（计算机应用技术专业论文）基于bs模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现.pdf

华东师范人学硕一i ：论文基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现 摘要 随着嵌入式技术在工业控制领域的应用同益普及，对于嵌入式管理软件的研 究也越来越成为一个热门的课题。因此，如何利用现有的硬件平台，研究嵌入式 系统管理软件的丌发流程，对相关产品的开发具有很重要的实践意义 1 o 软件结构有c l i e n t s e r v e r ( 下文简称c s ) 和b r o w s e r s e r v e r ( 下文简称b s ) 两 种。随着互联网技术已经深入我们日常生活的方方面面，b s 模式以其众多优点 正越来越得到广泛的应用。因此，依托互联网对终端嵌入式设备进行远程控制已 成为互联网发展的重要方向之一。另一方面，嵌入式技术的飞速发展使在硬件设 备中广泛使用的嵌入式操作系统也能提供w e bs e r v e r 功能 2 。 本文从基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的设计目标出发，在充分研究分 析了嵌入式管理软件各组成部分的可行性因素之后，依据“从硬到软的思路， 制订了各个模块的设计方案和开发流程。根据嵌入式管理软件的需求，按照功能 将系统模块分为安全管理、用户管理、系统状态监测、远程管理、外围设备管理 五个部分，并分别介绍。 本文主要的研究内容是系统层和应用层的软件设计以及实现，主要包括：嵌 入式w e b 服务器的实现、c g i 脚本解析器的实现、用户界面的设计和实现、c g i 脚本与u c l i n u x 的交互方法的设计和实现四个方面。而硬件方面，b o o t l o a d e r 的 选择和移植，u c l i n u x 的移植和实现以及交叉编译环境的构建，则只做简要介绍， 给出目前比较流行和成熟的实现方法。 本文选用的硬件采用a t 9 1 s a m 9 2 6 1 ( 基于a r m 9 2 6 1 e j 。s 内核) ，外部扩展 6 4 ms d r a m ( 3 2 位) ，6 4 m ( r o m ) ，l c d t o u c h 接口，2 组u s bh o s t ，一组u s b d e v i c e ，支持u s b 2 0 协议，1 0 m 1 0 0 m 以太网模块等。b o o t l o a d e r 选择常用的 u b o o t ，u c l i n u xk e r n e l 选择l i n u x 2 6 2 2 。 本文系统层和应用层软件的构建，具体采用：b o a 服务器+ t c l 解析器+ c g i 的结构模式。对b o a 服务器和t c l 解析器给出了详细的实现方法。根据嵌入式管 理系统划分的五个功能模块，依次给出了用例图、设计思路、各管理模块界面截 图、c g i 脚本源码。 本文最大的创新之处就是c g i 脚本与u c l i n u x 的交互方法的设计。通过使用 c g i 访问字符特殊文件，然后把输出结果重定向到c g i 变量而不是标准输出， 最后通过h t t p 协议发送变量值到h t m l 的方法，实现了使用w 曲模拟t e l n e t 方式来访问和管理，极大地扩展了嵌入式管理系统的功能。 关键词：嵌入式w e b 服务器；远程管理系统；a t 9 1s a m 9 2 6 1 ；u c l i n u x ； t c l 华东师范大学硕十论文基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现 a b s t r a c t w i t ht h ee v e r - i n c r e a s i n ga p p l i c a t i o no fe m b e d d e dt e c h n o l o g yi nt h ef i e l do f i n d u s t r i a lc o n t r o l ，t h e r e s e a r c h i n go fe m b e d d e dc o n f i g u r a t i o n s o f t w a r ei sa n i n c r e a s i n g l ys o u g h t a f t e rt o p i c h o wt ou s et h ee x i s t i n gh a r d w a r ep l a t f o r ma n dg o r e s e a r c h i n go nt h ed e v e l o p i n gf l o wo fe m b e d d e ds y s t e mc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r e ， w h i c hh a sac r u c i a lp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ef