嵌入式Boa服务器上CGI开发-(转自Bryce.Xiao)

嵌入式WEB服务器常见的有
lighttpd 
shttpd 
thttpd
boa 
mathopd 
minihttpd
appweb
goahead
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嵌入式WEB服务器BOA的移植方法（一）2007-2-26 16:20:00
  随着Internet技术的兴起，在嵌入式设备的管理与交互中，基于Web方式的应用成为目前的主流，
这种程序结构也就是大家非常熟悉的B/S结构，即在 嵌入式设备上运行一个支持脚本或CGI功能的Web服务器，
能够生成动态页面，在用户端只需要通过Web浏览器就可以对嵌入式设备进行管理和监控，非常方 便实用。
本节主要介绍这种应用的开发和移植工作。
用户首先需要在嵌入式设备上成功移植支持脚本或CGI功能的Web服务器，然后才能进行应用程序的开发。
    1、 嵌入式Web服务器移植  由于嵌入式设备资源一般都比较有限，并且也不需要能同时处理很多用户的请求，
因此不会使用Linux下最常用的如Apache 等服务器，而需要使用一些专门为嵌入式设备设计的Web服务器，
这些Web服务器在存贮空间和运行时所占有的内存空间上都会非常适合于嵌入式应用场合。
   典型的嵌入式Web服务器有Boa （www.boa.org）和thttpd （http://www.acme.com/software/thttpd/）等，
它们和Apache等高性能的Web服务器主要的区别在于它们一般是 单进程服务器，只有在完成一个用户请求后才能响应
另一个用户的请求，而无法并发响应，但这在嵌入式设备的应用场合里已经足够了。
     我们绍比较常用的Boa服务器的移植。
     Boa是一个非常小巧的Web服务器，可执行代码只有约60KB。它是一个单任务Web服务器，只能依次完成用户的请求，
而不会fork出新的进程来处理 并发连接请求。但Boa支持CGI，能够为CGI程序fork出一个进程来执行。Boa的设计目标
是速度和安全，在其站点公布的性能测试中，Boa的性能 要好于Apache服务器。
    第一步完成Boa程序的移植。从www.boa.org下载Boa源码，当前最新版本为0.94.13，将其解压并进入源码目录的src
子目录
    # tar xzf boa-0.94.13.tar.gz
    # cd boa-0.94.13/src
生成Makefile文件
    # ./configure
    修改Makefile文件，找到CC=gcc，将其改成CC = arm-linux-gcc，再找到CPP = gcc –E，
将其改成CPP = arm-linux-gcc –E，并保存退出。
    然后运行make进行编译，得到的可执行程序为boa，将调试信息剥去，得到的最后程序只有约60KB大小。
    # make
    # arm-linux-strip boa
   第二步完成Boa的配置，使其能够支持CGI程序的执行。Boa需要在/etc目录下建立一个boa目录，里面放入Boa的主要
配置文件boa.conf。在Boa源码目录下已有一个示例boa.conf，可以在其基础上进行修改，下面解释一下该文件的含义：
#监听的端口号，缺省都是80，一般无需修改
Port 80
# bind调用的IP地址，一般注释掉，表明绑定到INADDR_ANY，通配于服务器的所有IP地址
#Listen 192.68.0.5
#作为哪个用户运行，即它拥有该用户的权限，一般都是nobody，需要/etc/passwd中有
#nobody用户
User nobody
#作为哪个用户组运行，即它拥有该用户组的权限，一般都是nogroup，需要在/etc/group文
#件中有nogroup组
Group nogroup
#当服务器发生问题时发送报警的email地址，目前未用，注释掉
#ServerAdmin root@localhost
#错误日志文件。如果没有以/开始，则表示从服务器的根路径开始。如果不需要错误日志，
则用#/dev/null。在下面设置时，注意一定要建立/var/log/boa目录
ErrorLog /var/log/boa/error_log
#访问日志文件。如果没有以/开始，则表示从服务器的根路径开始。如果不需要错误日志，
