2022年CGI在嵌入式WEB服务器中的应用和实现 .pdf

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1、本文由 lyquanfa0687贡献 pdf文档可能在WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT ，或下载源文件到本机查看。网络与通信文章编号 :1008-0570(2008)10-3-0110-02 中文核心期刊 微计算机信息 （管控一体化） 年第卷第期 CGI在嵌入式 WEB 服务器中的应用和实现 Application and Realization of CGI in Embedded WEB Server （大连海事大学）李 勇摘要 : 本 文介 绍 了 CGI 技 术 在嵌 入 式 WEB 服 务 器中 的 应 用和 实现 ， 在 嵌 入 式 Linux 系 统 中 ， 基 于

2、CGI 技 术 ， 实 现 客 户 端 和 服 务 器之 间 的 动 态 数 据 交 互 ， 通 过 Internet 的 WEB 浏 览 器 基 于 B/S 模 式 实现 系 统 管 理 和 远 程 监 控 等 功 能 。 关键词 : CGI; 嵌入式系统 ; WEB 服务器 ; Linux 中图分类号 : TP393 文献标识码 : A 技 术 创 新 Abstract: This paper introduces application and realization of CGI in embedded WEB Server. The dynamic data exchange is

3、realized between Client and Server in embedded Linux based on CGI technology. This scheme can realize system management and remote monitoring with WEB browser through Internet based on Browser/Server architecture. Key words: CGI; Embedded System; WEB Server; Linux 1 引言随着网 络技术 和 嵌入式 技 术的 快 速 发展，尤其 随着

4、半 导 体 工 艺 的进 步 ，各种 专 用 芯 片 的 集 成 度 越 来 越 高 ，随之 而 来 的 是 功能越来越强大 , 这样也就允许嵌入式系统的内核提供更多 的 功能。 很多的嵌入式操作系统已经提供以太网接口，内置 WEB 径，定义了 CGI 程序的运行环境。 WEB 服务器为 CGI 程序设置的环境变量主要有：REQUEST_METHOD ( 定义 WEB 服务器向 Server 并提供 HTTP 服务。这些功能的提供，使得程序开发人员可以开发 CGI 接口程 序，根据 用 户在浏 览 器端 的 设 置对指 定 的 设备进行操作，既可以提供一个更加人性化的人机界面 , 又大大简化了

5、远程控制程序的开发难度。借助于 CGI 技术实现客户端 与 嵌入式 WEB 服务器端 之 间 的动态数据交 互 ， 不仅 可 以 满足嵌 入 式设备 直 接与 Internet 联 网 的需求 ， 也 为实现 网 络化实 时 监控和 配 置等提 供 了高效 便 捷 的实施方案。 2 CGI 技 术 简 介 CGI(Common Gateway Interface) ，即 公 共 网 关 接 口 ，是 WEB 服务器与外部扩展应用程序交互的一种标准接口。按照 CGI 标准编写的外部扩展应用程序可以处理来自客户端的协同工作数 据 ，完成客 户 端与 服 务 器 的 动 态 交 互 ， 从 而 实

6、现 静 态 HTML 网页无法实现的功能 ( 如表单数据处理、数据库查询等 ) 。 通过编写不同的 CGI 外部扩 展程序 ，可以完成 对 外部 数 据 库的访 问 及 现场设备数据采集的任 务 ， 客户端 用 户通过 它 和 WEB 服 务 器 就可以完成对动态数据的访问。 CGI 程序传递数据所采用的方法 ) ，QUERY_STRING (WEB 服 务 器向 CGI 程 序 传递名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - -

7、- 的 数 据 ) ，CONTENT_LENGTH( 向 CGI 程 序 传 递的数据长度 ) ，REMOTE_ HOST( 浏览器所在机器的域名 ) 等等。 2.2 标准输入标 准 输 入 Stdin 是 指 CGI 程 序 获 取 WEB 服务 器 信 息 的 一 种 规 范。 通 常 ， CGI 程 序 可 以 通 过 以 下 两 种 调 用 方 式来 获 取 客 户请求的内容： (1) 是通过 URL 直 接 调用； (2) 通 过 交互式 Form 来 调用 。 使 用 交 互 式 Form 向 CGI 接 口 提 交 数 据 有 两 种 模 式 ： GET 和 POST 。选 择

