基于嵌入式技术的Linux网络服务器设计与研究

应用科学　基于嵌入式技术的Ｌｉｎｕｘ网络服务器设计与研究　王学军　【摘（阜宁高等师范学校江苏盐城２２４０００）　要】本文首先对Ｌｉｎｕｘ网络服务器进行了简单介绍，然后基于嵌入式技术整体采用ＡＲＭ＋Ｌｉｎｕｘ体系结构进行设计，最后对Ｌｉｎｕｘ网络服务器　Ｌｉｎｕｘ　软硬件配置进行了详细的探讨。　【关键词】嵌入式　网络服务器１．弓Ｉ言　嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简　单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化，类似与ＢＩＯＳ的工作方　Ｉ／Ｏ宴现　调试接口　１６ＭＢ　ｌ　式。具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实　时的和多任务的体系。Ｌｉｎｕｘ网络服务器模型主要有两种：并发服务器和　循环服务器。所谓并发服务器就是在同一个时刻可以处理来自多个客户端　的请求：循环服务器是指服务器在同一时刻指可以响应一个客户端的请　求。而且对于ＴＣＰ和ＵＤＰ套接字，这两种服务器的实现方式也有不同的特　点。本文从硬件和软件两个方面详细阐述了嵌入式网络服务器实现中的一　些具体技术和方案。　匿　８路通信　４路遥控　ＳＤＲＡＭｌ　国　ｌ６ＭＢ　ｆ　ＦＬ＾ｓＨｌ　＿Ｊ以　时钟芯片　ＩＣＳ８９００Ａ　触摸群　，ｅ’　ＤＣ／ＤＣ电路　切换Ｉ　匝霉　Ｉ　５Ｖ　开关电源　一　本地接¨ＩＩ电力线接口　近程通信　ＩＬｌ４５接¨　图２系统硬件结构框图　３．关键技术设计及实现　嵌入式ＡＲＭ＋Ｌｉｎｕｘ操作系统　底　硬件驱动　图ｌ嵌入式Ｗｅｂ系统图　２．目标方法及开发环境　本系统整体采用ＡＲＭ＋Ｌｉｎｕｘ体系结构。　嵌入式处理器是嵌入式系统的“硬核”，处理器的选择将对整个嵌入式　系统的成本和性能产生很大的影响。ＡＲＭ处理器本身是３２位设计，但也配　备ｌ６位指令集。本系统选用以ＡＲＭ９２０Ｔ为核心的￥３Ｃ２４１０微处理器，该处　理器集成了ＬＣＤ控制器、ＵＳＢ　Ｈｏｓｔ、ＵＳＢ　Ｓｌａｖｅ、ＮＡＮＤ控制器、中断控制、　本系统设计的嵌入式Ｌｉｎｕｘ网络服务器由两大部分构成：嵌入式动态　网络服务器、ＳＯＬｉｔｅ嵌入式数据库。　本系统采用的Ｂｏａ是一个运行在类ＵＮＩＸ系统中的小型网络服务器开　源软件，其可执行程序总大小为７６ｋ，基本功能包括：和客户端建立连接，　接收客户提交的ＨＴＴＰ请求消息，将ＨＴＴＰ响应返回给客户，关闭连接等；　ＣＧＩ应用程序，处理来自客户端的协同工作数据，完成客户端与服务器的　动态交互，从而实现静态ＨＴＭＬ网页无法实现的功能，如表单数据处理、数　据库查询等。ＳＱＬｉｔｅ是选用的一个嵌入式数据库管理系统，较小，运行时　占用内存不到２５０ｋ，适合嵌入式使用。　．　功率控制、ＵＡＲＴ、等丰富的资源。　操作系统是嵌入式系统的“软核”。目前较为流行的嵌入式操作系统　有：ＶｘＷｏｒｋｓ、ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ、Ｌｉｎｕｘ等。相对其他操作系统，Ｌｉｎｕｘ存在许多现　实的优势，如广泛的硬件支持、良好的可伸缩性、极高的可靠性和开放的　ＡＰＩ。从成本方面讲，免缴版税、免费或者廉价的软件组建以及免费的源代　码，都会在降低产品成本和提高产品灵活度上得到很大的优势。　从整体来讲，嵌入式系统同Ｐｃ机一样可分为硬件和软件两大部分。　本系统涉及到的系统硬件主要包括两个部分：嵌入式Ｗｅｂ核心模块、　外围设备及扩展模快。嵌入式Ｗｅｂ核心模块基于￥３Ｃ２４１０（ＡＲＭ９）芯片．