则用#/dev/null或直接注释掉。在下面设置时，注意一定要建立/var/log/boa目录
#AccessLog /var/log/boa/access_log
#是否使用本地时间。如果没有注释掉，则使用本地时间。注释掉则使用UTC时间
#UseLocaltime
#是否记录CGI运行信息，如果没有注释掉，则记录，注释掉则不记录
#VerboseCGILogs
#服务器名字
ServerName www.hyesco.com
#是否启动虚拟主机功能，即设备可以有多个网络接口，每个接口都可以拥有一个虚拟的Web服
#务器。一般注释掉，即不需要启动
#VirtualHost
#非常重要，HTML文档的主目录。如果没有以/开始，则表示从服务器的根路径开始。
DocumentRoot /var/www
#如果收到一个用户请求的话，在用户主目录后再增加的目录名
UserDir public_html
#HTML目录索引的文件名，也是没有用户只指明访问目录时返回的文件名
DirectoryIndex index.html
#当HTML目录没有索引文件时，用户只指明访问目录时，boa会调用该程序生成索引文件然后
#返回给用户，因为该过程比较慢最好不执行，可以注释掉或者给每个HTML目录加上#DirectoryIndex指明的文件
#DirectoryMaker /usr/lib/boa/boa_indexer
#如果DirectoryIndex不存在，并且DirectoryMaker被注释，那么就用Boa自带的索引
#生成程序来生成目录的索引文件并输出到下面目录，该目录必须是Boa能读写
# DirectoryCache /var/spool/boa/dircache
#一个连接所允许的HTTP持续作用请求最大数目，注释或设为0都将关闭HTTP持续作用
KeepAliveMax 1000
#HTTP持续作用中服务器在两次请求之间等待的时间数，以秒为单位，超时将关闭连接
KeepAliveTimeout 10
#指明mime.types文件位置。如果没有以/开始，则表示从服务器的根路径开始。可以注释掉
#避免使用mime.types文件，此时需要用AddType在本文件里指明
MimeTypes /etc/mime.types
#文件扩展名没有或未知的话，使用的缺省MIME类型
DefaultType text/plain
#提供CGI程序的PATH环境变量值
CGIPath /bin:/usr/bin:/usr/local/bin
#将文件扩展名和MIME类型关联起来，和mime.types文件作用一样。如果用mime.types
#文件，则注释掉，如果不使用mime.types文件，则必须使用
#AddType application/x-httpd-cgi cgi
#指明文档重定向路径
#Redirect /bar http://elsewhere/feh/bar
#为路径加上别名
Alias /doc /usr/doc
#非常重要，指明CGI脚本的虚拟路径对应的实际路径。一般所有的CGI脚本都要放在实际路径
#里，用户访问执行时输入站点+虚拟路径+CGI脚本名
ScriptAlias /cgi-bin/ /var/www/cgi-bin/
   用户可以根据自己需要，对boa.conf进行修改，但必须要保证其他的辅助文件和设置必须和boa.conf里的配置相符，
不然Boa就不能正常工作。 在上面的例子中，我们还需要创建日志文件所在目录/var/log/boa，
创建HTML文档的主目录/var/www，将mime.types文件拷贝 到/etc目录，
创建CGI脚本所在目录/var/www/cgi-bin/。mime.types文件用来指明不同文件扩展名对应的MIME类型，
一般 可以直接从Linux主机上拷贝一个，大部分也都是在主机的/etc目录下。
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===================host test=======================================
1.进入 boa-0.94.13/src
 ./configure 
 make
2.在etc/下建立boa目录并将boa.conf拷贝到该目录下.更改boa.conf 
      Group nogroup  ＝＝＝》Group 0

