利用GoAhead构建嵌入式web应用
关键字：GoAhead, 嵌入式web服务器, web应用
摘要：详细介绍了开源嵌入式web服务器GoAhead的原理，并结合具体实例说明如何利用它构建嵌入式web应用。
Key words: GoAhead, embedded web server, web application
Abstract: This paper introduces the principle of open source embedded web server GoAhead, and explains how to build embedded web application using GoAhead combined with practical examples.
1 简介
廉价的硬件，功能强大的32操作系统，以及无处不在的因特网，它们一起促成了网络应用和设备的飞速增长。大量的设备连接到网络上，于是人们希望通过一种通用、熟悉、快捷的方式来访问和控制它们。嵌入式web服务器正好迎合了这种需求，它们嵌入在网络设备之中，使用标准的浏览器就可以远程访问和控制它们。
然而，并不是所有的web服务器都可以担当如此重任，我们需要的是一个强大，安全，标准的，而且最好是久经考验的嵌入式web服务器。这里将要介绍的GoAhead嵌入式web服务器能够满足所有这些需求，包括西门子，霍尼韦尔，惠普等大型企业都在使用GoAhead。
2 嵌入式web服务器的要求
2.1 易于与设备集成
易于与设备集成包含两个方面的意思，其一是将Web应用程序集成到实时操作系统，其二是可以在Web应用中轻松访问硬件功能。由于GoAhead是开放源代码的，因此这一点不难做到。
2.2 支持将Web页面存储在ROM中
许多嵌入式系统并没有文件系统，因此有必要将web页面保存到ROM中。GoAhead支持对web页面进行编译并将它们链接到最终的可执行文件中。
2.3 加密和用户管理
GoAhead服务器支持使用SSL进行数据加密和认证。同时，它也支持摘要认证机制，一种总是加密密码的更安全的认证机制。用户管理功能允许不同的用户具有不同级别的访问权限。
除了上述要求之外，是否能够快速、方便的生成动态页面是衡量一个嵌入式web服务器的重要指标。GoAhead提供了多种方法编写动态页面，包括asp过程、GoForms过程和embedded JavaScript。GoAhead主要利用asp过程动态获取系统信息然后显示在页面上，GoForms过程则主要用来处理用户指令，例如控制设备和修改配置等。下面以一个动态显示系统当前正在运行的进程信息的小型web应用程序为例，阐述如何利用GoAhead构建嵌入式web应用程序，特别是asp和GoForms过程的使用方法。
3 动态页面支持
在嵌入式设备中，大部分web页面都是动态生成的。生成动态页面的方法主要有两种，通过C代码生成HTML标签和在HTML页面中嵌入表达式标签。直接通过C代码生成页面的优点是灵活，但是却牺牲了友好性，因为不到开始运行程序的最后一刻，你不可能知道这个页面看起来会是个什么样子。相比之下，第二种方法更加直观，你可以使用你所喜欢的工具以所见即所得的方式编辑页面，在必要的地方添加占位符，运行时它们会被动态产生的数据代替。GoAhead完全支持这两种方式。
为了方便的创建具有高度交互性的动态网页，GoAhead提供了asp过程和GoForms过程两种武器。它们实际上都与定义在服务器端的某个C函数绑定在一起，只是分工不同，asp过程用来生成显示在页面中的动态数据，而GoForms过程则用来处理用户输入和修改设置，它们一起构成了GoAhead的核心。
3.1 ASP过程
ASP最初用于IIS中，它是微软开发的生成动态Web页面的服务器端技术。现在已经被移植到包括GoAhead的各种平台中，使用ASP的网页的后缀一般为“.asp”。为了在Web页面中嵌入ASP脚本，只需使用特殊的标签“<%” 和 “%>”将脚本包裹起来。之所以使用ASP标签目的是为了向用户显示动态内容，例如系统进程信息等。因为动态内容实际上是在执行特定的C函数生成的，所以需要将web页面中的ASP标签与特定的C函数联系在一起。一般，整个过程大致可以分成以下三个步骤：
1. 设计web页面，动态内容使用特定的asp过程名替代，也称其为一个占位符。
2. 在某个.c文件中定义与asp过程对应的C函数
3. 在main.c文件中的initWebs函数中使用websAspDefine注册asp过程
以清单1中的<% UpdateProcInfor(); %>标签为例，此标签的目的是为了显示系统当前正在运行的进程的信息。获取进程信息实际上是由位于ui.c中的UpdateProcInfo函数完成的，详见清单2，它负责获取系统进程信息，并格式化为HTML输出。清单3中的websAspDefine函数将<% UpdateProcInfor(); %>标签与UpdateProcInfo函数关联起来，这样当GoAhead解析home.asp页面遇到<% UpdateProcInfor(); %>标签时，控制权就会跳转到UpdateProcInfor()函数，在输出以HTML格式表示的进程信息后，控制权转交给GoAhead继续解析home.asp页面。
注意：asp过程必须符合原型：int AspProcName (int ejid, webs_t wp, int argc, chart_t **argv);
其中，ejid参数作为JavaScript解释器句柄可以用来调用JavaScript相关函数，例如ejGetVar和ejSetResult。wp参数作为浏览器连接的句柄，可以用来调用很多有用的GoAhead服务器函数，例如用来输出HTML语句的websWrite等。argc和argv包含传递给asp过程的实参的个数和内容。
//清单1：home.asp（省略了其它无关的部分，细节请参考附带源代码）
<html>
<head>
<% WriteMetaElement(); %>
</head>
…
<form action="/goform/UpdateConfig" method="post">
<input type="text" name="interval" value="" size="7" />
<input type="submit" name="ok" value="Update" />
<input type="reset" name="cancel" value="Reset" />
