shí)現(xiàn)Web客戶(hù)端與Web服務(wù)器的動(dòng)態(tài)交互。

嵌入式Web服務(wù)器；Boa；CGI；SQLite

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和嵌入式Web應(yīng)用越來(lái)越廣泛，需要接入Internet網(wǎng)的信息化產(chǎn)品越來(lái)越多。在嵌入式系統(tǒng)中可以通過(guò)Web頁(yè)面進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制，查看或修改遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)信息。為了滿足嵌入式設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)的需求以及實(shí)現(xiàn)嵌入式Web服務(wù)器與Web頁(yè)面的動(dòng)態(tài)交互［1］，很多系統(tǒng)引入了CGI技術(shù)［2］。

CGI是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)Web的基礎(chǔ)。文中對(duì)嵌入式Web服務(wù)器Boa以及CGI技術(shù)的相關(guān)原理進(jìn)行了研究，利用CGI技術(shù)實(shí)現(xiàn)Boa服務(wù)器和Web頁(yè)面的動(dòng)態(tài)交互，實(shí)驗(yàn)結(jié)果成功證明了其可行性。

1　嵌入式W eb服務(wù)器

嵌入式Web服務(wù)器（Embedded Web Server，EWS）指的是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和控制設(shè)備中嵌入的Web服務(wù)器。EWS是以TCP/IP協(xié)議棧為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在此基礎(chǔ)上要構(gòu)建HTTP、TCP以及UDP等協(xié)議。由于嵌入式設(shè)備的處理器能力有限，存儲(chǔ)容量也小得多，傳統(tǒng)的Web服務(wù)器很難運(yùn)行在嵌入式設(shè)備上，必須考慮使用體積更小、功能相對(duì)簡(jiǎn)單、消耗資源更少的簡(jiǎn)單Web服務(wù)器來(lái)解決這一問(wèn)題，嵌入式Web服務(wù)器便應(yīng)運(yùn)而生。

衡量嵌入式Web服務(wù)器的性能取決于以下幾個(gè)方面［3］：1）可移植性，即能方便地在多種目標(biāo)平臺(tái)上進(jìn)行移植；2）可裁減性，使用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際需求，裁減掉那些冗余的功能，降低嵌入式Web服務(wù)器對(duì)資源的需求；3）可交互性，即服務(wù)器與目標(biāo)系統(tǒng)間的交互性越好，說(shuō)明它的使用越方便，對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的控制越靈活。

常見(jiàn)的嵌入式Web服務(wù)器有httpd、apache、goAhead和Boa等。httpd是最簡(jiǎn)單的一種Web服務(wù)器，它的功能最弱，不支持認(rèn)證，不支持CGI，僅能提供一些靜態(tài)頁(yè)面；apache是重量級(jí)服務(wù)器，成熟穩(wěn)定，但體積較大，適合復(fù)雜的嵌入式應(yīng)用，在高負(fù)載的情況下，沒(méi)有單進(jìn)程的服務(wù)器性能高；goAhead和Boa都支持CGI，但是goAhead是個(gè)比較專(zhuān)用的Web服務(wù)器，大部分功能都在服務(wù)它自己提供的goform功能和ASP功能，而B(niǎo)oa是一個(gè)非常小巧且高效的嵌入式服務(wù)器，開(kāi)放源代碼，可執(zhí)行代碼大約只有60 kB，它運(yùn)行在Linux或Unix下，支持CGI和HTTP，響應(yīng)請(qǐng)求的速度快，最多可以同時(shí)響應(yīng)50個(gè)請(qǐng)求。Boa的設(shè)計(jì)目標(biāo)是速度和安全，非常適合于嵌入式系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)Web技術(shù)，本文也正是采用了Boa。

2　CGI原理

2.1CGI工作原理

用戶(hù)通過(guò)Web瀏覽器進(jìn)行URL訪問(wèn)，形成的HTTP請(qǐng)求通過(guò)瀏覽器發(fā)送到Web服務(wù)器，Web服務(wù)器守護(hù)進(jìn)程接收到該請(qǐng)求后會(huì)創(chuàng)建一個(gè)CGI的子進(jìn)程，該子進(jìn)程將CGI請(qǐng)求的有關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置成環(huán)境變量，然后根據(jù)鏈接啟動(dòng)指定的CGI處理程序從環(huán)境變量中讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后，最后使用STDOUT輸出HTML形式的結(jié)果文件，經(jīng)Web服務(wù)器送回瀏覽器顯示給用戶(hù)。

2.2CGI的傳送數(shù)據(jù)方式

CGI傳送方式［4］是使用HTML表單向Web服務(wù)器發(fā)送信息?；菊Z(yǔ)法如下:

其中method屬性定義了程序如何將數(shù)據(jù)傳送到Web服務(wù)器，傳送方式有兩種:

1）GET方法

使用GET方法時(shí)，表單數(shù)據(jù)會(huì)附加在所指向CGI腳本的URL后一起發(fā)送給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器將收到的表單數(shù)據(jù)賦予環(huán)境變量QUERY-STRING，CGI程序?qū)⒁宰址男问綇沫h(huán)境變量QUERY_STRING中獲取數(shù)據(jù)。

2）POST方法

POST方法通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)輸入（STDIN）將表單數(shù)據(jù)傳送給Web服務(wù)器。將數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度存放在環(huán)境變量CONTENT_ LENGTH中，CGI程序先從CONTENT_LENGTH中讀出數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，然后再?gòu)臉?biāo)準(zhǔn)輸入STDIN中獲取數(shù)據(jù)。

2.3CGI環(huán)境變量

CGI環(huán)境變量［5］是CGI的重要內(nèi)容，所有的信息都是通過(guò)環(huán)境變量和CGI聯(lián)系，服務(wù)器與CGI程序交換信息的工作方式也是通過(guò)環(huán)境變量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)Web服務(wù)器時(shí)，利用環(huán)境變量來(lái)保存所發(fā)出的請(qǐng)求，CGI程序再訪問(wèn)這些環(huán)境變量，換句話說(shuō)，環(huán)境變量是Web服務(wù)器和CGI腳本進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的橋梁。

2.4CGI的調(diào)用方法

在Web網(wǎng)頁(yè)中調(diào)用CGI程序有兩種方法［5］：表單（FORM）和超鏈接（URL）。

1）表單（FORM）調(diào)用方法

當(dāng)Web頁(yè)面以表單的方式向Web服務(wù)器提交數(shù)據(jù)時(shí)，把CGI程序存放的相對(duì)路徑放在