國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)JSP服務(wù)器部署策略的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙正旭，白英杰，吳曉進(jìn)

（1. 石家莊鐵道大學(xué) 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化研究所，河北 石家莊 050043；2. 北京航天飛行控制中心 軟件室，北京　100000）

0　引言

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序運(yùn)行的基石，是信息安全的保障。而我國(guó)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)依然依賴(lài)于國(guó)外。近年來(lái)，由于外部壓力和國(guó)內(nèi)政策的雙重刺激，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)迎來(lái)了短暫的發(fā)展，并取得了一定的成就。但公開(kāi)發(fā)布的國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)多基于著名 Linux內(nèi)核改造和開(kāi)發(fā)的，實(shí)際上，真正完全自主開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)并不存在；而國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的數(shù)量和使用范圍相對(duì)較小，未能形成完善的軟件生態(tài)系統(tǒng)。所以，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。

如今，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷提高并日趨成熟。越來(lái)越多的企業(yè)選擇建立基于互聯(lián)網(wǎng)的Web應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行辦公，網(wǎng)絡(luò)的巨大優(yōu)勢(shì)越來(lái)越凸顯。主要提出了基于國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)JSP服務(wù)器的部署和實(shí)現(xiàn)方案，以及相關(guān)技術(shù)的介紹，為國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)取代現(xiàn)行操作系統(tǒng)提供部署web服務(wù)的理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1　web服務(wù)器現(xiàn)狀

Web一般指提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)站程序，它駐留于連接在互聯(lián)網(wǎng)上的某種服務(wù)器上，客戶(hù)端通過(guò)瀏覽器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)并為客戶(hù)端提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)資源共享[1]。目前，比較流行的Web服務(wù)器主要有三個(gè)：Apache、IIS和Nginx[2]。

Apache是一款開(kāi)源的Web應(yīng)用程序軟件，它跨平臺(tái)性良好，在所有的平臺(tái)上幾乎都可以運(yùn)行，它具有速度快、可靠性高和拓展性良好等特點(diǎn)，是目前因特網(wǎng)上使用率最高的Web服務(wù)器軟件[3]。

IIS即“互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)（Internet Information Server）”的縮寫(xiě)，是Microsoft公司設(shè)計(jì)、提供的一種與Windows NT系統(tǒng)集成的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。由于IIS能夠很好的與Windows NT系統(tǒng)產(chǎn)品集成在一起，并且提供快速可拓展的Internet服務(wù)，具有支持多腳本語(yǔ)言、簡(jiǎn)單易用等特點(diǎn)，所以大多數(shù)中小型規(guī)模的Web網(wǎng)站服務(wù)均采用IIS架構(gòu)。IIS功能強(qiáng)大，但只能運(yùn)行在微軟的操作系統(tǒng)平臺(tái)上[4],[5]。

Nginx（engine x）是一款由俄羅斯設(shè)計(jì)輕量級(jí)、高性能的Web服務(wù)器/反向代理服務(wù)器，同時(shí)也是一個(gè)電子郵件（IMAP/POP3）代理服務(wù)器，運(yùn)行在BSD-like協(xié)議下。服務(wù)器占用內(nèi)存少，并發(fā)能力強(qiáng)，根據(jù)實(shí)際測(cè)試可以承受3萬(wàn)以上的并發(fā)連接數(shù)[6]。

2　Tomcat服務(wù)器簡(jiǎn)介

Tomcat是 Apache公司一個(gè)開(kāi)源的項(xiàng)目，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)免費(fèi)JSP引擎。Tomcat是一個(gè)在SUN公司的JSWDK的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的優(yōu)秀的Java Web容器，是SUN公司推薦的Servlet/JSP容器。目前，Tomcat可以和絕大多數(shù)主流 HTTP服務(wù)器（如 IIS和Apache服務(wù)器）一起工作，而且運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、效率高。Servlet/JSP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

Tomcat安裝完成后，主要有七個(gè)目錄，不同的目錄分管著不同的任務(wù)，其部分主要目錄結(jié)構(gòu)和相關(guān)配置說(shuō)明如圖2所示。