o rr e l e v a n tp r o d u c t sd e v e l o p i n g t h e r ea r et w od i f f e r e n ts o f t w a r es t r u c t u r e sw h i c ha r ec sa n db s w i t hi n t e m e t i n f i l t r a t i n ge v e r y w h e r ei no u rd a i l yl i v e s ，b sm o d eh a si n c r e a s i n g l yp r o v e dw h oi s t h ef i r s to p t i o n s ot a k er e m o t ec o n t r o lo fh a r d w a r et e r m i n a l sb yr e l y i n go nt h e i n t e r n e t ，w h i c hh a st u r n e di n t oa ni m p o r t a n td i r e c t i o no fi n t e m e td e v e l o p m e n t i ti s f u l l yc o n v i n c e dt h a tw e b s e r v e ri sa l s oa v a i l a b l ei ne m b e d d e do sw h i c ha r ew i d e l y p l a n t e di n t ot h eh a r d w a r ed e v i c e sw i t hd e v e l o p m e n to fe m b e d d e dt e c h n o l o g yi na f a n t a s t i cs p e e d t h et a r g e to ft h i sp a p e ri st od e s i g nar e m o t ee m b e d d e dm a n a g e m e n ts y s t e m a f t e ra t t e n d i n gf e a s i b i l i t ya n df u l l ya n a l y z i n ga l lp a r t so ft h er e m o t ee m b e d d e d m a n a g e m e n ts o f t w a r e ，t h ed e s i g n a n dd e v e l o p m e n tp r o c e s si s p r o p o s e d f r o m h a r d w a r et os o f t w a r e t h es y s t e mi sd i v i d e di n t of i v ef u n c t i o n a lm o d e sa c c o r d i n gt o t h ee m b e d d e dm a n a g e m e n ts o f t w a r er e q u i r e m e n t sw h i c ha l es e c u r i t ym a n a g e m e n t ， s y s t e ms t a t u sm o n i t o r i n g ，r e m o t em a n a g e m e n t ，p e r i p h e r a le q u i p m e n tm a n a g e m e n t a n dc a nb e e ns e eb e l o w t h i sp a p e rm a i n l yf o c u s e so nt h er e s e a r c h i n go fs y s t e ma n da p p l i c a t i o ns o f t w a r e d e s i g na n dr e a l i z a t i o n t h e ya r er e a l i z a t i o no ft h ee m b e d d e dw e bs e r v e r , r e a l i z a t i o n o fc g ii n t e r p r e t i n gm e c h a n i s m ，d e s i g na n dr e a l i z a t i o no fg u ia n dd e s i g na n d r e a l i z a t i o no fi n t e r a c t i o nb e t w e e nc g ia n du c l i n u x h o w e v e r , b r i e fi n t r o d u c t i o na n d p o p u l a ra n dm a t u r er e a l i z a t i o nm e t h o d sa r e 西v e na b o u th o w t oc h o o s ea n dm i g r a t