8、哪 一 种 模 式 取 决 于 环 境 变 量 REQUEST_METHOD 的值。 2.3 标准输出标准输出 Stdout 是 CGI 输 出 的一种 方 式， 是 指 CGI 程 序处理结束后将结果 ( 应答信息 ) 送给 WEB 服务器的一种方式。应答信息由 应答头 和 应答数 据 两部 分 组 成 ， 应 答 头 信息指 定 了 是 以 纯文本 ASCII 码形式还是以 HTML 形式输出给 WEB 服务器。 3 CGI 工 作 原 理 CGI 公共网关接口是在 WEB 服务器上定义了 WEB 客户请求与应答的一种方法。当客户端的用户向 WEB 服务器发出 HTTP 请求 ( 称为 C

9、GI 请求) ，客户向服务器的请求只要属于 CGI 范围，就启动 WEB 服务器的一个 CGI 程序。它的任务是把客户的请求从环境变量和标准输入 Stdin 中取出， 并进行相应的加工处理。待处 理结束后，由 CGI 程序通过标准输出决定如何对客户的请求做出应答，将处理结果以HTML 格式回送到客户端浏览器。 CGI 定义 的 接口规 范 ，包 括 环 境 变 量 、标准 输 入 、标准 输 出等 3 部分。 2.1 环境变量环 境 变 量 是 WEB 服 务 器 与 CG1 程 序 进 行 数 据 传 递 的 途 4 CGI 编 程 实 现 CGI 程序实现一般有如下几个主要步骤：（1 ）根

10、据 POST 方 法或 GET 方 法 ，接收客 户 端 提 交 的 数 据 。若以 POST 方法提交数据，则 程 序先从 CONTENT_LENGTH 环境变量 得 到数据 的 字长，然后 从标准 输 入中读 取 相应长 度 的 字李 勇 : 副教授硕士基金项目 : 国家自然基金号 (60672031) ( 智能化语义网服务中的本体集成机理与应用模式 ) - 110 - 元 年 邮局订阅号：现场总线技术应用例您的论文得到两院院士关注符串即可得到提交的数据。若以 GET 方法提交数据， 客户端提交的数 据被保 存 在QUERY_STRING 环 境 变 量中， 通 过 调 用 函 数 get

11、env( QUERY_STRING ) 来读取数据。（2 ）URL 编码的 解码。 这 个 过 程 较 为 复 杂 ，在 URL 编 码 的 规则下：变量之间用 & 分开；变量与其对应值之间用= 连 接 ； 空 格 符 用 + 代 替 ；特 殊意 义 的 字 符 用 接 相 应 的 十 六 进 制网络与通信 Server 。 BOA 是一个单任务的 WEB 服务器，源代码开放、性能可靠、稳定性好，特别适合应用在嵌入式系统中。其整体的软件系统结构如图 2 所示。 BOA WEB Sever Linux Bootloader ASCII 码代替。解码即为编码的逆过程。在程序中，对于由（1 ）所 述

12、 方 法 提 取的 数 据 ，当 发 现 字 符 为 + 时 ，将 它 转 换 成 空 格 ；当 发 现 字 符 为 & 时 ， 意 味 着 一 个 变 量 / 值 对 的 结 束 ， 在 此 处 将 字 符 切 成 几 个 字 符串 ；当再 现 字 符 为 = 时 ，意味 着 一 个 变 量 / 值 对的变量名部分的结束，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 在此再将变量 / 值对分开。最后将十六进制 ASCII 码

