搭建Web服務的嵌入式Web Server＊

安 峰

（蘇州工業(yè)園區(qū)服務外包職業(yè)學院信息技術系，蘇州215123）

引 言

傳統(tǒng)的嵌入式Web Server搭建方案中，不論是直接基于開源網(wǎng)絡協(xié)議棧（uip等），還是基于Linux平臺下的輕量級服務器（Httpd等），Web Server均是運行在嵌入式設備當中，這也是其名稱為“嵌入式Web Server”的原因，如圖1所示。但隨著Web技術的不斷發(fā)展，Server的體積越來越大，嵌入式Web Server已不再滿足于簡單的網(wǎng)頁發(fā)送、CGI等技術，而是要求具有表單更新、實時流傳輸、大數(shù)據(jù)量交換和存儲以及復雜的后臺邏輯管理等功能。但與之相對的是嵌入式設備的硬件處理能力區(qū)別較大，很多設備無法負擔龐大的Web Server的運行壓力?；诖耍覀兲岢隽艘环N新的Server搭建方式，即將Server搬運到運算處理能力更強大的PC上，通過成熟的PHP＋HTML＋JavaScript等技術來實現(xiàn)功能強大、界面精美的Web Server。Server提供一種稱為“Web服務”的接口，與客戶端（嵌入式設備）互通信息。對于用戶而言，直接通過瀏覽器訪問或控制嵌入式設備，絲毫感覺不到Web服務器的位置變化，因此仍然可以被稱作“嵌入式Web Server”。這種策略類似于常見的網(wǎng)站設計中的前后臺架構，達到在最少的資源上最大化運行效率的成效。

圖1 傳統(tǒng)的嵌入式Web Server

基于這一思路，可以不用再擔心硬件限制，在實際應用中選擇主流的Apache＋PHP＋HTML 方案來搭建服務器。這種嵌入式Web Server的示意圖如圖2所示。

圖2 基于Web服務的嵌入式Web Server

當系統(tǒng)中的節(jié)點設備數(shù)量眾多，或者是設備的開發(fā)平臺、系統(tǒng)不同（各種手機、設備等）的時候，這種Web Server更能體現(xiàn)優(yōu)越之處。通過Web服務接口來與眾多的設備通信，而設備通過Web請求，將自身采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到服務器，服務器在收集到數(shù)據(jù)后會進行邏輯分析，按照PHP腳本所指定的功能將這些數(shù)據(jù)進行存儲或者丟棄，并給設備特定的反饋信息。同時，該服務器提供了一個完善的Web頁面，用戶可以通過瀏覽器來訪問到相應的數(shù)據(jù)，或者對設備進行一定的控制。

搭建這種類型的服務器需要做兩方面的工作，一是搭建傳統(tǒng)意義上的Web服務器并實現(xiàn)服務接口；二是在嵌入式設備當中編寫Web請求程序，不斷地更新自身狀態(tài)或者發(fā)送信息到網(wǎng)站服務器當中。下文將對這些內(nèi)容進行詳細介紹。

1 Web服務器搭建

受限于嵌入式設備的處理能力，之前只能借助于Boa、Httpd等輕量級的Web服務器，現(xiàn)在可以采用更合適的Web服務器。Apache是一款開放源碼的HTTP服務器，可以在大多數(shù)計算機操作系統(tǒng)中運行，由于其跨平臺和安全性而被廣泛使用，是最流行的Web服務器端軟件之一。它快速可靠并且可通過簡單的API擴展、PHP／Python等腳本被內(nèi)嵌到服務器中。在本項目當中，為了對服務器進行高效的開發(fā)，采用了目前比較流行的集成安裝包WAMP（或LAMP），其內(nèi)含Apache、PHP 和Mysql等功能。

在Linux平臺（ubuntu12.04）下搭建服務器及開發(fā)環(huán)境的簡單步驟如下：

LAMP 的安裝：sudo apt-get install apache2 mysqlserver mysql-client php5php5-gd php5-mysql。

phpmyadmin安裝：sudo apt-get install phpmyadmin。

Apache配置：啟用mod＿rewrite模塊：sudo a2enmod rewrite；重啟Apache服務器：sudo／etc／init.d／apache2restart。

在Windows平臺下只需下載WAMP集成安裝包，即可進行相應安裝。

2 Web服務

Web服務（Web Service）是一項新技術，它能使得運行在不同機器上的不同應用無需借助附加的、專門的第三方軟件或硬件，就可相互交換數(shù)據(jù)或集成。Web服務通過標準的數(shù)據(jù)接口與客戶端進行通信，在本項目當中，采用了Json這種輕量級數(shù)據(jù)格式?？蛻舳税l(fā)送與接收到的數(shù)據(jù)均是封裝成Json格式的數(shù)據(jù)包，這保證了系統(tǒng)的擴展性與可維護性。