e b o o t l o a d e r , h o wt op l a n tu c l i n u xa n db u i l dc r o s sc o m p i l e rp l a t f o r m a t 91s a m 9 2 61b a s e do na r m 9 2 61e j - si se m p l o y e dt ob ec e n t r a lp r o c e s s i n g u n i ta n dt h ep e r i p h e r a lh a r d w a r ei sc o m p o s e do f6 4 ms d r a m ，6 4r o m ，l c d t o u c h i n t e r f a c e ，t w og r o u p so fu s bh o s ta n do n eu s bd e v i c ew h i c ha r ea l ls u p p o r t i n g u s b 2 0p r o t o c o l sa n d10 m 10 0 me t h e r n e t i nt h i s p a p e r , w ea d o p tu b o o ta s s y s t e m a t i cb o o t l o a d e rw h i l el i n u x 一2 6 2 2a su c l i n u xk e r n e l t h i sp a p e ra d o p t sb o aw e bs e r v e r + t c li n t e r p r e t e r + c g ia sf r a m e w o r ko f s y s t e ml a y e ra n da p p l i c a t i o nl a y e r t h i sp a p e rp r o p o s e sar e a l i z a t i o nm e t h o df o rb o a 竺竺奎兰竺竺兰 甚于b s 模心嵌入揽硝繇绷研究和实现 二二= 二：! 三：兰三兰! ! ：! ：! ! ! 兰竺 竺卸慨1 i n t e r p r e t e rr e a l i z a t i o ni nd e t a i l u s ec a s e d i a 跚，d e s n g m e t h o d s ， 罴s h o t s o f e v e r yr o o d e sa r er e p r e s e n t e d s e q u e n t l ya c c o 幽gt o f h e ；v 孟c t 茹 m o d e so fe m b e d d e dm a n a g e m e n t s y s t e m 。 n t h e d e s i g no fi n t e r a c t i o n sb e 帆e e nc g i a n du c l i n u xi st 1 1 em 。s tc r e a t i v e p o i n t 二n 三! t u 。r n ，i n 。gm e s s ，a g e c o m 访gf r o mc g ia r e rs e n d i n g c 。m m a n dt 。s p e c i a lc h a rf i l e s ：= u 罢协：研v a 哟m e s r a t h e rt h a ns t d 。u t a n dt h e nt h 。一。l ：- 。i s p o s t e j ： h t m l o n l yd o s e “s i m u l a t et e l n e tt oa c c e s s a n dt m i v a n vt a 9 1 tl e a o b l l y 7 。茹l ： e x t e n d st h ef u n c t i o n se f f i c i e n t l v 。 。一。 k e y w o r d s ：e m b e d d e d w e bs e r v e r ；r e m o t em a n a g 啪e n t s y s t e m ；a t 9ls a m 9 2 6 l ； u c l i n u x ；t c l 。 7 。“1 。”1 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：鱼蕉叠 日期： 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 学位论文作者签名：幻每差导 日期：型：丛兰! 导师签名：吣悄 日期：9 o f tl - _ ：；5o 基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文研究背景 随着i n t e m e t 技术的同益发展，基于w e b 已经逐渐成为一种重要和有前途的 管理方法的解决方案，尤其对于小型和嵌入式环境 3 。因此，在嵌入式系统广 泛应用的今天，如何把i n t e m e t 技术扩展到嵌入式领域，如何把i n t e r n e t 和嵌入 式技术结合起来，已经成为工业控制领域的研究热点 4 】。 