基于嵌入式Linux的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計噩
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3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
3．1 Linux的選擇
由于Linux過于龐大，要將它應(yīng)用于小巧的嵌入式系統(tǒng)，首先必須將其小型化。目前，出現(xiàn)了各種不同的嵌入式Linux版本，有一些還具有一定的實時性。我們首先依據(jù)自己所選擇的CPU類型，以公開的嵌入式Linux源代碼為基礎(chǔ)，根據(jù)自己設(shè)計的主板情況編寫相應(yīng)的bootloader程序或BIOS，運行自己的系統(tǒng)。一旦加載上了嵌入式Linux，則對于上層應(yīng)用軟件的編程與在運行普通Linux的PC機上一樣，所有的程序都可以先在Linux的PC機上調(diào)試通過，然后只需要修改MakeFile文件，就可以完全移植到嵌入式Linux設(shè)備上運行。如果編譯嵌入式Linux時選擇網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS），則調(diào)試的時候可利用gdbserver，省去了無數(shù)次下載程序的麻煩。這種方法有很大的靈活性與自由度，但也要注意到，由于硬件的配置不同，或程序本身原因，網(wǎng)上下載的源代碼未必都合適，這需要自己對照源碼去調(diào)試與發(fā)現(xiàn)。
3．2 應(yīng)用程序設(shè)計
3．2．1 C／S（Client／Server）模式與B／S（Browser／Server）模式傳統(tǒng)的C／S模式采用兩層設(shè)計，客戶應(yīng)用層負責提供交互界面，實現(xiàn)應(yīng)用邏輯以發(fā)送數(shù)據(jù)、請求并處理返回數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器層負責處理客戶數(shù)據(jù)請求并返回結(jié)果，有效管理系統(tǒng)資源。該模式需獨立開發(fā)和安裝每個應(yīng)用，系統(tǒng)升級維護困難，客戶機負擔重。此外，與數(shù)據(jù)庫的直接交互導(dǎo)致應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有很強的依賴性，且浪費數(shù)據(jù)庫連接資源。
基于二層結(jié)構(gòu)的C／S模式無法適應(yīng)Internet網(wǎng)絡(luò)的特性，因此出現(xiàn)了一種新的體系結(jié)構(gòu)――B／S模式。B／S是一種基于Hyperlink，HTML，Java的三級或多級C／S，客戶端僅需要單一的瀏覽器軟件，其它大量工作都由Web Sever完成。B／S模式使用簡單、易于維護、擴展性好，已逐漸成為主流。 本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/152209.htm
3．2．2 客戶端工作過程
該系統(tǒng)使用的是B／S模式，對客戶端幾乎沒有特別要求?？蛻舳酥灰?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/基于">基于普通Windows視窗系統(tǒng)，安裝IE或Netscape即可。換句話說，任何一臺上網(wǎng)的計算機，都可能成為客戶端。
客戶端的工作過程如下：通過Internet／Intranet網(wǎng)絡(luò)訪問監(jiān)控中心的主頁，根據(jù)需要輸入用戶名和密碼，檢驗成功則進入Web Server系統(tǒng)的監(jiān)控界面，點擊相應(yīng)的設(shè)備按鈕可以獲得該設(shè)備的運行狀態(tài)并可以對設(shè)備的參數(shù)進行設(shè)置。
3．2．3 服務(wù)器端程序的設(shè)計
（1）服務(wù)器模式
為了進行服務(wù)器端程序的設(shè)計，首先要確定服務(wù)器的工作模型。我們知道，Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主要分為兩種：循環(huán)服務(wù)器（Iterative Server）和并發(fā)服務(wù)器（ConcurrentServer）。循環(huán)服務(wù)器在同一時刻只能處理一個客戶機請求，而并發(fā)服務(wù)器在同一時刻可以處理多個客戶機請求。TCP套接字大多采用并發(fā)服務(wù)器提供服務(wù)。TCP并發(fā)服務(wù)器有多種實現(xiàn)方法：
?服務(wù)器對每個接收到的客戶連接都創(chuàng)建一個新的子進程來處理客戶請求；
?服務(wù)器預(yù)先創(chuàng)建多個子進程，由這些子進程處理客戶機的請求。這種方式稱為“預(yù)創(chuàng)建（prefork）”服務(wù)器；
?服務(wù)器用函數(shù)select實現(xiàn)對多個客戶機連接的多路復(fù)用；
?由超級服務(wù)器（Inetd）激活的服務(wù)器。
其中，一個子進程對應(yīng)一個客戶機的服務(wù)器模型很簡單，父進程完成接收連接和創(chuàng)建子進程的任務(wù)，子進程處理客戶機的具體請求，每個子進程的處理過程完全獨立。
這種服務(wù)器可以同時處理的客戶機數(shù)目受到系統(tǒng)所允許的最大子進程數(shù)目的限制。這種服務(wù)器的缺點是，為每一個客戶創(chuàng)建一個子進程的開銷比較大。但如果我們能考慮到實際情況，并加以適當?shù)淖兓?，就會發(fā)現(xiàn)，它很適合我們的系統(tǒng)。首先，該系統(tǒng)是一個監(jiān)控系統(tǒng)，決定了不會有過多客戶同時發(fā)出監(jiān)控命令，所以無須擔心出現(xiàn)系統(tǒng)資源被耗盡的情況；其次，客戶一旦進行監(jiān)控，一般會持續(xù)較長時間，這種創(chuàng)建子進程的開銷對服務(wù)器效率影響不大；最后，如果系統(tǒng)在Internet上運行，可能會有許多外來的好奇者想進入，為了減少開銷，在系統(tǒng)設(shè)計中，并不是一旦建立連接就創(chuàng)建子進程，而是當口令通過后并向系統(tǒng)發(fā)出ASP請求才建立子進程。
（2）程序設(shè)計
根據(jù)我們的方案，服務(wù)器所需做的工作是：通過串口對設(shè)備進行數(shù)據(jù)的收發(fā)；對數(shù)據(jù)進行處理；將處理的數(shù)據(jù)交給Web Server子進程；子進程將數(shù)據(jù)顯示到Web頁下傳給客戶，并接收客戶的參數(shù)設(shè)置命令，將參數(shù)設(shè)置上傳到遠程設(shè)備。
服務(wù)器程序結(jié)構(gòu)如圖4所示，父進程首先創(chuàng)建一個子進程專門處理數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)用戶的請求創(chuàng)建相對應(yīng)的子進程。用戶子進程與串口數(shù)據(jù)處理子進程之間采用進程間通信來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
服務(wù)器啟動之后的第一件事，就是創(chuàng)建專用子進程來收發(fā)數(shù)據(jù)。服務(wù)器任何時刻都在監(jiān)聽用戶請求。若用戶發(fā)出監(jiān)控請求，而且通過了密碼校驗，服務(wù)器就會產(chǎn)生一個子進程來處理該用戶的請求：發(fā)送數(shù)據(jù)，接收設(shè)置等。
4 結(jié)束語
身處信息社會，人們已經(jīng)能夠利用網(wǎng)絡(luò)資源快捷方便地獲得信息，并能利用網(wǎng)絡(luò)資源進行各種設(shè)備的遠程監(jiān)控。本文提出的基于嵌入式Linux的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的方案已在小型局域網(wǎng)中得到實現(xiàn)。該系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場、遠程診斷、信息家電中有著很好的應(yīng)用前景。
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