基于Web的嵌入式設(shè)備管理

摘要：討論了嵌入式系統(tǒng)中用Wind Web Server進(jìn)行設(shè)備管理接口的開發(fā)，敘述了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)，介紹在ADSL匯接設(shè)備中的應(yīng)用實(shí)例。 關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) Wind Web Server 設(shè)備管理 隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到工作和生活的各個(gè)領(lǐng)域中，如何對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行管理成為嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)中的一個(gè)重要方面。用戶只有通過(guò)設(shè)備所提供的管理接口對(duì)共進(jìn)行配置、管理和監(jiān)控，因些管理接易用程度和效率成為衡量設(shè)備優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。在嵌入式設(shè)備中加入HTTP服務(wù)能將其轉(zhuǎn)化成Web Server，可以向Internet或內(nèi)部網(wǎng)提供基于Web的圖形化管理接口，用戶可以使用瀏覽器作為接口來(lái)訪問(wèn)嵌入式設(shè)備。這樣不僅使設(shè)備的易用性大大提高，而且可以省去專用管理軟件，從而方便地進(jìn)行統(tǒng)一管理。 1 Wind Web Server介紹 VxWorks是WindRiver公司開發(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(tǒng)內(nèi)核，它是一個(gè)運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的高性能、可裁減的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，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(qiáng)大的基于Web方式的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，可以無(wú)縫地集成到任何基于VxWorks的嵌入式應(yīng)用中。 Wind Web Server具有以下特性： %26;#183;完全支持HTTP 1.1標(biāo)準(zhǔn) %26;#183;不需要文件系統(tǒng) %26;#183;支持Java Applets、圖像文件、聲音文件等 %26;#183;可通過(guò)標(biāo)記支持SSI %26;#183;URL處理可定制 %26;#183;靈活配置的模塊結(jié)構(gòu) %26;#183;腳本小(7～40KB) %26;#183;支持用戶/用戶組/密碼認(rèn)證 %26;#183;有IP過(guò)濾機(jī)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(shè)計(jì)，可以方便地進(jìn)行裁剪以滿足應(yīng)用的特殊要求。根據(jù)配置，Wind Web Server需要7～40KB的內(nèi)存。在嵌入式系統(tǒng)中硬件資源寶貴，有時(shí)并不需要文件系統(tǒng)。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(nèi)容放在程序代碼中，從而可以存儲(chǔ)在ROM中。 2 Wind Web Server結(jié)構(gòu) 嵌入式系統(tǒng)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(chǔ)系統(tǒng)，這一點(diǎn)要求嵌入式系統(tǒng)的Web服務(wù)器與UNIX和Windows平臺(tái)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(tǒng)結(jié)構(gòu)，允許用戶進(jìn)行裁剪以滿足資源的不同限制。Wind Web Server的結(jié)構(gòu)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(qǐng)求處理模塊(RPM) %26;#183;RPM調(diào)度程序 %26;#183;服務(wù)器端符號(hào)表 %26;#183;API函數(shù) 2.1 Web服務(wù)器核心和RPM調(diào)度程序 Web服務(wù)器核心作為一個(gè)任務(wù)運(yùn)行在目標(biāo)系統(tǒng)中。提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)綁定、Socket函數(shù)調(diào)用和初始化參數(shù)的設(shè)置等。RPM調(diào)度程序決定怎樣響應(yīng)HTTP請(qǐng)求，即決定了HTTP請(qǐng)求的地址和RPM的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 2.2 HTTP請(qǐng)求處理模塊(RPM) HTTP請(qǐng)求處理模塊分為兩大類：系統(tǒng)RPM和用戶RPM。其中系統(tǒng)RPM執(zhí)行HTTP請(qǐng)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(yàn)證和訪問(wèn)限制。