</form>
<% UpdateProcInfo(); %>
</html>
//清单2：ui.c
#include "ui.h"
#include "..\webs.h"
//以HTML格式输出系统当前进程信息
int UpdateProcInfo(int ejid, webs_t wp, int argc, char_t *argv)
{
return WriteProcPage(wp);
}
//根据用户输入改变刷新间隔时间设置
void UpdateConfig(webs_t wp, char_t *path, char_t *query)
{
int tmpInterval=_ttoi(websGetVar(wp, L"interval", L"-1"));
if(tmpInterval>3)
{
s_interval=tmpInterval;
}
websRedirect(wp, L"home.asp");
}
//清单3：main.c文件中的initWebs()函数
#include "ui.h"
//关联asp标签和C函数名字
websAspDefine(T("UpdateProcInfo"), UpdateProcInfo);
websAspDefine(T("WriteMetaElement"), WriteMetaElement);
//关联GoForms标签和C函数名字
websFormDefine(T("UpdateConfig"), UpdateConfig);
3.2 GoForms过程
GoAhead实现了称为GoForms的标准的通用网关接口（CGI）处理用户提交的表单。与传统的CGI方法不同，GoForms过程不是为每个浏览器连接都创建一个新的进程，而是通过与GoAhead服务器共享地址空间，于是可以直接访问全部的请求上下文。GoForms处理器可以自动解析和访问所有的POST和查询数据，它也提供了一组API可以轻松访问CGI变量。
GoForms过程与ASP过程不同，它主要用来响应用户输入以更新系统设置或者执行特定的动作。在GoAhead中，GoForms实现为一个URL处理器，它会解释以"/goform"开始的URLs。紧跟着"goform"之后的字符串定义了表单名字和用户请求的细节。例如：“/goform/ UpdateConfig?interval=5”这个请求表示调用GoForms过程" UpdateConfig "，GoForms变量interval表示用户设置的新刷新间隔时间。GoAhead对ASP过程和GoForms过程的处理十分类似，只是GoForms过程通过websFormDefine函数调用进行关联，并且必须遵守原型“void GoFormsProcName(webs_t wp, char_t *path, char_t *query);”。完整的GoForms过程示例请参考列表1-3中的用来处理用户请求的UpdateConfig过程。
3.3 ROM化网页
对于具有文件系统的嵌入式操作系统来说，可以将web应用中用到的各种资源，例如html文件、图片、css文件以及exe文件直接以文件的形式保存起来。除此以外还存在大量的不具备文件系统的嵌入式操作系统，此时可以利用GoAhead的ROM化功能将所有资源集成到可执行文件中。首先在E:\GoAhead目录下创建一个files.txt文件，将web应用中使用到的所有资源及其路径都保存在这个文件中，如清单4所示：
//清单4：files.txt文件
E:\GoAhead\home.asp
E:\GoAhead\graphics\topbar.gif
E:\GoAhead\style\base.css
然后构建webcomp工程生成webcomp.exe。在命令行中输入命令“webcomp E:\GoAhead files.txt >webrom.c”，此命令的目的是依次将files.txt中的每个资源文件都转换为一个unsigned char数组，并将这些数组添加到自动生成的webrom.c源文件中。最后，只需在webs工程中定义宏WEBS_PAGE_ROM以使能ROM化网页功能，同时使用生成的webrom.c替换webs工程中的原始webrom.c，重新构建webs工程，这样在生成的webs.exe中就包含了运行web应用所需的全部资源，大大简化了部署过程。
3.4 测试web应用程序
运行webs.exe启动GoAhead web服务器，打开浏览器在地址栏输入http://localhost。默认情况下会自动打开home.asp页面，如图1所示。
图1 GoAhead服务器测试页面
4 结语
GoAhead已经被成功的移植到HP-UX, Windows CE, pSOS, QNX, IRIX, uCOS, eCOS, chorus 和 RTEMS等众多操作系统中。本文之所以使用Windows平台上GoAhead移植为例进行说明，一方面每个读者都可以运行附带的源代码亲自进行试验以加深印象，另一方面也可以省略复杂的平台介绍，从而重点掌握GoAhead本身的功能与特点。
笔者在利用GoAhead构建远程监控等嵌入式web应用的过程中，发现有必要对GoAhead特有的一些编程技巧加以说明以少走弯路。GoAhead定义了宏T(x)，可以根据是否定义了宏UNICODE使字符串在Unicode和ANSI之间自由切换。当使用websWrite函数输出HTML语句时，请使用<br />而不是\n输出换行符。GoAhead中的一些选项，例如默认页、端口号和重试次数等，都可以进行配置以适应自己的应用程序。另外如果希望为用户提供更加丰富的用户体验，可以考虑使用Java Applet技术。
5 参考文献
1. Anthony J. Massa. Integrating GoAhead WebServer & eCos: Web-based remote management for small systems, http://www.ddj.com/mobile/184405201.
2. GoAhead Overview. http://www.goahead.com/products/webserver/default.aspx
3. Functionality Overview of an Open Source Embedded Web Server. http://data.goahead.com/webserver/WebServer2.1wp5-00.doc