3　JSP技術(shù)簡(jiǎn)介

靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)是指網(wǎng)頁(yè)制作完成后，就不能隨意更改，用戶(hù)只能瀏覽，不能與服務(wù)器進(jìn)行交互操作；動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)是相對(duì)于靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)而言的，即網(wǎng)頁(yè)的URL不固定，能夠通過(guò)后臺(tái)與用戶(hù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)查詢(xún)等動(dòng)作。動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)與靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)相比較具有明顯的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，比較流行的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)主要有ASP、PHP和JSP。

圖1　Servlet/JSP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.1　The Network Topology of Servlet/JSP

圖2　Tomcat主要目錄結(jié)構(gòu)及相關(guān)配置說(shuō)明Fig.2　The primary directory structure and related configuration instructions for the Tomcat

JSP是Java Server Pages（JAVA服務(wù)器頁(yè)面）的縮寫(xiě)，是由Sun公司倡導(dǎo)、推出的一種動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。JSP技術(shù)實(shí)質(zhì)上是服務(wù)器端的腳本語(yǔ)言，是一種動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)生成技術(shù)，底層實(shí)現(xiàn)是Java Servlet。JSP頁(yè)面由HTML代碼和Java代碼組成；基于Java Servlet以及整個(gè)Java體系，具有強(qiáng)大的跨平臺(tái)性；先編譯后運(yùn)行等方式極大的提高了執(zhí)行的效率[7]。逐漸成為網(wǎng)站開(kāi)發(fā)的主流技術(shù)。JSP的運(yùn)行原理如圖3所示。

當(dāng)服務(wù)器收到客戶(hù)端請(qǐng)求后，JSP Parser將其編譯成Servlet程序，調(diào)用JSDK將Servlet程序進(jìn)行編譯，并加載的內(nèi)存中執(zhí)行，把結(jié)果響應(yīng)給客戶(hù)端。執(zhí)行過(guò)程如圖4所示。

圖3　JSP運(yùn)行原理Fig.3 The operation principle of JSP

圖4　JSP執(zhí)行過(guò)程Fig.4　The Executing processes of JSP

4　設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

JSP服務(wù)器部署主要為四個(gè)部分：Java環(huán)境配置、Tomcat服務(wù)器搭建、開(kāi)發(fā)環(huán)境以及所依賴(lài)數(shù)據(jù)庫(kù)的配置。其中，java環(huán)境選擇 JDK-1.8；Tomcat服務(wù)器選擇 Tomcat-8.0；數(shù)據(jù)庫(kù)選擇 MySQL-5.5；開(kāi)發(fā)環(huán)境選擇MyEclipse 2014。采用本地安裝的策略，在中標(biāo)麒麟6.0系統(tǒng)上進(jìn)行安裝部署[8]，具體過(guò)程和實(shí)現(xiàn)方案如下。

4.1　Java環(huán)境配置

Java環(huán)境是 Tomcat運(yùn)行的基礎(chǔ)。JDK(Java Development Kit)是Java的軟件開(kāi)發(fā)工具包(SDK)，是整個(gè)Java開(kāi)發(fā)的核心[9]。其配置主要過(guò)程如下。

卸載系統(tǒng)JDK：安裝之前先查看系統(tǒng)的JDK版本，如果存在則建議先將其卸載，防止安裝配置JDK是發(fā)生錯(cuò)誤，卸載命令為# yum remove java java-1.7.0openjdk-devel.i686。此命令為卸載JDK及其依賴(lài)的安裝包。其中，java-1.7.0openjdk-devel.i686是查看獲取的JDK版本。

安裝新版本JDK：卸載完成后，到官方網(wǎng)站下載源碼jdk-8u11-linux-x64.tar.gz，將其解壓，其命令為# tar –zxvf jdk-8u11-linux-x64.tar.gz -C/usr/local/。-C/usr/local/表示解壓到指定的目錄。

配置JDK環(huán)境變量：JDK解壓好后要對(duì)其進(jìn)行環(huán)境變量的配置，JDK環(huán)境變量文件的存放的位置為/etc/profile。

在profile文件末尾加入如下配置信息。

export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_11 export JRE_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_11/jre export PATH=$JAVA_HOME/bin:$JAVA_HOME/jre/bin:$PATH

export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/jre/lib/dt.jar

其中，JAVA_HOME指向的是JDK的安裝位置；JRE_HOME的位置為jre的安裝位置；PATH指向的是JDK的bin和jre的bin目錄；CLASSPATH指向的是bin目錄下的tools和jre/lib目錄下的dt.jar。注意在：之前需加., 否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