3.在 /var/log/下建立boa目录，该目录下可以查看boa服务器的日志

4.其它的一些路径

默认是/var/www下的内容可以访问                       （DocumentRoot /var/www）
默认cgi ：ScriptAlias /cgi-bin/ /usr/lib/cgi-bin/  （cgi可执行程序放在 /usr/lib/cgi-bin/目录下）
 例子http://201.201.201.249/cgi-bin/cgi-test.cgi
CGIPath /bin:/usr/bin:/usr/local/bin
 只有这些目录下的命令可以被调用，如果要root的权限（如ifconfig配置ip）需要加上/sbin

 

 

 

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cgi例子

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//pass.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

char* getcgidata(FILE* fp, char* requestmethod);

int main()

{

       char *input;

       char *req_method;

       char name[64];

       char pass[64];

       int i = 0;

       int j = 0;

      

//     printf("Content-type: text/plain; charset=iso-8859-1 ");

       printf("Content-type: text/html ");

       printf("The following is query reuslt:<br><br>");

       req_method = getenv("REQUEST_METHOD");

       input = getcgidata(stdin, req_method);

       // 我们获取的input字符串可能像如下的形式

       // Username="admin"&Password="aaaaa"

       // 其中"Username="和"&Password="都是固定的

       // 而"admin"和"aaaaa"都是变化的，也是我们要获取的

      

       // 前面9个字符是UserName=

       // 在"UserName="和"&"之间的是我们要取出来的用户名

       for ( i = 9; i < (int)strlen(input); i++ )

       {

              if ( input[i] == '&' )

              {

                     name[j] = '';

                     break;

              }                  

              name[j++] = input[i];

       }

       // 前面9个字符 + "&Password="10个字符 + Username的字符数

       // 是我们不要的，故省略掉，不拷贝

       for ( i = 19 + strlen(name), j = 0; i < (int)strlen(input); i++ )

       {

              pass[j++] = input[i];

       }

       pass[j] = '';

       printf("Your Username is %s<br>Your Password is %s<br> ", name, pass);

      

       return 0;

}

char* getcgidata(FILE* fp, char* requestmethod)

{

       char* input;

       int len;

       int size = 1024;

       int i = 0;

      

       if (!strcmp(requestmethod, "GET"))

       {

              input = getenv("QUERY_STRING");

              return input;

       }

       else if (!strcmp(requestmethod, "POST"))

       {

              len = atoi(getenv("CONTENT_LENGTH"));

              input = (char*)malloc(sizeof(char)*(size + 1));

             

              if (len == 0)

              {

                     input[0] = '';

                     return input;

              }

             

              while(1)

              {

                     input[i] = (char)fgetc(fp);

                     if (i == size)

                     {

                            input[i+1] = '';

                            return input;

                     }

                    

                     --len;

                     if (feof(fp) || (!(len)))

                     {

                            i++;

                            input[i] = '';

                            return input;

                     }

                     i++;

                    

              }

       }

       return NULL;

}

 

 

/*

*  gcc -o pass.cgi pass.c

*/

//pass.html

<html>
<head><title>用户登陆验证</title></head>
<body>
<form name="form1" action="/cgi-bin/pass.cgi" method="POST">
<table align="center">
    <tr><td align="center" colspan="2"></td></tr>
    <tr>
       <td align="right">用户名</td>
       <td><input type="text" name="Username"></td>
    </tr>
    <tr>
       <td align="right">密&nbsp;&nbsp;码</td>
       <td><input type="password" name="Password"></td>
    </tr>
    <tr>
       <td><input type="submit" value="登  录"></td>
       <td><input type="reset" value="取  消"></td>
    </tr>
</table>
</form>
</body>
</html>

 

 

摘要：在详细介绍一种嵌入式Web服务器BOA的实现与配置方法的基础上，以一个Web在线远程监控GPIO（通用输入/输出）的程序为实例，介绍嵌入式Linux系统下CPU程序设计技术。

关键词：嵌入式系统Linux BOA CGI GPIO

1 概述

随着互联网应用的普及，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系统提供了一种经济、实用的互联网嵌入式接入方案。这里结合一种嵌入式Web Server BOA来介绍嵌入式Linux系统下的CGI程序设计技术。

2 Web Server BOA的实现与配置

2.1 uClinux下，主要有三个Web Server:HTTPD、THTTPD和BOA。HTTPD是最简单的一个Web Server,它的功能最弱，不支持认证，不支持CGI。THTTPD和BOA都支持认证、CGI等，功能都比较全。BOA是一个单任务的小型HTTP服务器，源代码开放、性能优秀，特别适合应用在嵌入式系统中。目前的uClinux的代码中已经包含BOA的源代码。在uClinux下实现BOA，只需要对BOA做一些配置和修改。以下是配置的过程。

（1）编译BOA到内核

首先，需要把BOA编译到内核，即执行make menuconfig，在应用程序选单中network application项下面选择boa。该操作需要重新编译内核。

（2）编制配置文件boa.conf

在Linux操作系统下，应用程序的配置都是以配置文件的形式提供的，一般都是放在目标板/etc/目录下或者/etc/config目录下。但boa的配置文件boa.conf一般都喜欢放在目标板/home/httpd/目录下。

例如，一个典型的boa.conf文件格式如下：

ServerName Samsung-ARM

DocumentRoot/home/httpd

ScriptAlias/cgi-bin/home/httpd/cgi-bin/

ScriptAlias/index.html/home/httpd/index.html

它指定了HTML页面必须放到/home/httpd目录下，cgi外部扩展程序必须放到/home/httpd/cgi-bin目录下。

（3）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浏览器访问开发板上的 Web Server。例如，输入开发板的IP地址http://192.168.0.101，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，可以实现动态Web技术，下面将详细介绍。