1 2 论文研究目标 由于专业和方向的关系，研究生期间一直在从事l i n u x 嵌入式方面的开 发，接触了很多嵌入式开发板，发现嵌入式设备普遍存在配置和管理不方 便的难题，比如说如果嵌入设备不在自己身边，而此时必须要修改其某个 参数( 比如系统时间，网卡i p 等) 或者对其进行某项操作( 例如重启开发板) 或者对其外围设备进行管理( 例如开启其事先外接好的摄像头并进行拍照) ， 那就得亲自去放置开发板的地方进行操作。如果一个人同时管理多个开发 板，而且要定期对每个开发板的情况进行监控或者修改，这就是相当费时 费力的一个工作了。设计一个管理软件，可以通过网页方式来方便的查看 和管理嵌入式设备，一直是本人研究生阶段的一个愿望。 本文的目的就是介绍一种嵌入式管理系统的设计和实现，本系统基于 w e b 技术，采用b s 架构设计。w e b 服务和应用发展迅速，把网络技术和 嵌入式技术融合，将给互联网领域和嵌入式技术领域带来更大的活力并产 生极为可观的经济效益。 1 3 国内外相关领域的研究及进展 配置软件对于s c a d a ( s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ) 来说是一 个重要的平台工具，它可以通过灵活的模块组合而非编程给用户提供一个友好易 用的操作界面。随着在工业控制领域嵌入式系统的快速发展，一些传统的配置管 理软件被应用到嵌入式控制领域。目前，一些有影向的嵌入式配置软件包括： i n d u s f o tw 曲s t u d i o 的h m i s c a d a ，西门子公司的w i n c c 以及北京昆仑通态自 动化软件科技有限公司的m c g s 。这些嵌入式配置软件大部分都是基于 w i n d o w s c e 操作系统的 5 。 嵌入式l i n u x 的出现给嵌入式产品的发展带来了新的活力，因为嵌入式 l i n u x 有许多特性非常适合嵌入式系统开发：首先，开源和丰富的软件资源；其 次，健壮和实时的内核：第三，支持各种处理器平台如：x 8 6 ，a l p h a ，s u p e r h ， p o w e r p c ，s p a r c 和a r m ；第四，提供丰富的驱动，支持大量的外围设备；第 基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现第一章绪论 五，l i n u x 遵循g n u 的g p l ( g e n e r a lp u b l i cl i c e n s e ) 条款并且是开源软件联盟 ( o o s ) 的一部分 6 ，这降低了开发成本；第五，代码量和功能可以定制，满 足了嵌入式设备对资源的苛刻要求。 1 4 论文组织结构及主要创新点 本论文由六章构成，具体的每个章节的主要内容如下： 第一章绪论。主要介绍论文的课题来源、研究背景、目标、意义和国内外 研究进展等。 第二章嵌入式远程管理系统结构设计。对基于b s 的嵌入式远程管理系统的 结构及各组策划那个子系统模块进行了可行性分析和初步设计。 第三章系统层软件实现，介绍了嵌入式管理系统运行所需要的软件环境的 安装和配置。 第四章应用层的软件实现，根据嵌入式管理软件的功能，将软件分为五个 模块，并进行了详细介绍。 第五章交叉编译，完成了软件的设计和代码编写，通过交叉编译将代码和 系统层软件以及文件系统烧写入嵌入式板卡。 第六章总结和展望。该章对基于b s 的嵌入式远程管理系统的研究以及实现 过程进行了总结，并对未来的进一步研究方向进行展望。 通过上述内容研究，本文主要在以下方面有所创新： ( 1 ) 安全性方面：虽然传统的远程管理方法( 例如t e l n e t ) 可以实现远 程登陆、配置和操作，但是它们都有些不可克服的缺点。t e l n e t 缺少一 个标准方法来确保t e l n e t 会话的隐私和完整性；t e l n e t 服务是i n t e r n e t 的一个弱点，它为网络嗅探器提供了途径。任何允许访问的t e l n e t 程序 都没有能罩对传输的数据进行加密，这是有风险的。因为如果t e l n e t 协 议没有协商加密方法，那么通信就没有加密，一些消息就可以被同一个网 络上的其他主机轻而易举的偷听到，比如密码和其他敏感的数据 7 】。而使 用w e b 访问，通过对敏感数据加密，克服了这一弱点。 ( 2 ) 实用性方面：s s h ( s e c u r es h e l l ) 是一种非常流行的安全连接应用程 序，用户可以使用s s h 通道进行远程登陆而不用担心信息泄漏 8 】，在这一 点上s s h 弥补了t e l n e t 安全性上的不足，但是同t e l n e t 一样，s s h 同 样存在使用不方便的一面，它们都要求管理员具有专业的计算机知识和熟 知相关命令。在i n t e r n e t 和w e b 技术如此发达的今天，使用命令行的用户 界面无疑是一种倒退，而且支持h t t p 的代理远远超过支持t e l n e t 或s s h 的 代理。