關鍵字：GoAhead, 嵌入式web服務器, web應用
摘要：詳細介紹了開源嵌入式web服務器GoAhead的原理，並結合具體實例說明如何利用它構建嵌入式web應用。
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 簡介
廉價的硬件，功能強大的32操作系統，以及無處不在的因特網，它們一起促成了網絡應用和設備的飛速增長。大量的設備連接到網絡上，於是人們希望通過一種通用、熟悉、快捷的方式來訪問和控制它們。嵌入式web服務器正好迎合了這種需求，它們嵌入在網絡設備之中，使用標準的瀏覽器就可以遠程訪問和控制它們。
然而，並不是所有的web服務器都可以擔當如此重任，我們需要的是一個強大，安全，標準的，而且最好是久經考驗的嵌入式web服務器。這裏將要介紹的GoAhead嵌入式web服務器能夠滿足所有這些需求，包括西門子，霍尼韋爾，惠普等大型企業都在使用GoAhead。
2 嵌入式web服務器的要求
2.1 易於與設備集成
易於與設備集成包含兩個方面的意思，其一是將Web應用程序集成到實時操作系統，其二是可以在Web應用中輕鬆訪問硬件功能。由於GoAhead是開放源代碼的，因此這一點不難做到。
2.2 支持將Web頁面存儲在ROM中
許多嵌入式系統並沒有文件系統，因此有必要將web頁面保存到ROM中。GoAhead支持對web頁面進行編譯並將它們鏈接到最終的可執行文件中。
2.3 加密和用戶管理
GoAhead服務器支持使用SSL進行數據加密和認證。同時，它也支持摘要認證機制，一種總是加密密碼的更安全的認證機制。用戶管理功能允許不同的用戶具有不同級別的訪問權限。
除了上述要求之外，是否能夠快速、方便的生成動態頁面是衡量一個嵌入式web服務器的重要指標。GoAhead提供了多種方法編寫動態頁面，包括asp過程、GoForms過程和embedded JavaScript。GoAhead主要利用asp過程動態獲取系統信息然後顯示在頁面上，GoForms過程則主要用來處理用戶指令，例如控制設備和修改配置等。下面以一個動態顯示系統當前正在運行的進程信息的小型web應用程序爲例，闡述如何利用GoAhead構建嵌入式web應用程序，特別是asp和GoForms過程的使用方法。
3 動態頁面支持
在嵌入式設備中，大部分web頁面都是動態生成的。生成動態頁面的方法主要有兩種，通過C代碼生成HTML標籤和在HTML頁面中嵌入表達式標籤。直接通過C代碼生成頁面的優點是靈活，但是卻犧牲了友好性，因爲不到開始運行程序的最後一刻，你不可能知道這個頁面看起來會是個什麼樣子。相比之下，第二種方法更加直觀，你可以使用你所喜歡的工具以所見即所得的方式編輯頁面，在必要的地方添加佔位符，運行時它們會被動態產生的數據代替。GoAhead完全支持這兩種方式。
爲了方便的創建具有高度交互性的動態網頁，GoAhead提供了asp過程和GoForms過程兩種武器。它們實際上都與定義在服務器端的某個C函數綁定在一起，只是分工不同，asp過程用來生成顯示在頁面中的動態數據，而GoForms過程則用來處理用戶輸入和修改設置，它們一起構成了GoAhead的核心。
3.1 ASP過程
ASP最初用於IIS中，它是微軟開發的生成動態Web頁面的服務器端技術。現在已經被移植到包括GoAhead的各種平臺中，使用ASP的網頁的後綴一般爲“.asp”。爲了在Web頁面中嵌入ASP腳本，只需使用特殊的標籤“<%” 和 “%>”將腳本包裹起來。之所以使用ASP標籤目的是爲了向用戶顯示動態內容，例如系統進程信息等。因爲動態內容實際上是在執行特定的C函數生成的，所以需要將web頁面中的ASP標籤與特定的C函數聯繫在一起。一般，整個過程大致可以分成以下三個步驟：
1. 設計web頁面，動態內容使用特定的asp過程名替代，也稱其爲一個佔位符。
2. 在某個.c文件中定義與asp過程對應的C函數
3. 在main.c文件中的initWebs函數中使用websAspDefine註冊asp過程
以清單1中的<% UpdateProcInfor(); %>標籤爲例，此標籤的目的是爲了顯示系統當前正在運行的進程的信息。獲取進程信息實際上是由位於ui.c中的UpdateProcInfo函數完成的，詳見清單2，它負責獲取系統進程信息，並格式化爲HTML輸出。清單3中的websAspDefine函數將<% UpdateProcInfor(); %>標籤與UpdateProcInfo函數關聯起來，這樣當GoAhead解析home.asp頁面遇到<% UpdateProcInfor(); %>標籤時，控制權就會跳轉到UpdateProcInfor()函數，在輸出以HTML格式表示的進程信息後，控制權轉交給GoAhead繼續解析home.asp頁面。
注意：asp過程必須符合原型：int AspProcName (int ejid, webs_t wp, int argc, chart_t **argv);
其中，ejid參數作爲JavaScript解釋器句柄可以用來調用JavaScript相關函數，例如ejGetVar和ejSetResult。wp參數作爲瀏覽器連接的句柄，可以用來調用很多有用的GoAhead服務器函數，例如用來輸出HTML語句的websWrite等。argc和argv包含傳遞給asp過程的實參的個數和內容。
//清單1：home.asp（省略了其它無關的部分，細節請參考附帶源代碼）