13、值表示的特殊字符转换成相应的ASCII 字符。 (3) 根 据 上 一 部 分 解 析 出 来 的 变 量 / 值 对 ，判断 客 户 端请 求的 含 义 ， 并 传 送 消 息 给 应 用 程 序 主 进 程 ， 来 完 成 客 户 端 请 求 要完成的 任 务，如 系 统 参数设 置 、远端设 备 控制等 ；然 后应用 程 序 将执行结果返回 给 CGI 进 程 ，由 CGI 进程用 printf() 函 数来产 生 HTML 源代码，再把执行结果返回 给 客户端 。 将 编写好 的 CGI 程 序 编 译成 可 执 行 文 件 放 在 WEB Server 设 置 的 CGI 目 录 下

14、 ， CGI 程序就能被正确地执行。 CGI 程 序 可 以 用 任 何 程 序 设 计 语 言 编 写 ， 如 Shell 脚 本 语 言、Perl 、Fortran 、Pascal 、C 语言等。但是用 C 语言编写的 CGI 程 序 具 有 执 行 速度 快 、安全 性 高 （因 为 C 语 言 程 序 是 编 译 执 行 且不可被修改）等特点，所以被使用。 5 CGI 在嵌入式 WEB 服务器中的应用一 个 嵌 入 式 应 用 系 统 ， 硬 件 结 构 如 图 1 所 示 ， CPU 采 用 S3C2410 处理器 ，该芯 片 主 频 高 、内部 集 成 丰 富 的 接 口 、性价

15、比高 ， 内 核 采 用 ARM920T ， 具 有 MMU （ 内 存 管 理 单 元 ） ， 可 运 行 Linux 操作系统。另外 Nand Flash 采用 64M 的 K9F1208U0M ， SDRAM 采用 32M 的HY57V561620 ，Ethernet 以 太 网 芯 片 采 用 CS8900A 。 Nand Flash SDRAM USB ARM9 (S3C2410) Ethernet PC 图2 系 统 软 件 结 构BOA WEB Server 编 译 、 安 装 、 配 置 流 程 ：（ 1 ）从http:/www.boa.org 官 方 网 站 上 下 载BOA

16、 源 码 。（ 2 ）解 压# tar xzf boa-0.94.13.tar.gz ，进入 /src 目录。 （3 ） 修 改 Makefile 文 件 ， 将 其 GCC 修改 为 相 应 的 嵌 入 式 arm-linux-gcc 。 （ 4 ）修 改 和 配 置 主 要 是 boa.conf 和mime.types 文 件 。 将 mime.types 拷贝到 WEB 服务器根目录 /home/httpd/ 下。一个典型的 boa.conf 文件格式如下： DocumentRoot /home/httpd/html ScriptAlias /cgi-bin/ /home/httpd/c

17、gi-bin/ ScriptAlias /index.html /home/httpd/html/index.html 它 指 定了HTML 页面放到/home/httpd/html 目录下， CGI 可执 行 文 件 必 须 放 到/home/httpd/cgi-bin 目录下。 （5 ） 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 浏览器访问嵌入式设备平台的 WEB Server 。 例如，输入平台的 IP 地址 http:/192.168.0.100 ，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

18、， 可以实现动态 WEB 技术。 只需将编写CGI 的可执 行 文件必 须 放置到板 子的 / home/httpd/cgi-bin 目录下即可。 WEB 服务器 传 递 数 据 给 CGI 程 序 时 所 采 用 的 方 法 ，分 为 GET 和 POST 两种方法。 GET 方法仅通过环境变量 ( 如 QUERYSTRING) 传递数据给 CGI 程 序 , 而 POST 方法 通 过环境 变 量和标 准输入传递数据给 CGI 程序， 因此 POST 方法可较方便地传递较多的数据给 CGI 程序。技 术 创 新 Web Server JTAG RS-232 Web Server CGI 名

19、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - PC 图 1 嵌入式系统硬件结构系 统 平台 的 BootLoader 采 用 韩 国 Mizi 公 司 开发 的 VIVI ， 用 于 处 理 器 S3C2410 的 系 统 引 导 ，Linux 操 作 系 统 采 用 目前 较 新 的 2.6.11 内 核 ， 文 件 系 统 采 用 专门 应 用 于 Nand Flash 的 图 3 客户端 PC 机与 WEB Server