因此通过w e b 访问来进行管理，既可以为用户提供友好的界面，又 可以为非专业用户提供了可以管理专业设备的方法和工具。 2 基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现第一章绪论 ( 3 ) w e b 命令行：t e l n e t 或s s h 命令繁多，功能强大，而通过w e b 管 理，需要为每个对应的功能都制作u i 页面，但有些功能很少或基本不用， 而为了扩展管理系统的功能，本系统特开发了w e b 命令行功能，通过网页 执行t e l n e t 或者s s h 命令，极大的扩展了系统的管理功能。 3 幕干b $ 模式的嵌 式远程管理系统的研究实现第= 章 式远程管理系统框架设 第二章嵌入式远程管理系统框架设计 21 嵌入式远程管理系统整体框架设计 c l i e n t s e r v e r ( c s ) 和b r o w s e r s e r v e r ( b s ) 是两种分布式系统建立的平台。 使用c s 架构的系统通过把任务或程序分发给各个发出请求的部分柬工作。主要 包括客户端接口，应用程序和数据库模块。由于在客户端的维护费用较高，c s 模式在i n t e r n e t 环境中难以得到广泛的应用。在i n t e m e t 程序中，b s 架构广泛应 用于在w e b 上发布海量信息，或者给客户提供动态信息查询的功能。这种架构 与传统的浏览器比如i e 或n e t s c a p 兼容。在客户端，客户请求使用w e b 服务器 上的通用网芙接口( c g i ) 提交。相比基于c s 原理的开发，b s 架构的灵活性 更强并且能支持更多的客户端访问。b s 架构只需要通过w e b 连接客户端，系统 后续的维护或升级非常容易和灵活f 9 1 。 基于以上的分析，根据b s 模式和嵌入式系统的特点提出了适合本系统的 w e b c l i e n t 具体开发框架。嵌入式远程管理系统总体结构如图2 1 所示。用户在 一个可以连上互联网的环境里，通过手机，个人电脑或者p d a 等终端设备罩的 浏览器( f i r e f o x ，c h r o m e 或i e 等) 访问同样连入互联网的嵌入式服务器上的远 程管理系统，嵌入式w e bs e r v e r 通过h t t p 协议接受用户的请求，然后把数据 包发给远程管理系统，管理系统根据请求的事件类型交给各功能子模块处理。各 于模块通过c g i 与l m u x 的接u 完成对l i n u x 的管理和配置，并借助l i n u x 完成 对外围设备的管理。每个事件处理完成之后，结果都以h 1 1 甲协议发送到发出这 个事件请求的客户端所在的浏览器上予以显示 1 0 1 1 1 。 耖 棚 k # l l 图2 1r e a m 牿体框架 基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现第二章嵌入式远程管理系统框架设计 2 2 嵌入式服务器软件模块及协议栈 图2 2 管理系统协议栈 1w e b 溯览貉h t t p s t a r t a p l c g i 、 i 懒擘 歉入炎w e bc g i 鹿嬲张： 襟饭；系统 臌务器序 l w e b 擘 一一一 一一一 渊览器i ， 7 r e s u i t 图2 3 管理系统软件结构 如图2 2 和图2 3 所示，嵌入式服务器软件模块自上而下分为三个主要部分： ( 1 ) 显示层 这一层用于信息显示，其主要功能为服务器在用户和主机之间提供g u i 界 面。客户端可以通过调用相关的模块，执行各种操作，选择信息，设定参数。这 一层通过h t m l 页面展示。 ( 2 ) 服务层 这一层是服务提供者，主要功能是接收不同客户端的请求，信息处理，获取 数据后返回给客户端。接收用户信息需要安装w e b 服务，处理信息需要安装c g i 解析器。除此之外，一些基本的网络协议，也必须支持，如：t c p i p ，u d p 等 1 2 。 ( 3 ) 系统层 系统层软件直接连接硬件平台，是整个平台的基础，包括硬件和软件两部分。 硬件部分包括所有硬件的基本驱动；b o o t l o a d e r ，嵌入式l i n u x 操作系统；网络 系统；基本的网络协议，如t c p i p ，u d p ，i c m p 等；文件系统。 5 基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现第二章嵌入式远程管理系统框架设计 2 3 嵌入式管理系统功能模块设计 图2 3 嵌入式管理系统功能模块图 如图2 3 所示，嵌入式远程管理系统主要由五个功能模块组成，分别是安全 管理，用户管理，系统状态监测，远程控制，外围设备管理。下面分别简要概述 各功能模块及其子模块的作用和实现方法： 安全管理 ( 1 ) 登录 嵌入式远程管理系统支持同一用户重复登录( 不管在同一地点还是不同地 点) ，并为每一次登录生成唯一的b r o w s e r l d ，存在作为此次访问的标识，每一 次登录一个b r o w s e r l d ，与用户名是否重复无关。通过b r o w s e r l d 校验的方法能 避免直接输入网址来访问系统而带来安全方面的威胁。 ( 2 ) 注销 用户退出登录时，管理系统会把本次登录产生的b r o w s e r l d 删掉，从而结束 此次访问。 ( 3 ) 访问同志查看 用户的每一次访问都会记录在日志里，包括访问用户的用户名，访问时间， 远程访问i p 地址。如果访问失败( 例如用户名错误，密码错误) 除了以上几个 参数，还要把失败原因写进同志里，以便系统管理员日后查看，追踪。 用户管理 嵌入式远程管理系统的用户根据级别分为三个g r o u p ：a d m i n ， o p e r a t o r ，v i e w e r 。其中a d m i n 是管理员，具有所有权限；o p e r a t o r 是操作员，不能对管理系统的参数和嵌入式操作系统相关参数进行配置，除此之 外其他控制管理系统的权限；v i e w e r 是级别最低权限最小的用户组，只能对 嵌入式远程管理系统系统进行查看操作。通过对用户进行分组，实现了嵌入式远 程管理系统的分权管理。 ( 1 ) 添加用户 6 幕于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现 第一二章嵌入式远程管理系统框架设计 嵌入式远程管理系统拥有一个默认的超级管理员用户r o o t ，属于a d m i n 组。 r o o t 可以创建用户，在填写一些新用户基本信息( 用户名，密码，邮箱) 以及选 择用户隶属于哪一个组之后，经过可用性校验，成功之后一个新用户就创建完成 了。为了减轻嵌入式系统的负载，管理系统没有数据库支持，所有信息的存储都 是通过对文件的读写完成的。每一个用户的所有信息都以固定格式存储在以该用 户名命名的文件中。 ( 2 ) 删除用户 该功能必须由a d m i n 组中的用户成员来完成。确认删除后，把记录用户所 有信息的文件删除掉，从而完成用户删除操作。 ( 3 ) 修改用户 该功能也必须由a d m i n 组中的用户成员完成。通过修改记录用户信息的文 件来完成。 ( 4 ) 查看用户 查看各个组所有用户的详细信息，必须由a d m i n 组中的用户成员来执行此 操作。 系统状态监测 ( 1 ) 网络状态 查看网卡设备工作状态、参数配置。 ( 2 ) 进程状态 查看操作系统当前的所有进程信息。 ( 3 ) 系统状态 查看操作系统的基本信息如时间。 ( 4 ) 系统资源 查看系统当前的c p u 占用率，m e m o r y 占用率等资源使用情况。 ( 5 ) 当前任务 查看系统当前的所有任务。 远程控制 ( 1 ) 参数配置 修改系统的基本参数如：l i n u x 系统时间，主机地址，主机名等等。 ( 2 ) 计划任务 设定在某个时间或多少时间后执行某个功能，类似于日程表。 ( 3 ) w 曲命令行 本系统最大特点之一，代替了传统的t e l n e t 、s s h 等远程访问方式。通过网 页把命令发给c g i ，c g i 通过操作特殊字符文件下发命令到操作系统执行的方式 7 基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的r o d 和实现 第_ 二章嵌入式远程管理系统框架设汁 完成了与t e l n e t 、s s h 等相同的功能。大大提升了远程管理用户的权限，扩展了 嵌入式远程管理系统的管理功能。 外围设备管理 通过嵌入式远程管理系统管理嵌入式板卡的外围设备，前提是嵌入式l i n u x 内核已经加载了该设备的驱动。由于外围设备种类繁多，本文只选择了常用的一 种一摄像头来举例说明该功能的实现方法。本系统中通过h t m l + c g i + l i n u xa p i 的方式实现了获得摄像头图像的功能。 8 4 jb s 横，啪嵌 远程爸d 系统的研究实现 蚺一# 系统戟“实现 第三章系统层软件实现 31 主机l i n u x 平台配置 嵌入式远程管理系统是一个娥型的史时性系统。它的任务可以分为管理和控 制i i i i 种。它们都要求系统对用户的请求做出迅速的反馈。田此， 个实时性的操 作平台是必须的。 为了减少系统功能模块阳j 的模块：提高系统的丌放性和可维护性；减少r 发 丁作黾，本文选择实叫的嵌入式l i n u x 作为系统软件平台。l i n u x 操作系统是一 个小型、it 裁减的实叫操作系统。凼为l i n u x 操作系统是丌源的，h j 户可以根据 具体需求进行u 制。其核心非常小，凼此对硬什的需求也相对较低。它支持多任 务和多进程并具有较蚶的实时性优点。这些都足l i n u x 系统的优势 1 3 1 。 嵌入式系统软件的开发通常有个交叉编泽环境。交叉编译是指在一个平台上生 成的代码可以在月一个平台上运行。嵌入式远程管理系统的开发也采用变叉编译 的方式。因为嵌入式板卡小能提供足够的资源用作编译，田此只能存高件能的 p c 机上进行编译过程1 3 1 。运行在q t 9 2 6 1 扳k 上的c g i 脚奉程序首先在p c 机 上编译，p c 机 ：发环境采用虚拟机l i n u x 。除此之外b o o t l o a d e r 和操作系统， 其他应用软件都必须进行交叉编译，所有的代码文件都在p c 机上设计和生成， 然后移植到q t 9 2 6 1 板卡l 一。