在　其上运行嵌入式Ｌｉｎｕｘ、Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｅｒ及相应监控程序。外围设备及扩展模　块要完成相关设备地址译码、接口并实现相应扩展，以备系统扩展升级的　需要。其需要实现：网络接口、串行接口等，通过ＲＳ一２３２接口模块通信完成　与家电与其他联网设各的信息交换，通过ＣＳ８９００Ａ网络芯片接口完成嵌入　式Ｗｅｂ与以太网的通信。　硬件结构框图如图２所示：　系统软件主要分为两层：底层驱动程序和上层应用程序。再分的细点，　可以分为四层：底层驱动：以太网、ＲＳ一２３２、Ｆｌａｓｈ、ＬＣＤ等外围设备驱动：　系统：嵌入式Ｌｉｎｕｘ内核；协议栈：ＴＣＰ／ＩＰ协议、ＡＲＰ协议、ＩＣＭＰ协议：应　用层：Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｅｒ、系统监控模块及ＣＧＩ程序。　丝示其堕．堡Ｉ鼗　卷　ＣＧｌ及数据文件　体数据　Ｉ斑　数攒　ｆｌ支持ｃＧｌ卜一￣ＪＢＯＡ　ｌ　”‘　产￣ｔ＇ｈｔｗＪ、井　、ｋ——一　接受数　、解碣　传　绐ＳｆｒＶｃｒ　操作系统及硬件平台　图３基于ＣＧＩ的动态Ｗｅｂ技术程序结构框图　其整体实现如下：　（１）Ｌｉｎｕｘ系统的安装，内核编译与系统裁剪和移植。　即建立交叉编译环境、Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ的开发和移植、嵌入式Ｌｉｎｕｘ内核　的定制和移植（主要完成进程管理、进程间通信、内存管理、任务调度等基　本功能）、硬件驱动和应用程序开发。　（２）Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｅｒ的移植。　即Ｂｏａ服务器的移植，主要完成Ｂｏａ程序的移植、Ｂｏａ的配置、测试　Ｂｏａ能否正常工作。　（３）Ｗｅｂ页面的设计和ＣＧＩ应用程序的设计。　即ＣＧＩＣ库的移植、ｈｔｍｌ模版的制作、ＣＧＩ程序的开发。　（４）数据文件系统采用嵌入式数据库ＳＱＬｉｔｅ，将其移植到嵌入式系统　中。　具体步骤实现如下：　主要软件环境：系统内核选用Ｌｉｎｕｘ　２．４．２Ｏ一８，ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ选用　参考文献　［１］　程世言，王润华．ＰＭ６９５焦平面红外测温技术的应用与分析．上海电　力．２００４年第４期：３５９—３６１　［３］　中华人民共和国电力行业标准《带电设备红外诊断技术应用导则》　ＤＬ／Ｔ　６６４—１９９９　［２］　张弓．红外测温基本原理及注意问题．计量天地．２００８年９月上：　９—１Ｏ　［４］　红外诊断技术在电气设备接头测温中的应用．江苏省电机工程学会　输配电及电力系统论文集．２００４年第ｌ３期：５５—５６■　一３３—　应用科学　ｕ—ｂｏｏｔ　１．０．０，交叉编译选用ｇｃｃ　２．９５．２。　上电开发板，从Ｌｉｎｕｘ系统下的超级终端Ｍｉｎｉｃｏｍ中设置开发版ｉｐ　地址为局域网地址，如１９２．１６８．０．１０。在开发版的文件系统中新建　／ｕｓｒ／ｌ０ｃａｌ／ｂｏａ／ｂ０ａ中去。最后在目录／ｕｓｒ／１ｏｃａ１／ｂｏａ／ｂｏａ下输入命　令．／ｂｏａ—ｃ／ｕｓｒ／ｌ０ｃａ１／ｂｏａ／ｂｏａ＆，把当前任务在后台运行。如果成功，　用ｐｓ命令在Ｍｉｎｉｃｏｍ下可以看到一个ｂｏａ进程在运行。在局域网中的任　何一台电脑的ＩＥ地址栏输入目标版ＩＰ地址，会看到ｂｏａ的默认网页。　３．１嵌入式网络服务器Ｂｏａ的移植和运行　系统选用ｂｏａ一０．９４．１３版本，由于是在嵌入式Ｐｏｗｅｒｐｃ核上运行程　序，需要在～个交叉编译的环境中编译该程序。