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嵌入式Linux操作系统CGI程序设计技术  

2009-12-27 17:27:08|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1 概述

  随着互联网应用的普及,越来越多的信息化产品需要接入互联网通过Web页面进行远程访问。嵌入式Web系统提供了一种经济、实用的互联网嵌入式接入方案。这里结合一种嵌入式Web Server BOA来介绍嵌入式Linux系统下的CGI程序设计技术。

  2 Web Server BOA的实现与配置

  2.1 uClinux下,主要有三个Web Server:HTTPD、THTTPD和BOA.

  HTTPD是最简单的一个Web Server,它的功能最弱,不支持认证,不支持CGI.THTTPD和BOA都支持认证、CGI等,功能都比较全。BOA是一个单任务的小型HTTP服务器,源代码开放、性能优秀,特别适合应用在嵌入式系统中。目前的uClinux的代码中已经包含BOA的源代码。在uClinux下实现BOA,只需要对BOA做一些配置和修改。以下是配置的过程。

  (1)编译BOA到内核

  首先,需要把BOA编译到内核,即执行make menuconfig,在应用程序选单中network application项下面选择boa.该操作需要重新编译内核。

  (2)编制配置文件boa.conf

  在Linux操作系统下,应用程序的配置都是以配置文件的形式提供的,一般都是放在目标板/etc/目录下或者/etc/config目录下。但boa的配置文件boa.cont一般都旋转在目标板/home/httpd/目录下。

  例如,一个典型的boa.conf文件格式如下:

DE>ServerName Samsung-ARMDocumentRoot/home/httpdScriptAlias/cgi-bin/home/httpd/cgi-bin/ ScriptAlias/index.html/home/httpd/index.htmlDE>

  它指定了HTML页面必须放到/home/httpd目录下,cgi外部扩展程序必须放到/home/httpd/cgi-bin目录下。

  (3)编译烧写内核

  重新编译内核后,通过烧写工具烧写内核,就可以在PC上通过IE浏览器访问开发板上的Web Server.例如,输入开发板的IP地址http://192.168.0.101,即可访问到自己做的网页index.html了。并且,通过编写CGI外部扩展程序,可以实现动态Web技术,下面将详细介绍。

  2.2 具有MMU平台的Linux下B0A的实现与配置

  对于有MMU(内存管理单元)的平台,如armlinux和ppclinux,可以到网上下载一个主流版本的boa发行包。因为是运行在目标系统,所以要用交叉编译工具编译,即需要修改boa/src/Makefile里面的编译器。例如:

DE>CC=/LinuxPPC/CDK/bin/powerpc-linux-gcc CPP=/LinuxPPC/CDK/bin/powerpc-linux-g++

  然后直接在boa/src目录下执行make,即可生成BOA可执行文件;将其编译入内核,并烧写到存储设备,就可以实现访问BOA服务器。3 CGI程序设计技术

  CGI(Common Gateway Interface)是外部应用扩展应用程序与WWW服务器交互的一个标准接口。按照CGI标准编写的外部扩展应用程序可以处理客户端浏览器输入的数据,从而完成客户端与服务器的交互操作。而CGI规范就定义了Web服务器如何向扩展应用程序发送消息,在收到扩展应用程序的信息后又如何进行处理等内容。通过CGI可以提供许多静态的HTML网页无法实现的功能,比如搜索引擎、基于Web的数据库访问等等。

  3.1 工作原理

  (1)WWW和CGI的工作原HTTP协议是WWW的基础,它基于客户/服务器模型,一个服务器可以为分布在网络中处的客户提供服务;它是建立在TCP/IP协议之上的“无连接”协议,每次连接只处理一个请求。在服务器上,运行产着一个守护进程对端口进行监听,等待来自客户的请求。当一个请求到来时,将创建一个子进程为用户的连接服务。根据请求的不同,服务器返回HTML文件或者通过CGI调用外部应用程序,返回处理结果。服务器通过CGI与外部程序和脚本之间进行交互,根据客户端在进行请求时所采取的方法,服务器会收集客户所提供的信息,并将该部分信息发送给指定的CGI扩展程序。CGI扩展程序进行信息处理并将结果返回服务器,然后服务器对信息进行分析,并将结果发送回客户端。