变叉编译环境结构图如图3l 所示【1 4 1 6 】。 1 * ， 净圆 c g ic g i w e b j l i * 品 川r = 轭 * h h j mj | j h u p t b 帆) 拜，端 l i b u x z 件系统h 路系纯 ：i 9 b i t , i t 1 9 - 系地惦 幽3 l 交义编洋环境结构凹 3ii 虚拟机v m w a r e 安装及配置 揲作、f 台的建立选择np c 机卜模拟l i n u x 环境的方法。片先需要安装 v m w a r e 虚拟机软件，如图3i 所不。 幕十b s 模止的嵌入“程管理系统的研，和实现= 窜系统目软”实规 幽3 2 安装v m w a r e 安装成功后，新建。台虚拟机，配置如图3 2 所示。 i l h e 兰兰b e = 芸竺1w b k - m * qi 匡ltlon罗workdabon6 , 5 0 ，r a t i n g s y h a r d d i s k ：g b i i n ：。、。”8 ”5 ”、”“ij i ub i l m li i e _ j l 墨竺兰：i i 卜ji - il 曩詈三三土。lr p w d i 3 12 安装l in u x 系统 利用v m w a r e 加载u b u n t u 一90 4 一d e s k t o p - i 3 8 6i s o 光盘镜像，启动虚拟机，按 照向导一步步安装好u b u n t u ，如图33 所示。 u b u n t u 默认不允许以r o o t 超级用户甓录，因此安装好后需要进行一些设置。 ( i ) 以普通用户登录，在终端执行s u d op a s s w dr o o t 为r o o t 账号设置密码。 ( 2 ) 在终端执行$ 1 1r o o t ，输入刚刚设定好的密码后，转换为r o o t 身份，进入e t c g d m ， 在终端执行c h m o d7 5 5g d mc o n f ，使配置文件g d mc o n f 可写，然后用v 1 编辑器 打开g d mc o n f , 找到a l l o w r o o t - f a l s e ，把f a l s e 改为t r u e ，保存后退出。 ( 3 ) 点击s y s t e m ) p r e f e r e n c e s ) l o 毋nw i n d o w 菜单，并切换到s e c u r i t y 选_ l ；瓦l 页，然后选中其f 的一a l l o w l o c a ls y s t e ma d m i n i s t r a t o r l o g i n “选项。 毕十b s 横式崴 式莲挥管4 系统的研究宴现 第二章磊，境艋软件宴现 4 ) 蕈启系统，输入用，、，名r o o t 和密码，就可咀用r o o t 髓录了。如图3 4 所示 国3 4 安装u b u n m 3 2 软件平台搭建 图3 5 以r o o t 登录u b u n m 为了通过w e b 方式访问嵌入式远程管理系统，必须实现e m b e d d e dw e b s e r v e r ，e m b e d d e dw e bs e r v e r 是将w e b 服务器搭建在嵌入式系统上。在相应的 硬件平台和软件系统的支持下，e m b e d d e dw e bs e r v e r 可| 三l 根据应用程序的需要 实现全部或部分w e b 服务器的功能。e m b e d d e dw e bs e r v e r 基于t c p i p 协议。 为了与i n t e m a 通讯，e m b c d d e d w e bs e r v e r 必须实现i p 层协议。远程主机通过 浏览器访问应用层 2 序柬控制嵌入式远程管理系统，因此e m b e d d e dw e bs e r v e r 必须实现h 玎p ( h y p e r t e x t t r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 协议。h t t p 需要基于t c p 柬实 现数据的可靠传输，因此需要采用t c p 作为传输层协议。 当用户通过w e b 浏览器发送h t t p 请求给w e b 服务器时，w e b 服务器调用 h t m l ( h y p e r c e x t m a r k u pl a n g u a g e ) 文件和x m l ( e x t e n s i v e m a r k u p l a n g u a g e ) 文件，或者运行c g i 脚本程序来响应用户请求，虽后将结果返回给客户端浏览 器 13 】。 远程管理管理系统的软件架构为l i n u x + e m b e d d e dw e bs e r v e r + c g i ，最底层 的l i n u x 已经准备好了，下面介绍e m b e d d e d w e bs e r v e r 和c g i 解析器的安装以 及配最。 