所谓交叉编译就是在平台　Ａ上生成另一个平台Ｂ的可执行代码。在此，平台Ａ是Ｉｎｔｅｌ体系结构的　平台，平台Ｂ是嵌入式Ｐｏｗｅｒｐｃ体系结构。开发主机即平台Ａ的操作系统　为Ｒｅｄｈａｔ９．０版本的Ｌｉｎｕｘ操作系统，平台Ｂ即目标版安装的是经过内核　剪裁的嵌入式Ｌｉｎｕｘ　２．４．２０版本。　（１）首先进行ｂｏａ包的移植，用ｔａｒ命令解压包文件，找到在相应目录　ｓｒｃ下生成ｍａｋｅｆｉｌｅ文件，用ｖｉ命令修改ｍａｋｅｆｉｌｅ文件里的ＣＣ＝ｇｃｃ改　为ＣＣ＝ａｒｍ－１ｉｎｕｘ—ｇｃｃ，再将ＣＰＰ＝ｇｃｃ—Ｅ改为ＣＰＰ＝ａｒｍ一１ｉｎｕｘ—ｇｃｃ—Ｅ，存盘　退出，再用ｍａｋｅ工具编译生成ｂｏａ的可执行程序，约６０ｋ。在ｓｒｃ目录下　会生成一个ｂｏａ的可执行文件。　（２）Ｂｏａ的配置。新建目录放入ｂｏａ．ｃｏｎｆ配置文件，在运行ｂｏａ之前，　还需对其进行修改。以下几处需要修改：　（ａ）｝｝Ｐｏｒｔ：Ｔｈｅ　ｐｏｒｔ　Ｂｏａ　ｒｕｎｓ　ｏｎ．Ｔｈｅ　ｄｅｆａｕｌ　ｔ　ｐｏｒｔ　ｆｏｒ　ｈｔｔｐ　ｓｅｒｖｅｒｓ　ｉＳ　８０．　＃　Ｉｆ　ｉｔ　ｉＳ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　１０２４．ｓｔａｒｔｅｄ　ａｓ　ｒｏｏｔ．　ｔｈｅ　ｓｅｒｖｅｒ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　Ｐｏｒｔ　８０　可以修改Ｐｏｒｔ号，改变提供Ｗｅｂ服务的端口　（ｂ）＃Ｕｓｅｒ：Ｔｈｅ　ｎａｍｅ　ｏｒ　ＵＩＤ　ｔｈｅ　ｓｅｒｖｅｒ　ｓｈｏｕｌｄ　ｒｕｎ　ａｓ　＃Ｇｒｏｕｐ：Ｔｈｅ　ｇｒｏｕｐ　ｎａｍｅ　ｏｒ　ＧＩＤ　ｔｈｅ　ｓｅｒｖｅｒ　ｓｈｏｕｌｄ　３．２　ＳＱＬｉｔｅ嵌入式数据库及动态网页的实现　本设计中ＳＯＬｉｔｅ的应用是如何应用ＣＧＩ程序建立、访问、更新　ＳＱＬｉｔｅ数据库的过程。分三部实现：　（１）ＳＯｌｉｔｅ在目标版的移植。下载ＳＯｌｉｔｅ包解压，完成选项设置，修　改文件添加ｍａｋｅｆｉｌｅ，按照包里自带说明把ＳＱ１ｉｔｅ作为一个用户应用程　序，做成一个Ｓｈｅｌｌ。设置交叉编译环境，编译安装，生成库文件，下载到目　标版。　（２）建立一个后端数据库。　（３）前端通过ｈｔｍｌ文档制作一个Ｗｅｂ页面及内建表单。　（４）编写相应的ＣＧＩ程序实现数据库链接部分，即如何在Ｃ６Ｉ程序中　利用ＳＯＬｉｔｅ提供的ＡＰＩ函数来操作数据库。　４．结束语　嵌入式系统是信息产业走向新知识经济时代的最重要的经济增长点　之一，对中国的信息产业来说充满了机遇和挑战，嵌入式网络服务器是当　今研究的热点。本设计的方案采用嵌入式Ｌｉｎｕｘ做平台，通信协议采用　ＴＣＰ／ＩＰ，硬件采用ＡＲＭ９开发版。嵌入式网络服务器可以运用得非常广泛，　具有非常好的前景。　ｒＵｎ　ａｓ．　Ｕｓｅｒ　ｎｏｂｏｄｙ　Ｇｒｏｕｐ　ｎｏｇｒｏｕｐ　参考文献　［１］　凌莉，等。智能家居控制系统的远程通讯技术［Ｊ］。建筑技术开发，３１　（１１）：９２—９４。　修改用户和组用户信息　（ｃ）＃ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ．　［２］　李磊，等。嵌入式网络服务器软件的设计与实现。计算机工程与设计，　２００３，（１　０）。　ＤｏｃｕｍｅｎｔＲｏｏｔ：Ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＨＴＭＬ　［３］　田泽。嵌入式系统开发与应用教程。北京航空航天大学出版社，　２００５，３。　＃Ｃｏｍｍｅｎｔ　ｏｕｔ　ｔｏ　ｄｉｓａｂｌｅ　ｓｅｒｖｅｒ　ｎｏｎ　ｕｓｅｒ　ｆｉｌｅｓ．　