測(cè)試：命令為java -version或javac，其中java-version的測(cè)試結(jié)果如下。

# java –version //查看 JDK 版本信息，以下為輸出內(nèi)容。

java version “1.8.0_11”

Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_11-b12)

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.11-b03, mixed mode)

4.2　Tomcat安裝與配置

tomcat依賴(lài)于java語(yǔ)言，其功能優(yōu)越，性能良好，具有強(qiáng)大的跨平臺(tái)性。安裝配置過(guò)程方便快捷。官網(wǎng)下載安裝包apache-tomcat-8.0.30.tar.gz，解壓安裝到/usr/local目錄下，其命令為：# tar –zxvf apachetomcat-8.0.30.tar.gz -C/usr/local/。完成后需要配置環(huán)境變量，其配置方法和過(guò)程如下。

打開(kāi)配置文件所在目錄，位置是Tomcat安裝目錄的 bin文件夾下，修改文件夾下的 startup.sh和shutdown.sh文件，加入以下配置信息。

JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_11

JRE_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_11/jre

PATH=$JAVA_HOME/bin:$JAVA_HOME/jre/bi n:$PATH

CLASSPATH=.;$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAV A_HOME/jre/lib/dt.jar

TOMCAT_HOME=/usr/local/apache-tomcat-8.0.30

其中，JAVA_HOME和JRE_HOME是已經(jīng)配置好的JDK和JRE目錄；TOMCAT_HOME為當(dāng)前的Apache-Tomcat-8.0目錄；conf目錄下為服務(wù)器的配置文件；bin下存放啟動(dòng)和關(guān)閉服務(wù)器的文件。

測(cè)試：在bin目錄下文件startup.sh為開(kāi)啟服務(wù)器，shutdown.sh為關(guān)閉服務(wù)器。測(cè)試過(guò)程和結(jié)果如下（以測(cè)啟動(dòng)服務(wù)器為例）。

# ./startup.sh //啟動(dòng)Tomcat服務(wù)器。

Using CATALINA_BASE：/usr/local/apachetomcat-8.0.30

Using CATALINA_HOME: /usr/local/apachetomcat-8.0.30

Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/apachetomcat-8.0.30/temp

Using JRE_HOME:/usr/local/jdk1.8.0_11

Using CLASSPATH: /usr/local/apachetomcat-8.0.30/bin/bootstrap.jar:、/usr/local/apache-tomcat-8.0.30/bin/tomcat-juli.jar

Tomcat started.

此為啟動(dòng)成功；測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

圖5　Tomcat服務(wù)器測(cè)試結(jié)果Fig.5　The results of Tomcat server test

4.3　MySQL安裝與配置

MySQL是一個(gè)開(kāi)源的輕量級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，成本低；在對(duì)資源占用率不高的情況下，運(yùn)行速度快，因此被廣泛應(yīng)用于中小型網(wǎng)站中。其安裝配置過(guò)程如下。

新建 mysql組用戶(hù)：用于啟動(dòng) MySQL服務(wù)。相關(guān)命令為。

# groupadd mysql //新建 mysql用戶(hù)組。

# useradd –g mysql mysql//向 mysql用戶(hù)組中添加mysql用戶(hù)[10]。

安裝MySQL服務(wù)：下載軟件安裝包MySQL-5.5.55-1.linux2.6.x86_64.rpm-bundle.tar，里面有七個(gè).rpm 文件，選擇安裝服務(wù)器和客戶(hù)端[11]。

MySQL-server-5.5.55-1.linux2.6.x86_64.rpm

MySQL-client-5.5.55-1.linux2.6.x86_64.rpm

采用rpm本地安裝方式，其安裝命令如下（以安裝server為例）。

# rpm –ivh MySQL-Server-5.5.55-1.linux2.6.x86_64.rpm

啟動(dòng)與測(cè)試：由于Linux安全機(jī)制問(wèn)題，此時(shí)，任何一個(gè)用戶(hù)都無(wú)法啟動(dòng) mysql服務(wù)，需要進(jìn)入目錄/var/lib/mysql賦予權(quán)限才可以啟動(dòng)服務(wù)，其過(guò)程的相關(guān)命令如下。