而用戶RPM處理具體的頁(yè)面請(qǐng)求，包括：文件系統(tǒng)RPM、SSI(Server Side Include)RPM、CGI PRM、用戶函數(shù)調(diào)用RPM、服務(wù)器推送RPM等。另外用戶可以使用自定義RPM完成一些特殊的處理過(guò)程。 2.3 服務(wù)器端符號(hào)表 Wind Web Server主要通過(guò)符號(hào)表來(lái)支持Web存取目標(biāo)機(jī)中的變量，每個(gè)符號(hào)表包含如下屬性： %26;#183;Address 內(nèi)存地址 %26;#183;Name 名稱 %26;#183;Descrip 描述 %26;#183;Type 數(shù)據(jù)類型 %26;#183;Num Elems 變量個(gè)數(shù) %26;#183;GET Routine 讀加調(diào)函數(shù) %26;#183;GET Param 調(diào)回調(diào)數(shù)數(shù)的參數(shù) %26;#183;SET Routine 寫回調(diào)函數(shù) %26;#183;SET Param 寫回調(diào)函數(shù)的參數(shù) %26;#183;Access ID 變量的訪問(wèn)控制 將網(wǎng)頁(yè)請(qǐng)求和符號(hào)表聯(lián)系起來(lái)的方法有兩種：擴(kuò)展SSI和服務(wù)器推送。 (1)擴(kuò)展SSI的實(shí)現(xiàn) 可以在HTML網(wǎng)頁(yè)中使用標(biāo)記，每個(gè)標(biāo)記都與存在于Wind Web Server符號(hào)表中的一個(gè)讀或?qū)懟卣{(diào)函數(shù)相對(duì)應(yīng)。當(dāng)網(wǎng)頁(yè)為Wind Web Server請(qǐng)求時(shí)，包含變量值等動(dòng)態(tài)信息的讀或?qū)懟卣{(diào)函數(shù)輸出替代了網(wǎng)頁(yè)上的標(biāo)記，從而動(dòng)態(tài)顯示或提交數(shù)據(jù)內(nèi)容。這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)提高了在HTML頁(yè)中處理表單的能力。傳統(tǒng)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(hào)表中得以，然后在HTML頁(yè)被提交到客戶端前插入到表單中。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(biāo)記。 Wind Web Server中已經(jīng)包含標(biāo)準(zhǔn)的SSI實(shí)現(xiàn)，如輸入框、下拉列表、復(fù)選框等。另外，用戶可以加入自定義的SSI函數(shù)以處理特定的HTTP請(qǐng)求。 (2)服務(wù)器推送的實(shí)現(xiàn) HTTP是一種請(qǐng)求響應(yīng)協(xié)議，如果要對(duì)服務(wù)器端進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)控，必須不斷地發(fā)送請(qǐng)求刷新頁(yè)面，這將大大加重服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。Wind Web Server能夠使用內(nèi)嵌的Linve Control模塊在頁(yè)面中的Java applet與服務(wù)器端的符號(hào)表之間建立一條持續(xù)的交線鏈路，使服務(wù)器端符號(hào)表變量的改變無(wú)需客戶端請(qǐng)求而直接對(duì)客戶端發(fā)布，從而實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器推送的目的。

2.4 HTTP請(qǐng)求處理過(guò)程 一個(gè)典型的HTTP請(qǐng)求處理包含以下步驟： (1)接收到HTTP請(qǐng)求后，服務(wù)器取出包含目的URL的請(qǐng)求地字符串，將其存入描述HTTP請(qǐng)求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中; (2)如果該請(qǐng)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(shù)存入環(huán)境變量QUERY_STRING中。 (3)調(diào)用所有已配置的系統(tǒng)RPM，如果返回正確，則繼續(xù); (4)調(diào)用頁(yè)面對(duì)應(yīng)的用戶PRM，如果該頁(yè)面中包含SSI標(biāo)記，則調(diào)用SSI RPM; (5)查找標(biāo)記，例如：則調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)SSI函數(shù)ShowValue()對(duì)符號(hào)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，傳送至客戶端。 3 并發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù) 3.1 自定義用戶RPM 通過(guò)調(diào)用函數(shù)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(qǐng)求用函數(shù)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?yún)?shù)*/ …… /*處理輸入?yún)?shù)及準(zhǔn)備輸出結(jié)果*/ httpStringPut (reqId,"..."); /*開始輸出*/ …… /*輸出全部HTML語(yǔ)句*/ httpStringPut(reqId,"..."); /*結(jié)束輸出*/ return(RPM_DONE); } 3.2 自定義SSI處理函數(shù) 通過(guò)調(diào)用函數(shù)httpSsiFnConfAdd("user ssi",User_ssi)建立自定義SSI處理函數(shù)User_ssi。