20、通过 CGI 进行交互如图 3 所 示 ，采用 程 序 接 口 CGI （通用 网 关 接 口 ）技 术 实 现 嵌入式服务器和浏览器之间的通信。 WEB Server 采用 POST 方 法 传 递 数 据 给 CGI 程 序 ， 当 客 户 端 PC 机 通 过 浏 览 器 向 WEB YAFFS2 。其中在配置和 编译 Linux 内 核 时，确保 加 载载对 以太 网芯片CS8900A 的驱动。在 嵌 入 式 Linux 系 统 下 ， 主 要 有 3 个 WEB Server ：Httpd 、Thttpd 和 BOA 。 Httpd 是最简单的一个 WEB Server ， 它的功能

21、最弱 ， 不 支 持 认 证 ，不 支 持 CGI(Common Gateway Interface ，通用 网 关接口 ) 。 Thttpd 和 BOA 都支持认证、CGI 等， 功能都比较全。这 里我们选择支持 CGI 的、 非 常 适 合于嵌 入 式系统的 BOA WEB 技术应用例 Server 发出用户请求时，服务器守护进程启动相应的 CGI 程序， CGI 程序从 Stdin 读取输入请求的信息，将客户端 PC 机的请求传给 WEB Server 应用程序，在 WEB Server 应 用 程序完 成 相应操作后， CGI 程序将结果返回 ，作为 HTTP 应 答 消 息回送到 客

22、户端 PC 机，以实现系统的文件配置、管理或监控功能。（下转第页）邮局订阅号：元 年 - 111 - 软件时空中文核心期刊 微计算机信息 （管控一体化） 年第卷第期接映射表，并采用链地址法处理 hash 表中的冲突问题。如何选 用关键 字 ： 在处理过 程中， 对 于 一个完 整 的五元 组 ， 由于本模块仅针对 TCP 作代理，且为每一 种代理类 型 设立单 独 的 hash 表（ 也就是说一 张 hash 表记录 的 连接目 的 端口号 都 是 相 同 的 ） ，又 考 虑 到 查 表 操 作 中 有 根 据 表 项 查 找 服 务 端 IP 地 址，所以选用客户端源端 IP 地址和源端口

23、号作为关键字。 List_head Listen_port map List_head Map_table List_head Map_table List_head Map_table List_head Map_table List_head Listen_port map List_head Listen_port map List_head Listen_port map List_head Listen_port map ， cols北京机械工业出版社， 2001 吴伟民，数据结构，清华大学出版社， 7严蔚敏、 2000 作者简 介 : 谭 明 君 （1982- ） ， 男 （汉 族

24、 ） ， 湖 南 省 张 家 界 市 人 ，在 读硕士研究生，主要研究方向：计算机网络安全；王宝生（1970- ） ，男（汉族） ，河 北 沧 州人， 副 教 授， 博 士 ， 主 要研 究 方 向 ：计 算 机 网 络 体 系 结 构 等 . 张 锦 玉 （1983- ） ，男（汉族 ） ，山东 成 武 人，硕士，主要研究方向：计算机网络 List_head Map_table List_head Map_table List_head Map_table List_head Map_table List_head Map_table List_head Map_table List_hea

25、d Map_table List_head Map_table List_head Map_table List_head Map_table Biography:TAN Ming -jun (1982 - ), male (the Han nationality), ZhangJiajie of Hunan Province, master in National University of Defense Technology ，major: Security of computer network. (410073 湖南长沙国 防 科 技大学 计 算机学 院 并行 与 分 布处理国家重点

26、实验室 ) 谭明君王宝生张锦玉 (National Key Laboratory for Parallel and Distributed Processing, School of Computer, National University of 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - Defense Technology, Changsha 410073) TAN Ming-jun WANG Bao-sheng ZH