Ｄ０ｃｕｍｅｎｔＲ０ｏｔ　／ｖａｒ／ｗｗｗ　设置ＨＴ儿文件的存放根目录　（ｄ）ＳｃｒｉｐｔＡｌｉａｓ／ｃｇｉ—ｂｉｎ／／ｕｓｒ／ｌｉｂ／ｃｇｉ—ｂｉｎ／　以上是存放ＣＧＩ网关程序的主目录　（３）测试ｂｏａ能否正常工作，静态ｈｔｍｌ文件能否访问，ＣＧＩ脚本能否　运行，可采用ＮＦＳ方式测试。　［４］　张恒，等。基于嵌入式Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｅｒ的智能家居控制器设计。　现代计算机，２００６，总第２３７期：８５—８７。　［５］　李驹光，等。嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统开发详解——基于ＥＰ９３ＸＸ系列ＡＲＭ。　清华大学出版社，２００６。一　（上接第９６页）一部分　从而使学生能够稳定于现有工作并有所发展。　（２）已经有就业意向，但还没有岗位的学生。　（３）未有就业意向的学生　有一部分学生属于有就业意向，但迟迟拿不定主意，不知为何是好的。　这种情况可以理解，由于刚刚走出大学校门的毕业生，价值观还有待完善，　面临大学毕业，就业压力，生活压力同时来袭，部分学生会一直没有就　业意向。这部分学生我们也用两分法加以分类，做分类指导　第一类：想就业却不知道如何就业的学生　“大学生在探寻价值观的时候由于生活经历的局限，比较容易体会，认同工　具性价值，而事实上，往往正是那些终极性价值会长期影响我们的职业感　觉。’在这里我们对此部分的学生也分为两类来有正对性的做职业指导和　职业生涯规划。　第一类：有单一就业意向　‘　面临就业压力此类学生一方面急于就业，一方面由于准备不足，不知　如何就业。此类学生需要就业指导教师能够认真讲授一些就业的方法和技　巧。比如：个人简历的制作，自荐信的书写技巧，面试的技巧等等。在教会学　生为何使用这些方法后，鼓励学生多求职，以再实践中积累经验，完善自　此类学生的特点是，有一定的就业意向，并且该意向单纯针对于某一　特定行业或者是某一特定岗位。学生由于不能正确判断该类行业或岗位的　价值取向。故迟迟不能形成就业。对于此类学生，需要就业指导教师指导学　生做一定的市场调查，分析清楚该行业或岗位发展前景并结合调查为学生　做一定的职业生涯规划，给学生一明确可测量的生涯目标，促使学生认清　行业和岗位的终极性价值，以便让学生顺利就业。　第二类：有多重就业的学生　此类学生的特点是，有多个就业意向，并且每个意向所涉及的行业或　岗位不尽相同。学生由于急于找工作，以至于“有病乱投医”，分不清楚自己　究竟要为何就业，就什么业。对于此类学生，需要就业指导教师首先应对学　生做心理测试，可以用迈尔斯？布里格斯个性类型（简称ＭＢＴＩ）做测试并辅　我，并最终达到就业的目的。　第二类：不想就业的学生　此类学生我们称之为“就业恐惧症”。学生由于多种原因而惧怕就业。　此类学生要求就业指导教师能够正确辅导学生做心理治疗，也可指导学生　采用继续升学或者深造的方式来缓解就业心里上的压力。并最终达到就业　目的。　综上所述，本文主要分析为何用“两分法”来有针对性的指导高职院校　学生就业。但正如一位大师所说：“对一个人最好的职业指导方法就是，直　接问问他想做什么”。　当前，高校毕业生正逐年增多，高职院校的专业设置面对日益激烈的　人才竞争，高校只有积极响应社会上人才的需求，调整专业设置，才能为社　会输送适应需求的社会主义建设者。只有确立以市场需求为导向的就业工　作指导思想，告诉学生社会上的人才需要，紧紧围绕学生的就、Ｊ　需求开展　就业指导工作，才能促进毕业生更好的就业。●　以霍兰德职业类型测试。针对学生所测得的性格类型和职业倾向，帮助学　生做职业生涯规划，并最终达到就业。　——３４——