  外部CGI程序与WWW服务器进行通信、传递有关参数和处理结果是通过环境变量、命令行参数和标准输入来进行的。服务器提供了客户端(浏览器)与CGI扩展程序之间的信息交换的通道。CGI的标准输入是服务器的标准输出,而CGI的标准输出是服务器的标准输入。客户的请求通过服务器的标准输出传送给CGI的标准输入,CGI对信息进行处理后,将结果发送到它的标准输入,然后由服务器将处理结果发送给客户端。

  (2)URL编码

  客户端浏览器向服务器发送数据采用编码的形式进行。该编码就是CRL编码。编码的主要工作是表单域的名字和值的转义,具体的做法为:每一对域和值里的空格都会被替换为一个加号(+)字符,不是字母或数字的字符将被替换为它们的十六进制数字形式,格式为%HH.HH是该字符的ASCII十六进制值。

  标签将被替换为“%0D%0A”。

  信息是按它们在表单里出现的顺序排列的。数据域的名字和数据域的值通过等号(=)字符连在一起。各对名/值再通过“&”字符连接在一起。经过这些编码处理之后,表单信号就整个成为一个连续的字符流,里面包含着将被送往服务器的全部信息。

  因为表单输入信息都是经过编码后传递给脚本程序的,所以CGI扩展程序在使用这些参数之前必须对它们进行解码。

  3.2 CGI外部扩展程序编制

  服务器程序可以通过三种途径接收信息:环境变量、命令行和标准输入。具体使用哪一种方法要由标签的METHOD属性来决定。

  在“METHOD=GET”时,向CGI程序传递表单编码信息的正常做法是通过命令来进行的。大多数表单编码信息都是通过QUERY_STRING的环境变量来传递的。如果“METHOD=POST”,表单信息将通过标准输入来读取。还有一种不使用表单就可以向CGI传送信息的方法,那就是把信息直接追回在URL地址后面,信息和URL之间用问号(?)来分隔。下面结合Web远程监控ARM芯片的GPIO(通用输入/输出)的应用实例详细介绍。

  (1)GET方法

  GET方法是对数据的一个请求,被用于获得静态文档。当使用GET方法时,CGI程序将会从环境变量QUERY_STRING获取数据。为了处理客户端的请求,CGI必须对QUERY_STRING中的字符串进行分析。当需要从服务器获取数据并且不改变服务器上的数据时,应该选用GET方法;但是如果请求中包含的字符串超过了一定长度,一般是1024字节,那么就只能选用POST方法。GET方法通过附加在URL后面的参数发送请求信息。这些参数将被放在环境变量QUERY_STRING中传给CGI程序。GET方法的表单格式和CGI解码程序可以参考POST方法的实现。

  (2)POST方法

  当浏览器将数据从一个填写的表单传给服务器时一般采用POST方法,而且在发送的数据超过1024字节时也必须采用POST方法。当使用POST方法时,Web服务器向CGI程序的标准输入STDIN传送数据。发送的数据长度存在环境变量CONTENT_LENGTH中,并且,POST方法的数据格式为:

DE>variable1=value1&variable2=value2&etcDE>

  CGI程序必须检查REQUEST_METHOD环境变量以确定是否采用了POST方法,并决定是否要读取STDIN.POST方法在HTML文档中定义的表单如下:

DE><FORM METHOD=POST ACTION="/cgi-bin/cgi_gpio.cgi">  <INPUT TYPE="RADIO"NAME=rb VALUE="0">Operate P0<BR>  <INPUT TYPE="RADIO"NAME=rb VALUE="1">Operate P1<BR>  <INPUT TYPE="RADIO"NAME=rb VALUE="2">Operate P2<BR>  <INPUT NAME="ok"TYPE=submit VALUE="OK"><INPUT>              NAME="cancel"TYPE=reset VALUE="RESET"></FORM>

