1 引言
隨著現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，網絡技術特別是基于TCP/IP通信協(xié)議的Web技術得到了廣泛的應用和普及。在TCP/IP協(xié)議基礎上建立的HTTP超文本傳輸協(xié)議、FTP文件傳輸協(xié)議、Telnet遠程登陸協(xié)議以及SMTP郵件協(xié)議等協(xié)議族構成了Web技術的核心。更重要的是這些協(xié)議是開放、標準和獨立于系統(tǒng)平臺的，利用現(xiàn)有的網絡硬件基礎，就可以很方便地建立基于TCP/IP網絡協(xié)議的Internet/Intranet網絡系統(tǒng)。Web技術允許任意地點的用戶通過Web瀏覽器接入網絡，訪問Web服務器發(fā)布的各類信息，實現(xiàn)世界范圍內的互聯(lián)[1]。Web瀏覽器使用的是基于 HTTP超文本協(xié)議的HTML超文本模式語言，其標準化的界面表達獨立于客戶端軟硬件平臺，極大地節(jié)省了客戶端人機界面維護工作和使用人員的培訓費用。在傳統(tǒng)的Web應用中，Web服務器往往與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或者文件系統(tǒng)并存在一臺高性能的計算機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫服務器是Web服務器的信息來源，Web服務器則是系統(tǒng)的信息發(fā)布中心，它接收來自瀏覽器的請求，并根據(jù)請求生成新的頁面發(fā)送給Web瀏覽器，完成信息在網絡范圍內的傳輸。Web服務器檢索的信息來自數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實時性要求不高，可以滿足常規(guī)的查詢和檢索系統(tǒng)的要求。
為了提高生產效率和管理水平，遠程監(jiān)控和生產過程控制等系統(tǒng)很適合應用Web技術，從瀏覽器上直接監(jiān)控現(xiàn)場設備的運行。但作為實時性要求較高的面向任務的系統(tǒng)，必須解決基于Web應用的實時性問題、系統(tǒng)結構問題和安全性等問題。而嵌入式Web服務器技術作為結合了Web技術和現(xiàn)場工作要求特點的一項新技術，是一種很好的解決方案。
本文分析和介紹了嵌入式Web服務器技術，并探討了其在電力系統(tǒng)中的應用實例和應用前景。
2 嵌入式Web服務器技術
2.1 概述
嵌入式Web服務器（Embedded Web Server, EWS）是指將Web服務器引入到現(xiàn)場測試和控制設備中，在相應的硬件平臺和軟件系統(tǒng)的支持下，使傳統(tǒng)的測試和控制設備轉變?yōu)榫邆淞艘訲CP/IP為底層通信協(xié)議，Web技術為核心的基于互聯(lián)網的網絡測試和控制設備[2,3]。EWS系統(tǒng)與傳統(tǒng)的Web應用相比，簡化了系統(tǒng)結構，將信息采集和信息發(fā)布都集成到現(xiàn)場的測控設備中。由于有了標準的接口形式和通信協(xié)議，內嵌于設備的Web服務器可以向任何接入它所在網絡的合法用戶提供統(tǒng)一的基于瀏覽器方式的操作和控制界面，瀏覽器成了設備的前端控制板[4]。由于Web技術的開放性和獨立平臺特性，大大降低了軟件系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的設計、維護工作量，節(jié)省了人員培訓費用等，提高了現(xiàn)場測試和控制設備的管理水平。
2.2 EWS的硬件結構
EWS的硬件系統(tǒng)是包含了Web通信功能的微型處理器或者微型控制器系統(tǒng)[3]，它可以和前端的應用系統(tǒng)直接集成在一起，也可以通過現(xiàn)場總線與應用系統(tǒng)相連。其硬件結構圖如圖1所示。

一個完整的EWS硬件系統(tǒng)必須具備FLASH ROM存儲器用來存儲實時操作系統(tǒng)的系統(tǒng)內核、TCP/IP協(xié)議棧、各種Web文檔；DRAM存儲器供系統(tǒng)運行時使用；以太網接口實現(xiàn)與Internet /Intranet連接；前端應用系統(tǒng)的硬件完成傳統(tǒng)意義上的應用功能；而微型處理器負責全體的運行和管理。
考慮到性價比，EWS的硬件結構不能很復雜，硬件資源也很有限，F(xiàn)LASH ROM的空間一般為2~4M，DRAM的存儲空間一般為8~16M。而實時操作系統(tǒng)的系統(tǒng)內核、TCP/IP協(xié)議棧、各種Web文檔都必須寫入到ROM中和運行時調入到DRAM中運行，這樣對EWS的軟件系統(tǒng)提出了較高的要求。
2.3 EWS的軟件系統(tǒng)
EWS的軟件系統(tǒng)包括五個部分[5]：①HTTP引擎；②虛擬文件系統(tǒng)；③配置模塊；④安全模塊；⑤應用程序接口模塊。其組成如圖2所示。

其中HTTP引擎負責響應用戶的請求、通過虛擬文件系統(tǒng)訪問靜態(tài)數(shù)據(jù)信息、通過應用程序接口得到動態(tài)數(shù)據(jù)信息。
虛擬文件系統(tǒng)為EWS提供虛擬文件服務，虛擬文件系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)結構存儲文件大小、修改時間等信息。對于存儲HTML文件需要的動態(tài)信息建立數(shù)據(jù)結構保存腳本的指針和腳本所調用函數(shù)的名稱。通過虛擬文件系統(tǒng)將Java, GIF, PDF, HTML以及文本等文件形式編譯為Web服務器認可的代碼，而獨立于具體的文件系統(tǒng)。
配置模塊使系統(tǒng)管理員可以從任何一臺標準的Web瀏覽器上設置EWS參數(shù)，在系統(tǒng)啟動中定義的配置環(huán)境變量包括并發(fā)連接數(shù)、Socket端口、主機名稱、根文件路徑、缺省初始文件以及非活動超時和時區(qū)等。
配置模塊對標準瀏覽器的開放使得安全問題更加重要，尤其是對網絡設備的配置和控制信息的訪問成為安全保護的重點。安全模塊通過在服務器上定義安全域和對每個安全域定義的用戶名/密碼實現(xiàn)對敏感信息的保護。還可以對請求數(shù)據(jù)采取加密措施實現(xiàn)安全保護功能。
應用程序接口模塊實現(xiàn)和嵌入式應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，在EWS中，應用程序接口與嵌入式操作系統(tǒng)通信，實現(xiàn)對嵌入系統(tǒng)的配置、監(jiān)視和控制，是EWS軟件系統(tǒng)的核心。而應用程序接口模塊常見的有CGI（Common Gateway Interface）、SSI(Server Side Include)和HCPA（HTML-to-C Preprocessor Approach）等3種形式。