2．2 具有MMU平台的Linux下B0A的实现与配置

对于有MMU（内存管理单元）的平台，如armlinux和ppclinux，可以到网上下载一个主流版本的boa发行包。因为是运行在目标系统，所以要用交叉编译工具编译，即需要修改boa/src/Makefile里面的编译器。例如：

CC=/LinuxPPC/CDK/bin/powerpc-linux-gcc

CPP=/LinuxPPC/CDK/bin/powerpc-linux-g++

然后直接在boa/src目录下执行make，即可生成BOA可执行文件；将其编译入内核，并烧写到存储设备，就可以实现访问BOA服务器。

3 CGI程序设计技术

CGI（Common Gateway Interface）是外部应用扩展应用程序与WWW服务器交互的一个标准接口。按照CGI标准编写的外部扩展应用程序可以处理客户端浏览器输入的数据，从而完成客户端与服务器的交互操作。而CGI规范就定义了Web服务器如何向扩展应用程序发送消息，在收到扩展应用程序的信息后又如何进行处理等内容。通过CGI可以提供许多静态的HTML网页无法实现的功能，比如搜索引擎、基于Web的数据库访问等等。

3．1 工作原理

（1）WWW和CGI的工作原理

HTTP协议是WWW的基础，它基于客户/服务器模型，一个服务器可以为分布在网络中处的客户 提供服务；它是建立在 TCP/IP协议之上的“无连接”协议，每次连接只处理一个请求。在服务器上，运行产着一个守护进程对端口进行监听，等待来自客户的请求。当一个请求到来时，将创建一个子进程为用户的连接服务。根据请求的不同，服务器返回HTML文件或者通过CGI调用外部应用程序，返回处理结果。服务器通过CGI与外部程序和脚本之间进行交互，根据客户端在进行请求时所采取的方法，服务器会收集客户所提供的信息，并将该部分信息发送给指定的 CGI扩展程序。CGI扩展程序进行信息处理并将结果返回服务器，然后服务器对信息进行分析，并将结果发送回客户端。

外部CGI程序与WWW服务器进行通信、传递有关参数和处理结果是通过环境变量、命令行参数和标准输入来进行的。服务器提供了客户端（浏览器）与CGI扩展程序之间的信息交换的通道。CGI的标准输入是服务器的标准输出，而CGI的标准输出是服务器的标准输入。客户的请求通过服务器的标准输出传送给CGI的标准输入，CGI对信息进行处理后，将结果发送到它的标准输入，然后由服务器将处理结果发送给客户端。

（2）URL编码

客户端浏览器向服务器发送数据采用编码的形式进行。该编码就是CRL编码。编码的主要工作是表单域的名字和值的转义，具体的做法为：每一对域和值里的空格都会被替换为一个加号（+）字符，不是字母或数字的字符将被替换为它们的十六进制数字形式，格式为%HH。HH是该字符的 ASCII十六进制值。
标签将被替换为“%0D%0A”。

信息是按它们在表单里出现的顺序排列的。数据域的名字和数据域的值通过等号（=）字符连在一起。各对名/值再通过“&”字符连接在一起。经过这些编码处理之后，表单信号就整个成为一个连续的字符流，里面包含着将被送往服务器的全部信息。

因为表单输入信息都是经过编码后传递给脚本程序的，所以CGI扩展程序在使用这些参数之前必须对它们进行解码。

3．2 CGI外部扩展程序编制

服务器程序可以通过三种途径接收信息：环境变量、命令行和标准输入。具体使用哪一种方法要由<form>标签的METHOD属性来决定。

在“METHOD=GET”时，向CGI程序传递表单编码信息的正常做法是通过命令来进行的。大多数表单编码信息都是通过 QUERY_STRING的环境变量来传递的。如果“METHOD=POST”，表单信息将通过标准输入来读取。还有一种不使用表单就可以向CGI传送信息的方法，那就是把信息直接追回在URL地址后面，信息和URL之间用问号（？）来分隔。