  它调用的服务器脚本程序是/cgi/bin/cgi_gpio.cgi.CGI扩展程序中FORM表单的解码可参考如下程序:

DE>/*function getPOSTvars*/  char **getPOSTvars(){  int i;  int content_length;  char **postvars;  char *postinput;  char **pairlist;  int paircount=0;  chr *nvpair;  char *eqpos;  postinput=getenv("CONTENT_LENGTH");//获取传送给程序数据的字节数  if(!postinput)  exit();  if(!content_length=atoi(postinput))) //获取信息长度  exit(1);  if(!(postinput=(char*)malloc(content_length+1)))  exit(1);  if(!fread(postinput,content_length,1,stadin))  exit(1);  postinput[content_length]='0';  for(i=0;postinput[i];i++)  if(postinput[i]=='+')  postinput[i]=''; //对加易进行处理  pairlist=(char **)malloc(256*sizeof(char **));  paircount=0;  nvpair=strtok(postinput,"&");//从出现“&”字符的位置把信息分段,然后对结果依次处理  while (nvpair){  pairlist[paircount++]=strdup(nvpair);  if(!(paircount%256))  pairlist=(char**)realloc(pairlist,(paircount+256)*sizeof(char**));  nvpair=strtok(NULL,"&");  }  pairlist[paircount]=0;  postvars=(char**)malloc((paircount*2+1)*sizeof(char **));  for(i=0;i<paircount;i++){  if(eqpos=strchr(pairlist[i],'=')){  *eqpos='0';  unescape_url(postvars[i*2+1]=strdup(eqpos+1));//调用unescape_url函数继续解码  }else{  unescape_url(postvars[i*2+1])=strdup(""));  }  postvars[paircount*2]=0;  for(i=0;pairlist[i];i++)  free(pairlist[i]);  free(pairlist);  free(postinput);  return postvars;              }DE>

其中,unescape_url函数再调用x2c函数,把(不是字节或数字的)特殊字符从其%HH表示方式解码为文本字符。


DE>/*unescape_url function*/  static void unescape_url(char *url){  int x,y;  for(x=0,y=0;url[y];++x,++y){  if((url[x]=url[y])=='%'){  url[x]=x2c(&url[y+1]);  y+=2;  }  }  url[x]='0';              }

  (3)直接URL加参数传递方法

  这是一种不使用表单就可以向CGI传送信息的方法。它把信息直接追加在URL地址后面,信息和URL之间用号号(?)来分隔。例如,对于一个cgi_gpio.cgi的脚本,可以从如下的链接启动:

DE><A HREF=/cgi-gpio.cgi!?flag=0 Operate P0</A>  <A HREF>/*cgi-bin/cgi_gpio.cgi?flag=1 Operate P1</A>  <A HREF=/cgi-bin_gpio.cgi?flag=2 Operate P2</A>              

  CGI扩展程序中可使用如下代码接收信息:char *get_input;//用于接收环境变量:

DE>.  .  .  get_input=getenv(“QUERY_STRING”);  if(get_input){  get_input=strdup(get_input);  printf("QUERY_STRING if %s",get_input);  }  /*判断flag=x信息*/  if(!strcmp(get_input,"flag=0")  ...//Operate p0  else if(!strcmp(get_input,"flag=1")  ...//Operate P1  else              ...//Operate P2

 

 

  对于上述三种方法,可以 根据不同的应用场合和应用要求进行选取。

  结语

  嵌入式Web Server系统方案可以广泛应用在许多领域,如自动化设备的远程监控、嵌入式GSM短消息 平台以及远程家庭医疗等。并且,随着互联网应用领域的不断深入,嵌入式Internet技术将得到更为广泛的应用和发展。

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