27、ANG Jin-yu 通讯地址：（410073 国防科技大学计算机学院软件工程硕士队）谭明君 ( 收稿日期 :2008.09.05)( 修稿日期 :2008.10.15) 技 术 创 新 List_head Map_table 图 2 连接映射表的整体结构设计（上接第页） 7 性能测试与分析用网络测试仪测试结果如下：本模块能同时支持 50000 条连接；用户可根据需求灵活更改所需代理的服务类型； 6 结束语随着嵌 入式系 统 的飞速 发 展以 及 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

28、提供了一种经济、实用的互联网嵌入式接入方案。而 CGI 技术为这种嵌 入 式 WEB 服务 器 和客户 端 访问之间提供了一个可靠而有效的交互技术实现。 CGI 技术在嵌入式领域将拥有广泛的应用前景，并将发挥越来越重要的作用。本文作者创新点：在嵌入式Linux 系统上 ， 移 植了 嵌 入 式表 1 hash 表的效率测试 8 结论本文设 计实现 了 一个基 于 内核 模 块 的透明 代 理方案 ，解决 了 以 传统方法 实 现透明 代 理时的 配 置复杂 ， 规 则难以 编 写等问 题，简化了用户的操作。 并采用 hash 表维护内核模块的连接映射表，从而提高了转发与代理的效率。另外，本所提

29、出文的解决方案还 具有一 下 特点： 断 开 基于 TCP/IP 的 连 接、 代 理 基 于TCP/ WEB Server BOA ，利用 CGI 技术编程完成并 实 现 了客户 端 通过 WEB 浏览器与WEB Server 之间动态数据 交互， 实 现 了远程 系统管理和监控。该 CGI 技 术 属于项 目 实现的 一 项关键 技 术 ， 实 现 经 济效 益 25 万元。参考文献班建民等：基于嵌入式 WEB 的远程监控系统设计J ， 1付保川，微计算机信息（嵌入式与 SOC ， ） 2005,21,7-2： 5860 （ ） 丁一强，刘瑞红译，北 2 美 Daniel J. Berli

30、n, 精通 CGI 编程 M ， 京：清华大学出版社， 1997 郑耿， 江泽明：嵌入式 Linux 系统开发详解 - - 基于 3李驹光，北京： 清华大学出版社，EP93XX 系列 ARM ， 2006 作者简介 : 李勇（ 1961- ） ，男，辽宁大连人，硕士，大连海事大学副教授，研究方向 ：智能信 息 处 理、数据 库 与信息 系 统、操作 系 统 、 软件工程等。 IP 的连接、代理的透明性。本 文 作 者 创 新 点 ： 提 出 了 一 种 区 别 于 传 统 的 iptable+NAT 的 全 新透 明 代 理 解 决 方 案 - 基 于 单 独 可 加 载 内 核 模 块 的

31、解 - 决 方 法 ，这种 方 法 无论是 从 可扩 展 性 还是从 可 移植性 来 说都具 有非常可观的前景。参考文献 1Steve Suehring Robert L.Ziegler,Linux 防火墙，机械工业出版社，2006 ， 2Duane Wessels，Squid: The Definitive GuideOReilly 出版杨英杰 . 一种双层控制的个人防火墙设计与实现，微 3王保云，计算机信息， 2007 ， 5-3 数据结构简明教程，东南大学出版社， 4顾元刚， 2003 5M.Thomas AltaVista,RFC 2292,1998 名师资料总结 - - -精品资料欢

32、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 6W.Richard Stevens, TCP/IP Illustrated Volume 1:The Proto Biography:Li Yong (1961 - ), male, Associate Professor, Research: Intelligent Information Processing, Database and Information System, Operating system

33、, Software Engineering etc. （ 116026 辽宁大连大连海事大学计算机科学与技术学院）李勇(Computer Science and Technology College, Dalian?Maritime University, Dalian Liaoning 116026, China) LI Yong 通讯地址 :(116026 大连海事大学计算机科学与技术学院 ) 李 勇 ( 收稿日期 :2008.09.05)( 修稿日期 :2008.10.15) - 184 - 元 年 邮局订阅号：现场总线技术应用例名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -