嵌入式Web Server中XML数据发生器的设计与实现

摘 要：在嵌入式Web服务器的开发中采用XML技术，可以为嵌入式系统管理提供统一的数据接口，降低系统开发的复杂度，有利于Web服务器的升级和维护。在分析HTTP1.1的基础上，设计出了一种嵌入式Web服务器，重点描述了Web服务器中XML发生器的设计方法。最后结合C语言编程，给出实例验证。

关键词：XML；嵌入式系统；Web服务器；HTTP1.1

中图分类号：TP393.09；TP368.1

在嵌入式环境下，由于软硬件平台的多样性，在一个嵌入式应用中可能会存在多种不同的软硬件平台，而且随着嵌入式系统后续的不断改进和发展，其配置方案及控制接口可能会发生变化。此外，传统的嵌入式系统开发中，数据存储主要采用流式文件，程序对数据结构的依赖性强，不利于软件的升级和维护。在嵌入式系统中采用XML技术进行数据存储和处理可较好地解决上述问题。它可以用统一的接口来管理不同的设备接口及其相关操作，降低嵌入式系统部署、配置和升级的成本，提高了系统开发效率[1]。嵌入式Web服务器是实现嵌入式系统、设备以及应用之间互联的关键组成部分，已经成为目前嵌入式软件中的研究重点。本文将根据所设计的嵌入式Web服务器的方案，提出一种在嵌入式Web服务器中实现XML数据解析的方法，并对XML数据发生器模块进行重点介绍。

1 嵌入式Web服务器的设计

由于嵌入式设备的资源有限，一般来说嵌入式系统都没有文件系统或者TCP/IP协议栈（网络设备一般都有TCP/IP协议栈，但未必有文件系统），嵌入式存储设备和存储空间都非常小，要实现Web服务功能通常都比较困难。因此，针对上述问题，在分析HTTP1.1的基础上，结合嵌入式Web服务器的特点和要求，本文设计出的一种精简的嵌入式Web服务器结构如图1所示[2]。

嵌入式Web服务器建立在安全套接口（Secure Socket Layer）上，HTTP或XML解析模块用于HTTP请求报文分析。如果HTTP 解析模块发现HTTP报文中的有XML消息，则该报文将由XML解析模块来处理；CGI环境变量模块主要用于定义操作系统的环境变量和程序执行环境，可以通过应用程序对这些变量进行存取。CGI函数模块、XML发生器模块以及本引擎模块都可以读取环境变量，并根据这些变量做出相对应的操作[3]；CGI函数模块是一个HTTP函数，由HTTP解析模块负责回调[4]。XML数据发生器模块动态生成系统所需要的页面文件信息，用一种统一的、一致的手段来传递原先不统一、不一致的消息格式，增强系统内外部的交互能力，并降低开发成本。同时与系统的脚本引擎模块进行交互，提供统一数据接口。XML数据发生器模块也是本文重点研究的内容[5]。通过设计实现XML数据发生器功能，能够使得嵌入式 Web服务器支持XML数据，使得在不升级软件的情况下能够方便的更新页面内容和业务逻辑，实现嵌入式Web服务中的页面和业务逻辑动态分离的目标。

2 XML概述

2.1 XML的定义

XML即为可扩展的标记语言（eXtensible Markup Language）。XML是一套定义语义标记的规则，这些标记将文档分成许多部件并对这些部件加以标识。XML并非像HTML那样，提供了一组事先已经定义好了的标签，而是提供了一个标准。利用这个标准，开发人员可以根据实际需要定义自己的新的标记语言，并为这个标记语言规定它特有的一套标签[6]。

2.2 XML的特点

相对于HTML来说，XML具有先天的优越性。为了自己的浏览器增加一些特殊的显示效果，HTML加入了一些特殊的标记。日益增多的标签不但使得HTML越来越庞大，同时，浏览器的开发越来越复杂，还降低了不同浏览器之间的兼容性。尽管HTML的标签越来越多，其表现了却还远远不够，有了XML就可以自由地制定自己的标记。由于XML是非专有的并易于阅读和编写，就使得它成为在不同的应用间交换数据的理想格式。XML使用的是非专有的格式，不受版权、专利、商业秘密或是其他种类的知识产权的限制。同时，对于人类或是计算机程序来说，XML都容易阅读和编写，因而成为交换语言的首选。

3 创建XML数据发生器

3.1 基本思想

跟CGI函数动态生成HTML文档一样，我们需要创建XML 数据发生器去动态生成XML文档。创建XML 数据发生器的过程与创建CGI函数的过程很类似，XML数据发生器的入口函数相当于CGI主函数，XML数据发生器入口函数同样也要注册到CGI全局变量cgi_entries中，这样在图1所示的Web服务器结构中，HTTP 解析模块发现用户请求XML文件时才能找到此入口，并利用XML数据发生器去动态生成XML文件。一般把XML数据发生器跟CGI函数放在同一个文件中。

3.2 应用实例

例如定义一个产生main.xml的数据发生器，主要步骤如下：

（1）新创一个名为main.xml的文件

（2）再新创一个文件main.c，在此文件中定义XML 数据发生器的入口函数

其中put_page函数的定义如下：

其中宏定义XML_PAGE为

#define XML_PAGE “main.xml”

（3）还有函数put_device_name、put_device_mode、put_hw_ver、put_fw_ver、put_host_name、put_login_user都是脚本device_name、device_mode、hardware_version、hardware_version、hostname、loginusername的处理函数。

（4）在cgi_entry.c注册这个函数，即在cgi_entries数组中加入如下语句：

{"main.xml"， 0， main_xml}，

并在cgi_entry.h中声明这个函数为外部函数：

extern int main_cgi（httpd_cond * http_cond）；

完成以上编码后，进行编译、执行，可以测试Web服务器中的XML数据发生器模块是否正常工作。

4 结束语

本文介绍了一种嵌入式Web服务器的结构，重点描述了结构中XML数据发生器的实现方式。测试表明：Web服务器端能够正确的输出动态XML文件。本文所介绍的开发方法，使得嵌入式系统的动态界面开发更加方便快捷。由于程序设计时注重了数据内容与其结构的独立，因此即使界面元素发生变化，程序也无需作大量改动，降低了开发和维护成本。

参考文献：

[1]马毅，高岭，张林.嵌入式Web服务模型的设计及初步实现[J].计算机技术与发展，2009.19（1）：29-31.

[2]徐兵，沈玉利，谢仕义.嵌入式Web服务器端脚本引擎设计与实现[J].计算机工程与设计，2008，29（15）：3933-3935.

[3]刘利群，谢仕义.嵌入式 Web 服务器端文件系统的设计与实现[J].计算机工程与设计，2009，30（12）：2859-2861.

[4]张曦煌，柴志雷.嵌入式web服务器中CGI的特点及实现[J].小型微型计算机系统，2003，24（11）：2046-2047.

[5]雷涛，郝福珍.嵌入式Web Server的研究与实现[J].计算机工程与设计，2006，27（16）：2992-2994.

[6]高觐悦，张功萱.嵌入式XML解析器的设计与实现[J].苏州市职业大学学报，2009，20（1）：66-69.

作者简介：于北瑜（1969-），计算机科学与应用专业，研究方向：软件和计算机网络。

作者单位：广东海洋大学信息学院，广东湛江 524088