通過編寫PHP腳本程序來實現(xiàn)Web服務的諸多服務接口，以本項目為例，實現(xiàn)了多達21個服務接口，客戶端通過訪問這些接口，即可實現(xiàn)與服務器的通信。以其中一個為例，該服務接口接收客戶端的信息，返回相應的反饋信息。接口規(guī)定如表1所列。

表1 Web服務接口規(guī)范

從表1可以看出，服務器提供了一個getRFID的服務接口，該接口接收三個參數(shù)，同時對這些參數(shù)進行分析判斷。客戶端通過訪問http：／／localhost／lvsemoban／interface／getRFID.php來發(fā)送相應的信息，通信格式采用Json封裝。

服務器為了實現(xiàn)這一接口功能，需要編寫PHP腳本，本項目當中對應的PHP腳本內(nèi)容如下：

服務器通過＄＿REQUEST 來獲取客戶端所發(fā)送的信息參數(shù)，進行一系列的分析、判斷和處理之后，以Json格式返回給客戶端相應的信息。在本項目當中，客戶端把采集到的學生RFID 卡、教室名和上課時間發(fā)送至服務器，服務器會判斷這些信息的正確性，同時將處理后的信息存儲到數(shù)據(jù)庫當中。其中，json＿encode函數(shù)將返回數(shù)據(jù)封裝成Json格式后再進行返回。

而對于用戶而言，則無需接觸到這些復雜的后臺邏輯，只需在瀏覽器當中輸入相應網(wǎng)址，即可獲取到相應信息。借助HTML＋Javascript，服務器提供了一個良好的網(wǎng)站界面。同時，服務器后臺通過Web服務接口與嵌入式設備的互通信息，并實時顯示在前臺頁面中。本項目所提供的Web頁面之一如圖3所示。

圖3 提供給用戶的Web界面

3 嵌入式設備程序

我們采用了Linux＋QT 的軟件開發(fā)平臺來進行嵌入式設備的軟件開發(fā)。當系統(tǒng)采集到信息之后，會定時（間隔3s）訪問Web服務接口，QT 提供了一種http Request方案。在嵌入式設備的開發(fā)當中，主要包括數(shù)據(jù)的封裝與發(fā)送。

3.1 數(shù)據(jù)封裝

在QT 平臺上，借用了開源Json代碼來進行數(shù)據(jù)的封裝與解包。它提供了encode和decode兩個函數(shù)，只需調(diào)用這兩個接口即可對數(shù)據(jù)進行操作。解包出來的數(shù)據(jù)以map容器形式出現(xiàn)，代碼當中將容器中的數(shù)據(jù)提取出來即可進行處理。

3.2 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收

在本項目當中，嵌入式設備采集到相關信息后會發(fā)送到服務器，并且接收服務器的處理結果進行相應的顯示。通過QT的信號—槽機制來整合對數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收過程，在系統(tǒng)啟動之初將QtNetwork的接收信號與我們的處理函數(shù)相連接，這樣，在接收到服務器的返回數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)即可進行相應的處理與顯示，系統(tǒng)流程圖如圖4所示。

結 語

本文討論的基于Web服務的嵌入式Web Server的實現(xiàn)方法及應用的主要技術，使得開發(fā)者可以根據(jù)目標硬件平臺的實際資源進行選擇，不用再因為硬件資源的限制而降低Web Server的性能。同時，PHP腳本的引入，使得Web Server的功能與靈活性大大增強。更具實用意義的是，不僅嵌入式設備，其他智能手機等設備也完全可以與Web Server進行通信，實現(xiàn)了多平臺的整合。目前該方案已在多款開源平臺上被實際應用，在工程實踐中證明了其可行性。

圖4 客戶端數(shù)據(jù)發(fā)送與處理流程

［1］http：／／www.apache.org／.

［2］http：／／www.mythtv.org／.

［3］瑪麗尼，李軍.PHP、MySQL 和Apache編程導學［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2008.

［4］韋東山.嵌入式Linux應用開發(fā)完全手冊［M］.北京：人民郵電出版社，2008.

［5］文全剛.嵌入式Linux操作系統(tǒng)原理與應用.北京：北京航空航天大學出版社，2002：155-169.

［6］亞荷毛爾.構建嵌入式Linux系統(tǒng)［M］.秦云川，譯.2版.北京：中國電力出版社，2011.