3 21 嵌入式h t t p 服务器b o a 安装及配置 嵌入式远程管理系统基于b s 结构，即在嵌入式设备上运行一个支持脚水或 j可 基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现第三章系统层软件实现 c g i 功能的w e b 服务器，能够生成动态页面，在用户端只需要通过w e b 浏览器 就可以对嵌入式设备进行管理和监控。 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l i n u x 下最常用的如a p a c h e 等服务器，而需要使用一些专 门为嵌入式设备设计的w e b 服务器，这些w e b 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w e b 服务器有 b o a ( w w w b o a o r g ) 和t h t t p d ( h t t p ：l l w w w a c m e c o m s o f l - w a r e t h t t p d ) 等，它们 和a p a c h e 等高性能的w 曲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罩已经足够了。 本系统选用b o a 服务器作为e m b e d d e dw e bs e r v e r ，因为它的特点满足嵌入 式系统的要求。b o a 服务器可以在l i n u x 2 6 2 2 上进行配置和移植。b o a 是一个 非常小的w e b 服务器，可执行代码只有约6 0 k b 。b o a 占用极少的系统资源，支 持c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 技术。除此之外，b o a 是开源软件，性能 安全稳定。b o a 是一个单任务w e b 服务器，只能依次完成用户的请求，而不会 f o r k 出新的进程来处理并发连接请求 1 3 1 。但b o a 支持c g i 技术，能够为c g i 程序f o r k 出一个进程来执行。b o a 的设计目标是速度和安全，在其站点公布的性 能测试中，b o a 的性能要好于a p a c h e 服务器。 ( 1 ) 完成b o a 程序的安装 从w w w b o a o r g 下载b o a 源码，当前最新版本为0 9 4 1 3 ，将其解压，其源码所 在目录以$ ( b o a ) 代替，进入$ ( b o a ) s r c 子目录： # t a rx z fb o a 一0 9 4 13 t a r g z # c db o a 0 9 4 13 s r c u b u n t u 自带g c c 编译器，不需要再安装。 生成m a k e f i l e j f j c o n f i g u r e 然后运行m a k e 进行编译，得到的可执行程序为b o a # m a k e 把生成的b o a 可执行文件拷贝到b i n 下面，在终端输入命令b o a 即可启动。 ( 2 ) 完成b o a 的配置 在e t c 目录下新建一个b o a 目录 # m k d i r e t c b o a 1 2 基于b s 模式的嵌入式远程管理系统的研究和实现第三章系统层软件实现 在里边放入b o a 的配置文件b o a c o n f , 在b o a 源码目录下已有一个示例b o a c o n f , 只需要在其基础上进行修改，然后复制到e t 饥o a 即可。 u s e r g r o u p 修改：由于本系统具有远程网页命令行的功能，但是隶属于不同 的g r o u p 的用户，拥有不同执行命令的权限，例如普通用户不能执行某些r o o t 用户才可以执行的命令。本文中，赋予网页登陆用户r o o t 权限。因此更改以下 参数为 u s e rr o o t g r o u pr o o t 同志参数修改：创建同志文件所在目录v a r l o g b o a ，在该目录新建两个日志文 件e r r o r l o g 和a c c e s s _ l o g ，分别用来记录b o a 运行时产生的错误日志和b o a 启动 和关闭时产生的系统日志。修改以下参数为 e r r o r l o g v a r l o g b o a j e r r o r l o g a c c e s s l o g v a r l o g b o a a c c e s s _ l o g h t m l 文件目录参数修改：新建h t m l 文档的主目录v a r w w w , 将静态网页 存入该目录下。修改以下参数为 d o c u m e n t r o o t v a r w w w 默认文件夹索引文件修改：当直接输入地址而没有文件名时，b o a 会自动调 用该文件夹下的i n d e x h t m l 文件，因此设置以下参数为 d i r e c t o r y l n d e xi n d e x h t m l c g i 脚本所在目录参数修改：创建c g i 脚本所在目录i v a r l w w w c 西b i n ，将c 百 脚本存放在该目录下。通过浏览器访问时，显示的c 百根