嵌入式WEB服務(wù)器boa的實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)報(bào)告.docx

湖北汽車工業(yè)學(xué)院 Hubei Automotive Industrise Institute課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱 設(shè)計(jì)題目 班號(hào) 專業(yè) 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師（簽字） 起至日期 年 月 日 年 月 日 目 錄一 目的與要求 11.1課程設(shè)計(jì)的目的 11.2課程設(shè)計(jì)的要求 1二課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 12.1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 12.2原理和說明 22.2.1 boa簡(jiǎn)介32.2.2 cgi簡(jiǎn)介42.3 課程設(shè)計(jì)的功能分析 4三 總體設(shè)計(jì)方案 53.1系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境 53.2選用工具 53.3工作原理圖 53.4具體設(shè)計(jì)過程 5四 調(diào)試與測(cè)試 10五 課設(shè)總結(jié)與體會(huì) 11六 參考文獻(xiàn) 12一 目的與要求1.1課程設(shè)計(jì)的目的開設(shè)本課程設(shè)計(jì)的目的是,通過本課程設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，鞏固嵌入式系統(tǒng)的基本理論知識(shí)，進(jìn)一步了解和掌握課程中所講授的概念，方法。同時(shí)通過本課程設(shè)計(jì)，全面綜合應(yīng)用所學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)，建立一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程的概念，并掌握其中的主要原理和方法。（1）提高分析問題、解決問題的能力，進(jìn)一步鞏固嵌入式系統(tǒng)中的基本原理與方法。（2）熟悉Linux數(shù)據(jù)庫編程，可以進(jìn)行嵌入式web服務(wù)器的建立與程序設(shè)計(jì)。1.2課程設(shè)計(jì)的要求本次課設(shè)的要求如下：1、理解Linux下的網(wǎng)絡(luò)編程的實(shí)際意義。2、獨(dú)立進(jìn)行方案的制定，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理。3、在程序開發(fā)時(shí)，則必須清楚主要實(shí)現(xiàn)函數(shù)的目的和作用，需要在程序書寫時(shí)說明做適當(dāng)?shù)淖⑨?。要理解每個(gè)函數(shù)的具體意義和適用范圍，在寫課設(shè)報(bào)告時(shí)，必須要將主要函數(shù)的功能和參數(shù)做詳細(xì)的說明。4、通過網(wǎng)絡(luò)來檢測(cè)該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正確性。二 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.1 整個(gè)系統(tǒng)要完成的基本內(nèi)容大致如下：1、 熟悉開發(fā)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)特性，熟悉Linux下的網(wǎng)絡(luò)編程；2、 通過CGI實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式web服務(wù)器；3、 閱讀WEB服務(wù)器HTTP協(xié)議的基本內(nèi)容，學(xué)會(huì)幾個(gè)重要的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的使用方法；4、 在PC計(jì)算機(jī)上使用瀏覽器測(cè)試嵌入式WEB服務(wù)器的功能；5、服務(wù)器可支持動(dòng)態(tài)配置，可解釋靜態(tài)網(wǎng)頁和動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁；在實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候，必須有1、2、3、4及5中的這些基本內(nèi)容，可以根據(jù)興趣所在增加其他的內(nèi)容。2.2課程設(shè)計(jì)的原理和說明隨著Internet技術(shù)的興起，在嵌入式設(shè)備的管理與交互中，基于Web方式的應(yīng)用成為目前的主流，這種程序結(jié)構(gòu)也就是大家非常熟悉的B/S結(jié)構(gòu)，即在嵌入式設(shè)備上運(yùn)行一個(gè)支持腳本或CGI功能的Web服務(wù)器，能夠生成動(dòng)態(tài)頁面，在用戶端只需要通過Web瀏覽器就可以對(duì)嵌入式設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)控，非常方便實(shí)用。