# cd /var/lib/mysql//進(jìn)入到目錄/var/lib/mysql下。

# chown –R mysql:mysql .//將當(dāng)前目錄所有權(quán)修改為mysql組用戶(hù)的mysql用戶(hù)。

賦予權(quán)限后切換mysql用戶(hù)后啟動(dòng)服務(wù)，命令為。

$ service mysql start

Starting MySQL..[ 確定 ]

即啟動(dòng)完成。

登陸mysql進(jìn)行測(cè)試，相關(guān)命令和過(guò)程如下。

# mysql -uroot -p//連接本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

Enter password:

Welcome to the MySQL monitor. Commands end with ;or g.

......

Type ‘help;’ or ‘h’ for help. Type ‘c’ to clear the current input statement.

mysql>

即成功地登陸了本地MySQL服務(wù)器。

4.4　開(kāi)發(fā)環(huán)境配置

java的開(kāi)發(fā)環(huán)境有很多，以 MyEclipse2014為例，采用本地安裝的方式進(jìn)行部署。下載軟件包myeclipse-pro-2014-GA-offline-installer-linux.run，通過(guò)chmod命令修改權(quán)限后，進(jìn)行安裝，其主要過(guò)程和相關(guān)命令如下。

# chmod 777 myeclipse-pro-2014-GA-offlineinstaller-linux.run

777為-r-w-x的數(shù)字表示方法，表示可讀寫(xiě)和執(zhí)行的權(quán)限。修改后可通過(guò)命令進(jìn)行查看，未修改前為紅色，修改之后為綠色。之后輸入命令進(jìn)行安裝。

# ./myeclipse-pro-2014-GA-offline-installer-linu x.run

Starting installer - please wait...

- Preparing install engine

- Extracted install engine

- Detected JVM architecture: 64 bit

- Launching install engine: waiting for completion

執(zhí)行到此后會(huì)彈出圖形界面，其安裝配置與Windows相同。

4.5　測(cè)試

創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，編寫(xiě)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試文件，其JSP頁(yè)面部分代碼內(nèi)容如下。

try {

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

Connection con=DriverManager. getConnection

("jdbc:mysql://localhost:3306/test","root","root");

Statement state=con.createStatement();

String sql2="select * from test";

ResultSet rs=state.executeQuery(sql2);

while(rs.next()){

String uID=rs.getString("id");

String uName=rs.getString("name");out.println("  ID :  "+

uID +" "+" ;Name :  "+uName+"
");

}

out.println(" Operator success..."+"
");

state.close();

con.close();

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

將編寫(xiě)好的 JSP文件放入到 Tomcat/webapps/ROOT目錄下進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如圖6所示。其中，前兩行為數(shù)據(jù)庫(kù)中讀出的內(nèi)容，最后一行為提示信息。

圖6　Tomcat測(cè)試結(jié)果Fig.6　The results of Tomcat test

5　結(jié)論

中標(biāo)麒麟作為國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者，采用強(qiáng)大的Linux作為內(nèi)核，其安全機(jī)制優(yōu)于Windows；性能穩(wěn)定，極少出現(xiàn)宕機(jī)的現(xiàn)象；與現(xiàn)行操作系統(tǒng)相比具有巨大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)Tomcat服務(wù)器和JSP技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，設(shè)計(jì)了基于中標(biāo)麒麟 6.0系統(tǒng)的服務(wù)器搭建方案并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，基于java的網(wǎng)站構(gòu)建方案在國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)上切實(shí)可行，對(duì)下一步推廣使用國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)網(wǎng)站構(gòu)建提供了技術(shù)方案和實(shí)驗(yàn)支持。

致謝：本文的工作是在石家莊鐵道大學(xué)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與可視化研究所中進(jìn)行的，研究部分由國(guó)家科學(xué)、技術(shù)和工業(yè)管理局資助，在民用和軍用合并方案下進(jìn)行，受到河北省“河北省國(guó)家重大國(guó)防可視化系列系統(tǒng)及軟件產(chǎn)品的研發(fā)與實(shí)際推廣應(yīng)用”（資金編號(hào)Z66906）項(xiàng)目和河北省第三批創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)及領(lǐng)軍人才"巨人計(jì)劃"（冀辦字[2018]33號(hào)）的資助與支持。