關鍵字：GoAhead, 嵌入式web伺服器, web應用
摘要：詳細介紹了開源嵌入式web伺服器GoAhead的原理，并結合具體執行個體說明如何利用它建構嵌入式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
廉價的硬體，功能強大的32作業系統，以及無處不在的網際網路，它們一起促成了網絡應用和裝置的飛速增長。大量的裝置連接配接到網絡上，于是人們希望通過一種通用、熟悉、快捷的方式來通路和控制它們。嵌入式web伺服器正好迎合了這種需求，它們嵌入在網絡裝置之中，使用标準的浏覽器就可以遠端通路和控制它們。
然而，并不是所有的web伺服器都可以擔當如此重任，我們需要的是一個強大，安全，标準的，而且最好是久經考驗的嵌入式web伺服器。這裡将要介紹的GoAhead嵌入式web伺服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伺服器的要求
2.1 易于與裝置內建
易于與裝置內建包含兩個方面的意思，其一是将Web應用程式內建到實時作業系統，其二是可以在Web應用中輕松通路硬體功能。由于GoAhead是開放源代碼的，是以這一點不難做到。
2.2 支援将Web頁面存儲在ROM中
許多嵌入式系統并沒有檔案系統，是以有必要将web頁面儲存到ROM中。GoAhead支援對web頁面進行編譯并将它們連結到最終的可執行檔案中。
2.3 加密和使用者管理
GoAhead伺服器支援使用SSL進行資料加密和認證。同時，它也支援摘要認證機制，一種總是加密密碼的更安全的認證機制。使用者管理功能允許不同的使用者具有不同級别的通路權限。
除了上述要求之外，是否能夠快速、友善的生成動态頁面是衡量一個嵌入式web伺服器的重要名額。GoAhead提供了多種方法編寫動态頁面，包括asp過程、GoForms過程和embedded JavaScript。GoAhead主要利用asp過程動态擷取系統資訊然後顯示在頁面上，GoForms過程則主要用來處理使用者指令，例如控制裝置和修改配置等。下面以一個動态顯示系統目前正在運作的程序資訊的小型web應用程式為例，闡述如何利用GoAhead建構嵌入式web應用程式，特别是asp和GoForms過程的使用方法。
3 動态頁面支援
在嵌入式裝置中，大部分web頁面都是動态生成的。生成動态頁面的方法主要有兩種，通過C代碼生成HTML标簽和在HTML頁面中嵌入表達式标簽。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，因為不到開始運作程式的最後一刻，你不可能知道這個頁面看起來會是個什麼樣子。相比之下，第二種方法更加直覺，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，在必要的地方添加占位符，運作時它們會被動态産生的資料代替。GoAhead完全支援這兩種方式。
為了友善的建立具有高度互動性的動态網頁，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伺服器端的某個C函數綁定在一起，隻是分工不同，asp過程用來生成顯示在頁面中的動态資料，而GoForms過程則用來處理使用者輸入和修改設定，它們一起構成了GoAhead的核心。
3.1 ASP過程
ASP最初用于IIS中，它是微軟開發的生成動态Web頁面的伺服器端技術。現在已經被移植到包括GoAhead的各種平台中，使用ASP的網頁的字尾一般為“.asp”。為了在Web頁面中嵌入ASP腳本，隻需使用特殊的标簽“<%” 和 “%>”将腳本包裹起來。之是以使用ASP标簽目的是為了向使用者顯示動态内容，例如系統程序資訊等。因為動态内容實際上是在執行特定的C函數生成的，是以需要将web頁面中的ASP标簽與特定的C函數聯系在一起。一般，整個過程大緻可以分成以下三個步驟：
1. 設計web頁面，動态内容使用特定的asp過程名替代，也稱其為一個占位符。
2. 在某個.c檔案中定義與asp過程對應的C函數
3. 在main.c檔案中的initWebs函數中使用websAspDefine注冊asp過程
以清單1中的<% UpdateProcInfor(); %>标簽為例，此标簽的目的是為了顯示系統目前正在運作的程序的資訊。擷取程序資訊實際上是由位于ui.c中的UpdateProcInfo函數完成的，詳見清單2，它負責擷取系統程序資訊，并格式化為HTML輸出。清單3中的websAspDefine函數将<% UpdateProcInfor(); %>标簽與UpdateProcInfo函數關聯起來，這樣當GoAhead解析home.asp頁面遇到<% UpdateProcInfor(); %>标簽時，控制權就會跳轉到UpdateProcInfor()函數，在輸出以HTML格式表示的程序資訊後，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參數作為JavaScript解釋器句柄可以用來調用JavaScript相關函數，例如ejGetVar和ejSetResult。wp參數作為浏覽器連接配接的句柄，可以用來調用很多有用的GoAhead伺服器函數，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内容。