首先需要在嵌入式設(shè)備上成功移植支持腳本或CGI功能的Web服務(wù)器，然后才能進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。由于嵌入式設(shè)備資源一般都比較有限，并且也不需要能同時(shí)處理很多用戶的請(qǐng)求，因此不會(huì)使用Linux下最常用的如Apache 等服務(wù)器，而需要使用一些專門為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的Web服務(wù)器，這些Web服務(wù)器在存貯空間和運(yùn)行時(shí)所占有的內(nèi)存空間上都會(huì)非常適合于嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合。嵌入式WEB服務(wù)器常見的有l(wèi)ighttpd、shttpd、thttpd、boa、mathopd、minihttpd、appweb和goahead。典型的嵌入式Web服務(wù)器有Boa （）和thttpd （/software/thttpd/）等，它們和Apache等高性能的Web服務(wù)器主要的區(qū)別在于它們一般是單進(jìn)程服務(wù)器，只有在完成一個(gè)用戶請(qǐng)求后才能響應(yīng)另一個(gè)用戶的請(qǐng)求，而無法并發(fā)響應(yīng)，但這在嵌入式設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合里已經(jīng)足夠了。嵌入式web服務(wù)器移植配置好后，接著進(jìn)行GCI程序設(shè)計(jì)。CGI（Common Gateway Interface）是外部應(yīng)用擴(kuò)展應(yīng)用程序與WWW服務(wù)器交互的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。按照CGI標(biāo)準(zhǔn)編寫的外部擴(kuò)展應(yīng)用程序可以處理客戶端瀏覽器輸入的數(shù)據(jù)，從而完成客戶端與服務(wù)器的交互操作。而CGI規(guī)范就定義了Web服務(wù)器如何向擴(kuò)展應(yīng)用程序發(fā)送消息，在收到擴(kuò)展應(yīng)用程序的信息后又如何進(jìn)行處理等內(nèi)容。通過CGI可以提供許多靜態(tài)的HTML網(wǎng)頁無法實(shí)現(xiàn)的功能，比如搜索引擎、基于Web的數(shù)據(jù)庫訪問等等。HTTP協(xié)議是WWW的基礎(chǔ)，它基于客戶/服務(wù)器模型，一個(gè)服務(wù)器可以為分布在網(wǎng)絡(luò)中處的客戶提供服務(wù)；它是建立在TCP/IP協(xié)議之上的“無連接”協(xié)議，每次連接只處理一個(gè)請(qǐng)求。在服務(wù)器上，運(yùn)行產(chǎn)著一個(gè)守護(hù)進(jìn)程對(duì)端口進(jìn)行監(jiān)聽，等待來自客戶的請(qǐng)求。當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求到來時(shí)，將創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程為用戶的連接服務(wù)。根據(jù)請(qǐng)求的不同，服務(wù)器返回HTML文件或者通過CGI調(diào)用外部應(yīng)用程序，返回處理結(jié)果。服務(wù)器通過CGI與外部程序和腳本之間進(jìn)行交互，根據(jù)客戶端在進(jìn)行請(qǐng)求時(shí)所采取的方法，服務(wù)器會(huì)收集客戶所提供的信息，并將該部分信息發(fā)送給指定的CGI擴(kuò)展程序。CGI擴(kuò)展程序進(jìn)行信息處理并將結(jié)果返回服務(wù)器，然后服務(wù)器對(duì)信息進(jìn)行分析，并將結(jié)果發(fā)送回客戶端。外部CGI程序與WWW服務(wù)器進(jìn)行通信、傳遞有關(guān)參數(shù)和處理結(jié)果是通過環(huán)境變量、命令行參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)輸入來進(jìn)行的。服務(wù)器提供了客戶端（瀏覽器）與CGI擴(kuò)展程序之間的信息交換的通道。CGI的標(biāo)準(zhǔn)輸入是服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸出，而CGI的標(biāo)準(zhǔn)輸出是服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸入?？蛻舻恼?qǐng)求通過服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸出傳送給CGI的標(biāo)準(zhǔn)輸入，CGI對(duì)信息進(jìn)行處理后，將結(jié)果發(fā)送到它的標(biāo)準(zhǔn)輸入，然后由服務(wù)器將處理結(jié)果發(fā)送給客戶端。2.2.1 boa簡(jiǎn)介Boa 的功能實(shí)現(xiàn)：嵌入式 Web 服務(wù)器 Boa 和普通 Web 服務(wù)器一樣, 能夠完成接收客戶端請(qǐng)求、分析請(qǐng)求、響應(yīng)請(qǐng)求、向客 戶端返回請(qǐng)求結(jié)果等任務(wù)。 