<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>
//清單2：ui.c
#include "ui.h"
#include "..\webs.h"
//以HTML格式輸出系統當前進程信息
int UpdateProcInfo(int ejid, webs_t wp, int argc, char_t *argv)
{
return WriteProcPage(wp);
}
//根據用戶輸入改變刷新間隔時間設置
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");
}
//清單3：main.c文件中的initWebs()函數
#include "ui.h"
//關聯asp標籤和C函數名字
websAspDefine(T("UpdateProcInfo"), UpdateProcInfo);
websAspDefine(T("WriteMetaElement"), WriteMetaElement);
//關聯GoForms標籤和C函數名字
websFormDefine(T("UpdateConfig"), UpdateConfig);
3.2 GoForms過程
GoAhead實現了稱爲GoForms的標準的通用網關接口（CGI）處理用戶提交的表單。與傳統的CGI方法不同，GoForms過程不是爲每個瀏覽器連接都創建一個新的進程，而是通過與GoAhead服務器共享地址空間，於是可以直接訪問全部的請求上下文。GoForms處理器可以自動解析和訪問所有的POST和查詢數據，它也提供了一組API可以輕鬆訪問CGI變量。
GoForms過程與ASP過程不同，它主要用來響應用戶輸入以更新系統設置或者執行特定的動作。在GoAhead中，GoForms實現爲一個URL處理器，它會解釋以"/goform"開始的URLs。緊跟着"goform"之後的字符串定義了表單名字和用戶請求的細節。例如：“/goform/ UpdateConfig?interval=5”這個請求表示調用GoForms過程" UpdateConfig "，GoForms變量interval表示用戶設置的新刷新間隔時間。GoAhead對ASP過程和GoForms過程的處理十分類似，只是GoForms過程通過websFormDefine函數調用進行關聯，並且必須遵守原型“void GoFormsProcName(webs_t wp, char_t *path, char_t *query);”。完整的GoForms過程示例請參考列表1-3中的用來處理用戶請求的UpdateConfig過程。
3.3 ROM化網頁
對於具有文件系統的嵌入式操作系統來說，可以將web應用中用到的各種資源，例如html文件、圖片、css文件以及exe文件直接以文件的形式保存起來。除此以外還存在大量的不具備文件系統的嵌入式操作系統，此時可以利用GoAhead的ROM化功能將所有資源集成到可執行文件中。首先在E:\GoAhead目錄下創建一個files.txt文件，將web應用中使用到的所有資源及其路徑都保存在這個文件中，如清單4所示：
//清單4：files.txt文件
E:\GoAhead\home.asp
E:\GoAhead\graphics\topbar.gif
E:\GoAhead\style\base.css
然後構建webcomp工程生成webcomp.exe。在命令行中輸入命令“webcomp E:\GoAhead files.txt >webrom.c”，此命令的目的是依次將files.txt中的每個資源文件都轉換爲一個unsigned char數組，並將這些數組添加到自動生成的webrom.c源文件中。最後，只需在webs工程中定義宏WEBS_PAGE_ROM以使能ROM化網頁功能，同時使用生成的webrom.c替換webs工程中的原始webrom.c，重新構建webs工程，這樣在生成的webs.exe中就包含了運行web應用所需的全部資源，大大簡化了部署過程。
3.4 測試web應用程序
運行webs.exe啓動GoAhead web服務器，打開瀏覽器在地址欄輸入http://localhost。默認情況下會自動打開home.asp頁面，如圖1所示。
圖1 GoAhead服務器測試頁面
4 結語
GoAhead已經被成功的移植到HP-UX, Windows CE, pSOS, QNX, IRIX, uCOS, eCOS, chorus 和 RTEMS等衆多操作系統中。本文之所以使用Windows平臺上GoAhead移植爲例進行說明，一方面每個讀者都可以運行附帶的源代碼親自進行試驗以加深印象，另一方面也可以省略複雜的平臺介紹，從而重點掌握GoAhead本身的功能與特點。
筆者在利用GoAhead構建遠程監控等嵌入式web應用的過程中，發現有必要對GoAhead特有的一些編程技巧加以說明以少走彎路。GoAhead定義了宏T(x)，可以根據是否定義了宏UNICODE使字符串在Unicode和ANSI之間自由切換。當使用websWrite函數輸出HTML語句時，請使用<br />而不是\n輸出換行符。GoAhead中的一些選項，例如默認頁、端口號和重試次數等，都可以進行配置以適應自己的應用程序。另外如果希望爲用戶提供更加豐富的用戶體驗，可以考慮使用Java Applet技術。
5 參考文獻
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