//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格式輸出系統目前程序資訊
int UpdateProcInfo(int ejid, webs_t wp, int argc, char_t *argv)
{
return WriteProcPage(wp);
}
//根據使用者輸入改變重新整理間隔時間設定
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檔案中的initWebs()函數
#include "ui.h"
//關聯asp标簽和C函數名字
websAspDefine(T("UpdateProcInfo"), UpdateProcInfo);
websAspDefine(T("WriteMetaElement"), WriteMetaElement);
//關聯GoForms标簽和C函數名字
websFormDefine(T("UpdateConfig"), UpdateConfig);
3.2 GoForms過程
GoAhead實作了稱為GoForms的标準的通用網關接口（CGI）處理使用者送出的表單。與傳統的CGI方法不同，GoForms過程不是為每個浏覽器連接配接都建立一個新的程序，而是通過與GoAhead伺服器共享位址空間，于是可以直接通路全部的請求上下文。GoForms處理器可以自動解析和通路所有的POST和查詢資料，它也提供了一組API可以輕松通路CGI變量。
GoForms過程與ASP過程不同，它主要用來響應使用者輸入以更新系統設定或者執行特定的動作。在GoAhead中，GoForms實作為一個URL處理器，它會解釋以"/goform"開始的URLs。緊跟着"goform"之後的字元串定義了表單名字和使用者請求的細節。例如：“/goform/ UpdateConfig?interval=5”這個請求表示調用GoForms過程" UpdateConfig "，GoForms變量interval表示使用者設定的新重新整理間隔時間。GoAhead對ASP過程和GoForms過程的處理十分類似，隻是GoForms過程通過websFormDefine函數調用進行關聯，并且必須遵守原型“void GoFormsProcName(webs_t wp, char_t *path, char_t *query);”。完整的GoForms過程示例請參考清單1-3中的用來處理使用者請求的UpdateConfig過程。
3.3 ROM化網頁
對于具有檔案系統的嵌入式作業系統來說，可以将web應用中用到的各種資源，例如html檔案、圖檔、css檔案以及exe檔案直接以檔案的形式儲存起來。除此以外還存在大量的不具備檔案系統的嵌入式作業系統，此時可以利用GoAhead的ROM化功能将所有資源內建到可執行檔案中。首先在E:\GoAhead目錄下建立一個files.txt檔案，将web應用中使用到的所有資源及其路徑都儲存在這個檔案中，如清單4所示：
//清單4：files.txt檔案
E:\GoAhead\home.asp
E:\GoAhead\graphics\topbar.gif
E:\GoAhead\style\base.css
然後建構webcomp工程生成webcomp.exe。在指令行中輸入指令“webcomp E:\GoAhead files.txt >webrom.c”，此指令的目的是依次将files.txt中的每個資源檔案都轉換為一個unsigned char數組，并将這些數組添加到自動生成的webrom.c源檔案中。最後，隻需在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，重新建構webs工程，這樣在生成的webs.exe中就包含了運作web應用所需的全部資源，大大簡化了部署過程。
3.4 測試web應用程式
運作webs.exe啟動GoAhead web伺服器，打開浏覽器在位址欄輸入http://localhost。預設情況下會自動打開home.asp頁面，如圖1所示。
圖1 GoAhead伺服器測試頁面
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等衆多作業系統中。本文之是以使用Windows平台上GoAhead移植為例進行說明，一方面每個讀者都可以運作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台介紹，進而重點掌握GoAhead本身的功能與特點。
筆者在利用GoAhead建構遠端監控等嵌入式web應用的過程中，發現有必要對GoAhead特有的一些程式設計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使字元串在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，例如預設頁、端口号和重試次數等，都可以進行配置以适應自己的應用程式。另外如果希望為使用者提供更加豐富的使用者體驗，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
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