當(dāng)而面中包含如下標(biāo)記時(shí)：，服務(wù)器將調(diào)用函數(shù)User_ssi(參數(shù)為para)，并將輸入插到準(zhǔn)備返回的HTTP頁(yè)面中。函數(shù)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?yún)?shù)*/ …… /*處理輸入?yún)?shù)及準(zhǔn)備輸出結(jié)果*/ httpStringPut (reqId,"…"); /*輸出全部HTML語(yǔ)句*/ return(HTTP_OK); } 3.3 et Java applet實(shí)現(xiàn)服務(wù)器推送 Live Control模塊的API提供如下Java類的實(shí)現(xiàn)： %26;#183;DirectRegistry Applet與符號(hào)表進(jìn)行通訊的基本部件 %26;#183;DirectReadProxy 從DirectRegistry中獲取符號(hào)表變量的改變 %26;#183;DirectWriteProxy 更新DirectRegistry中符號(hào)表變量的值 %26;#183;DataObjectChangeListenet、DataObjectStatusListener用于監(jiān)聽的容器 用Java applet實(shí)現(xiàn)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類的實(shí)例： myServerURL=new URL(http://"+getDocumentBase().getHost()+"/lc/"); myRegistry=new DirectRegistry(myServerURL); (2)創(chuàng)建用于監(jiān)聽符號(hào)表變量的Java部件： myWidget=new TextWidget("0",10); (3)創(chuàng)建DirectReadProxy和DirectWriteProxy的實(shí)例用于讀寫符號(hào)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(jiān)聽容器： myReadProxy.addDataObjectChangeListener(myWidget); myWriteProxy.addDataObjectChangeListener(myWidget); (5)將已創(chuàng)建的監(jiān)聽容器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，用戶可以創(chuàng)建自己的Java部件和DataObject ChangeListener方法，以完成更高級(jí)的應(yīng)用。 3.4 配置HTTP服務(wù) Wind Web Serrver可進(jìn)行裁剪用于不同的應(yīng)用環(huán)境，可配置的參數(shù)較多，同時(shí)參數(shù)之間相互影響。因此參數(shù)的配置是否妥當(dāng)將直接影響HTTP服務(wù)的性能，甚至導(dǎo)致 HTTP服務(wù)不能正常工作。其中對(duì)Web Server內(nèi)存池的配置使用尤為關(guān)鍵，需要進(jìn)行仔細(xì)調(diào)整和多次測(cè)試。另外整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存池的容量也直接影響HTTP服務(wù)的性能，需要結(jié)合系統(tǒng)規(guī)模進(jìn)行配置。 4 實(shí)例應(yīng)用 在ADSL匯接器系統(tǒng)軟件的開發(fā)過(guò)程中，使用Wind Web Server開發(fā)了基于Web的圖形化設(shè)備管理接口，用戶在任何地點(diǎn)只需使用瀏覽器就可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的管理，包括： %26;#183;可以對(duì)系統(tǒng)用戶認(rèn)證和管理，不同的用戶具有不同的操作權(quán)限; %26;#183;可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，頁(yè)面依照機(jī)柜布局設(shè)計(jì)。設(shè)備面板和頁(yè)面上的各種信號(hào)燈同步變化，一目了然。同時(shí)可以在頁(yè)面上直接使用設(shè)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(tǒng)負(fù)擔(dān); %26;#183;可以對(duì)初如化數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和保存; %26;#183;可以遠(yuǎn)程更新整個(gè)軟件系統(tǒng); %26;#183;可以隨時(shí)獲取和清除計(jì)費(fèi)信息。 整個(gè)程序(含頁(yè)面代碼)共200K字節(jié)左右，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)為最低，不影響原系統(tǒng)的正常運(yùn)行，達(dá)到了很好的效果。