它的工作過程主要包括：(1) 完成 Web 服務(wù)器的初始化工作, 如創(chuàng)建環(huán)境變量、創(chuàng)建 TCP 套接字、綁定端口、開始偵聽、進(jìn)入循環(huán)結(jié)構(gòu), 以及等待接收客戶瀏覽器的連接請(qǐng)求；(2) 當(dāng)有客戶端連接請(qǐng)求時(shí),Web 服務(wù)器負(fù)責(zé)接收客戶端請(qǐng)求, 并保存相關(guān)請(qǐng)求信息；(3) 在接收到客戶端的連接請(qǐng)求之后,分析客戶端請(qǐng)求, 解析出請(qǐng)求的方法、URL 目標(biāo)、可選的查詢信息及表單信息, 同時(shí)根據(jù)請(qǐng)求做出相應(yīng)的處理；(4)Web 服務(wù)器完成相應(yīng)處理后, 向客戶端瀏覽器發(fā)送響應(yīng)信息, 關(guān)閉與客戶機(jī)的TCP 連接。嵌入式 Web 服務(wù)器 Boa 根據(jù)請(qǐng)求方法的不同，做出不同的響應(yīng)。如果請(qǐng)求方法為HEAD， 則直接向?yàn)g覽器返回響應(yīng)首部；如果請(qǐng)求方法為 GET， 則在返回響應(yīng)首部的同時(shí)， 將客戶端請(qǐng)求的 URL 目標(biāo)文件從服務(wù)器上讀出， 并且發(fā)送給客戶端瀏覽器；如果請(qǐng)求方法為 POST， 則將客戶發(fā)送過來的表單信息傳送給相應(yīng)的 CGI 程序， 作為 CGI 的參數(shù)來執(zhí)行 CGI 程序， 并將執(zhí)行結(jié)果發(fā)送給客戶端瀏覽器。 Boa 的功能實(shí)現(xiàn)也是通過建立連接、綁定端口、進(jìn)行偵聽、請(qǐng)求處理等來實(shí)現(xiàn)的。2.2.2 cgi簡(jiǎn)介概念：CGI(Common Gateway Interface)通用網(wǎng)關(guān)接口是HTTP服務(wù)器與你的或其它機(jī)器上的程序進(jìn)行交互的一種工具，其程序須運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。功能：絕大多數(shù)的CGI程序被用來解釋處理來自表單的輸入信息，并在服務(wù)器產(chǎn)生相應(yīng)的處理，或?qū)⑾鄳?yīng)的信息反饋給瀏覽器。CGI程序使網(wǎng)頁具有交互功能，其工作原理圖如下2.3課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的的功能 經(jīng)過近兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，通過查找有關(guān)資料，進(jìn)行課設(shè)的基本要求和需求分析另外還有程序編寫調(diào)試，所實(shí)現(xiàn)的基本功能如下：1、 可以通過PC機(jī)使用瀏覽器測(cè)試嵌入式WEB服務(wù)器的功能；2、服務(wù)器可支持動(dòng)態(tài)配置，可解釋靜態(tài)網(wǎng)頁和動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁；三 課程設(shè)計(jì)的總體方案3.1系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境Linux vi 編輯環(huán)境 UP-TECHPXA270-S嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)3.2選用工具PC機(jī)windows平臺(tái)虛擬機(jī)REDHAT LINUX 9.0boaARM-LINUX開發(fā)環(huán)境3.3 工作原理圖 試驗(yàn)的工作原理圖如下：運(yùn)行結(jié)果POST用STDIN輸入數(shù)據(jù)GET用QUERY-STRING輸入數(shù)據(jù)用STDOUT輸出數(shù)據(jù)Web瀏覽器Web服務(wù)器CGI腳本啟動(dòng)CGIC語言腳本啟動(dòng)CGI3.4 試驗(yàn)的具體過程首先在redhat9.0 linux上進(jìn)行web服務(wù)器的開發(fā)，當(dāng)編譯運(yùn)行成功后將其全部的配置文件和程序移到開發(fā)板上并對(duì)配置文件做相應(yīng)的修改進(jìn)行交叉編譯，具體實(shí)現(xiàn)過程如下：第一步 在RedHat9.0 linux上配置和使用BOA服務(wù)器1、解壓Boa源碼解壓：# tar zxvf boa-0.94.13.tar.gz2、編譯 # ./configure # make 3、配置# mkdir /etc/boa# cp / boa-0.94.13/boa.conf /etc/boa/修改boa.conf：（1）Group的修改：修改 Group nogroup 為Group 0 由于在/etc/group文件中沒有nogroup組，所以設(shè)成0。另外在/etc/passwd中有nobody用戶，所以User nobody不用修改。（2）scriptAlias的修改：修改 scriptAlias /cgi-bin/usr/lib/cgi-bin/為 scriptAlias /cgi-bin/ /var/www/cgi-bin/（3）ServerName的設(shè)置：修改 #ServerName .here/為 ServerName .here/注意：該項(xiàng)默認(rèn)為未打開，執(zhí)行Boa會(huì)異常退出，提示“gethostbyname:No such file or directory”,所以必須打開。