下面结合Web远程监控ARM芯片的GPIO（通用输入/输出）的应用实例详细介绍。

（1）GET方法

GET方法是对数据的一个请求，被用于获得静态文档。当使用GET方法时，CGI程序将会从环 境变量 QUERY_STRING获取数据。为了处理客户端的请求，CGI必须对QUERY_STRING中的字符串进行分析。当需要从服务器获取数据并且不改变服务器上的数据时，应该选用GET方法；但是如果请求中包含的字符串超过了一定长度，一般是1024字节，那么就只能选用POST方法。GET 方法通过附加在URL后面的参数发送请求信息。这些参数将被放在环境变量QUERY_STRING中传给CGI程序。GET方法的表单格式和CGI解码程序可以参考POST方法的实现。

（2）POST方法

当浏览器将数据从一个填写的表单传给服务器时一般采用POST方法，而且在发送的数据超过 1024字节时也必须采用POST方法。当使用POST方法时，Web服务器向CGI程序的标准输入STDIN传送数据。发送的数据长度存在环境变量 CONTENT_LENGTH中，并且，POST方法的数据格式为：

variable1=value1&variable2=value2&etc

CGI程序必须检查REQUEST_METHOD环境变量以确定是否采用了POST方法，并决定是否要读取STDIN。POST方法在HTML文档中定义的表单如下：

<form METHOD=POST ACTION="/cgi-bin/cgi_gpio.cgi">

Operate P0

Operate P1

Operate P2

NAME="cancel"TYPE=reset value="RESET">

它调用的服务器脚本程序是/cgi/bin/cgi_gpio.cgi。CGI扩展程序中form表单的解码可参考如下程序：

char **getPOSTvars(){

int i;

int content_length;

char **postvars;

char *postinput;

char **pairlist;

int paircount=0;

chr *nvpair;

char *eqpos;

postinput=getenv("CONTENT_LENGTH");//获取传送给程序数据的字节数

if(!postinput)

exit();

if(!content_length=atoi(postinput))) //获取信息长度

exit(1);

if(!(postinput=(char*)malloc(content_length+1)))

exit(1);

if(!fread(postinput,content_length,1,stadin))

exit(1);

postinput[content_length]='0';

for(i=0;postinput[i];i++)

if(postinput[i]=='+')

postinput[i]=''; //对加易进行处理

pairlist=(char **)malloc(256*sizeof(char **));

paircount=0;

nvpair=strtok(postinput,"&");//从出现“&”字符的位置把信息分段，然后对结果依次处理

while (nvpair){

pairlist[paircount++]=strdup(nvpair);

if(!(paircount%256))

pairlist=(char**)realloc(pairlist,(paircount+256)*sizeof(char**));

nvpair=strtok(NULL,"&");

}

pairlist[paircount]=0;

postvars=(char**)malloc((paircount*2+1)*sizeof(char **));

for(i=0;i

if(eqpos=strchr(pairlist[i],'=')){

*eqpos='0';

unescape_url(postvars[i*2+1]=strdup(eqpos+1));//调用unescape_url函数继续解码

}else{

unescape_url(postvars[i*2+1])=strdup(""));

}

postvars[paircount*2]=0;

for(i=0;pairlist[i];i++)

free(pairlist[i]);

free(pairlist);

free(postinput);

return postvars;

}

其中，unescape_url函数再调用x2c函数，把（不是字节或数字的）特殊字符从其%HH表示方式解码为文本字符。

static void unescape_url(char *url){

int x,y;

for(x=0,y=0;url[y];++x,++y){

if((url[x]=url[y])=='%'){

url[x]=x2c(&url[y+1]);

y+=2;

}

}

url[x]='0';

}

(3)直接URL加参数传递方法

这是一种不使用表单就可以向CGI传送信息的方法。它把信息直接追加在URL地址后面，信息和URL之间用号号（？）来分隔。例如，对于一个cgi_gpio.cgi的脚本，可以从如下的链接启动：

<A HREF=/cgi-gpio.cgi!?flag=0 Operate P0</A>

<A HREF>

if(!strcmp(get_input,"flag=0")

...//Operate p0

else if(!strcmp(get_input,"flag=1")

...//Operate P1

else

...//Operate P2

对于上述三种方法，可以根据不同的应用场合和应用要求进行选取。

结语

嵌入式Web Server系统方案可以广泛应用在许多领域，如自动化设备的远程监控、嵌入式GSM短消息平台以及远程家庭医疗等。并且，随着互联网应用领域的不断深入，嵌入式Internet技术将得到更为广泛的应用和发展。