其它默認(rèn)設(shè)置即可。# mkdir /var/log （注：redhat上已經(jīng)存在，此步驟省略）# mkdir /var/log/boa（創(chuàng)建日志文件目錄）# mkdir /var/www （創(chuàng)建HTML文檔的主目錄）（注：redhat上已經(jīng)存在，此步驟省略）可以將主機(jī) /usr/share/doc/HTML/目錄下的index.html文件和img目錄復(fù)制到/var/www目錄下；將主機(jī)/etc目錄下的mime.types文件放置到制作的根文件夾的/etc下；（注：redhat上已經(jīng)存在，此步驟省略）最后將boa-0.94.13下的boa可執(zhí)行文件拷貝到/usr/local/bin下面。(4)執(zhí)行運(yùn)行boa命令#boa在瀏覽器中輸入本機(jī)的ip地址。這時(shí)瀏覽器中就會(huì)出現(xiàn)/usr/share/doc/HTML/index.html的內(nèi)容了。第二步，當(dāng)在redhat9.0上配置好web服務(wù)器boa后就可以編寫相應(yīng)的代碼進(jìn)行服務(wù)器建立的程序設(shè)計(jì)了。（1） 主頁html源代碼如下： 輸入輸入兩個(gè)數(shù) * （2）本次利用c語言代碼，編譯生成cgi文件c語言源代碼如下：#include #include int main (void) char *date; long m,n; printf(Content-Type:text/html;charset=gb2312nn); printf(Hello World!); /*printf(乘法結(jié)果); printf(乘法結(jié)果); date = getenv(QUERY_STRING); if (date = NULL) printf(未輸入?yún)?shù)或參數(shù)輸入錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)!); else if(sscanf(date,%c%c,&m,&n) != 2) printf(輸入?yún)?shù)錯(cuò)誤或參數(shù)輸入不全(輸入?yún)?shù)必需為數(shù)字類型); else printf(The %ld 乘以 %ld 的值為: %ld, m,n,m * n); */ return 0;第三步，將目標(biāo)文件夾掛載到開發(fā)板上。設(shè)置開發(fā)板的地址Ifconfig eth0 掛載Mnt t nfs o nolock 05:/mnt /mnt/nfs（這是已經(jīng)把做好的全部的相關(guān)文件放在redhat9.0 的/mnt中） 通過ping redhat9.0掛載目錄的地址（ping 34）若ping通則掛載成功。第四步，進(jìn)行交叉編譯以上通過編譯生成的文件都是在redhat9.0環(huán)境下運(yùn)行的，若要使之能夠在開發(fā)板上運(yùn)行則必須通過arm-linux-gcc編譯才可以，同時(shí)web服務(wù)器boa的配置文件也必須做出相應(yīng)的改變，具體操作過程如下：（1） 將boa-0.94-13.tar.gz解壓，并將解壓的文件夾移到/mnt目錄下（2） 進(jìn)入src目錄運(yùn)行 configure 命令$ ./configure生成makefile文件，再將CC=gcc改成CC=arm-linux-gccCPP=gcc-E改成CPP=arm-linux-gcc-E（3） 在mnt下建立文件夾boa 將boa.conf放在該文件夾下，對(duì)boa.conf做出修改的說明如下：Mnt/nfs/var/log/boa/error_log：表示將錯(cuò)誤信息記錄到指定文件中 Mnt/nfs/dev/null：表示遠(yuǎn)程請(qǐng)求信息記錄到指定文件中Mnt/nfs/var/www：表示html文件存放的目錄Mnt/nfs/var/www/cgi-bin：表示CGI程序存放執(zhí)行的地址(4)這是就可以進(jìn)行交叉編譯了 Arm-linux-gcc hello.c o hello.cgi（4） 這時(shí)若已經(jīng)將各種相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)配置好后，可以在試驗(yàn)中配置好的局域網(wǎng)中任意一臺(tái)主機(jī)中輸入地址訪問試驗(yàn)中設(shè)置的主頁，輸入數(shù)據(jù)后就可返回一個(gè)網(wǎng)頁。四 測(cè)試與調(diào)試在ie瀏覽器上輸入地址http：/顯示一下頁面輸入1和2將會(huì)顯示一下頁面五 課設(shè)總結(jié)與體會(huì) 通過本次課設(shè)我學(xué)到了很多嵌入式web服務(wù)器的相關(guān)知識(shí)。在看到這些課設(shè)題目的時(shí)候我?guī)缀鹾翢o頭緒，不過通過幾天時(shí)間在網(wǎng)上查閱資料，是我對(duì)嵌入式web服務(wù)器的設(shè)計(jì)有了一個(gè)大體的思路，對(duì)其中涉及到的知識(shí)也進(jìn)行了學(xué)習(xí)和模仿。在之后的課程的設(shè)計(jì)制作過程中，仍然遇到了各種各樣的問題，如試驗(yàn)環(huán)境的配置，交叉