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物联网网关Web服务器--CGI开发实例BMI计算

news 2025/9/15 1:17:09

本例子通一个计算体重指数的程序来演示Web服务器CGI开发。

硬件环境：飞腾派开发板（国产E2000处理器）

软件环境：飞腾派OS（Phytium Pi OS）

硬件平台参考另一篇博客：国产化ARM平台-飞腾派开发板硬件与系统

lighttpd服务器部署参考另一篇博客：物联网网关Web服务器--lighttpd服务器部署与应用测试

1、部署与运行效果

//启动服务器
user@phytiumpi:/var/www$ sudo service lighttpd start//服务器根目录/var/www部署如下目录与文件
user@phytiumpi:/var/www$ tree 
.
`-- html|-- bmi.png|-- bmi_index.png|-- cgi-bin|   `-- bmi.cgi`-- index.html2 directories, 4 files//文件权限如下
user@phytiumpi:/var/www$ ls -lh html/*
-rw-r--r-- 1 root root  36K Jan 16 11:07 html/bmi.png
-rw-r--r-- 1 root root  13K Jan 16 14:08 html/bmi_index.png
-rw-r--r-- 1 root root  688 Jan 16 11:07 html/index.htmlhtml/cgi-bin:
total 16K
-rwxr-xr-x 1 root root 15K Jan 16 13:51 bmi.cgi//bmi.cgi文件类型
user@phytiumpi:/var/www$ file html/cgi-bin/bmi.cgi 
html/cgi-bin/bmi.cgi: ELF 64-bit LSB pie executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-aarch64.so.1, BuildID[sha1]=f39d7a4a7551ef3e3b4eba59a12959d4bc636032, for GNU/Linux 3.7.0, not stripped

浏览器运行

输入身高与体重信息，点击“计算”按钮，会提交当前网页中的表单数据到Web服务器并返回计算后的BMI数据。

2、Index网页文件说明

index.html是web服务器默认的页面文件，主要作用就是显示一个静态页面，提交当前页面后指定的cgi程序执行处理。

//action 指定了cgi-bin\bmi.cgi为提交后执行的程序文件
<form action="cgi-bin\bmi.cgi" method="get">

index.html源码：

<html>
<body>
<div align="center">
<form action="cgi-bin\bmi.cgi" method="get">	<table>	<tr><td rowspan="3"><img src="bmi.png" hight="60" width="120"></td><td align="center" colspan="3"><h2>体重指数（BMI）计算器</h2></td></tr><tr><td >身高 : <input type="number" name="cm" min="1" max="300" size="3"> cm </td><td >体重 : <input type="number" name="kg" min="1" max="500" size="3"> kg </td><td align="center" ><input type=submit value=" 计 算 " size="16">	</td></tr><tr><td align="center" colspan="3">BMI = <input type="text" name="ret" value=""  size="3" readonly></tr> </table>	
</form>
</br><img src=bmi_index.png >
</div>
</body>		
</html>

3、HTTP 请求处理功能说明

通过getvalue.h头文件实现。

宏定义和全局变量

#define FIELD_LEN 60 
#define NV_PAIRS 15 typedef struct name_value_st{char name[FIELD_LEN + 1];char value[FIELD_LEN + 1]; 
} name_value;name_value name_val_pairs[NV_PAIRS];
int num_pairs = 0;/*pairs number*/
const char *M = NULL;
const char *L = NULL;
const char *S = NULL;
static int iread = 0;

FIELD_LEN 宏定义了每个名称或值的最大长度为 60。
NV_PAIRS 宏定义了可以处理的名称 - 值对的最大数量为 15。
name_value 结构体包含两个字符数组 name 和 value，分别用于存储名称和值，长度为 FIELD_LEN + 1。
name_val_pairs 是 name_value 结构体的数组，用于存储多个名称 - 值对。
num_pairs 用于记录实际存储的名称 - 值对的数量。
M、L、S 是指向常量字符的指针，初始化为 NULL，可能用于存储请求方法、内容长度和查询字符串。
iread 是静态整型变量，可能用于记录读取值的次数。

函数声明

void unescape_url(char *url);
void set_env(const char *r_mth, const char *c_len,const char *q_str);
char* get_value(const char *name);
int get_input(void);
void send_error(char *error_test);
char x2c(char *what);
void load_nv_pair(char *tmp_buffer, int nv_entry_number_to_load);

unescape_url(char *url)：对 URL 进行转义处理。
set_env(const char *r_mth, const char *c_len,const char *q_str)：设置环境变量，将传入的三个参数存储到全局指针 M、L 和 S 中。
get_value(const char *name)：根据传入的名称查找并返回对应的 value。
get_input(void)：获取输入数据，根据请求方法（POST 或 GET）将数据存储在 ip_data 中，并将数据解析为名称 - 值对存储在 name_val_pairs 中。
send_error(char *error_text)：输出错误信息，以 HTML 格式输出错误信息。
x2c(char *what)：将十六进制表示的字符转换为对应的 ASCII 字符。
load_nv_pair(char *tmp_buffer, int nv_entry_number_to_load)：将 tmp_buffer 中的名称 - 值对加载到 name_val_pairs 数组的指定条目中。

set_env(const char *r_mth, const char *c_len,const char *q_str)

void set_env(const char *r_mth, const char *c_len,const char *q_str)
{M = r_mth;L = c_len;S = q_str;
}

功能：将传入的三个参数 r_mth、c_len 和 q_str 分别赋值给全局指针 M、L 和 S，用于存储环境信息。

get_value(const char *name)

char* get_value(const char *name)
{int nv_entry_number = 0;int i = 0;char* val = NULL;char *tname = NULL;if(iread == 0){    if (!get_input()){return "error";exit(EXIT_FAILURE);}}for(i = 0; i < num_pairs; i++ ){        val = name_val_pairs[nv_entry_number].value;tname = name_val_pairs[nv_entry_number].name;nv_entry_number++;if( strcmp(tname,name) == 0 ){ break;}else{  val = NULL; tname = NULL;}}iread++;//read value timesreturn val;    exit(EXIT_SUCCESS);
}

功能：
1. 首先，如果 iread 为 0，则调用 get_input() 函数获取输入数据。如果 get_input() 失败，返回 "error" 并终止程序。
2. 然后遍历 name_val_pairs 数组，比较每个名称 - 值对的名称部分和传入的 name，如果匹配，将对应的 value 存储在 val 中。
3. 增加 iread 的值，表示读取值的次数。
4. 最后返回找到的 value，如果未找到，返回 NULL。

get_input(void)

int get_input(void)
{int nv_entry_number = 0;int got_data = 0;char *ip_data = NULL;int ip_length = 0;char tmp_buffer[(FIELD_LEN * 2) + 2];int tmp_offset = 0;char *tmp_char_ptr = NULL;int chars_processed = 0;tmp_char_ptr = (char*)M;if ( tmp_char_ptr){if(strcmp(tmp_char_ptr, "POST") == 0){tmp_char_ptr = (char*)L;if (tmp_char_ptr){ip_length = atoi(tmp_char_ptr);ip_data = malloc(ip_length + 1);if (fread(ip_data, 1, ip_length, stdin)!= ip_length){send_error("Bad read from stdin");return(0);}ip_data[ip_length] = '\0';got_data = 1;}}}tmp_char_ptr = (char*)M;if ( tmp_char_ptr){if(strcmp(tmp_char_ptr, "GET") == 0){tmp_char_ptr = (char*)S;if (tmp_char_ptr){ip_length = strlen(tmp_char_ptr);ip_data = malloc(ip_length + 1);strcpy(ip_data, (char*)S);ip_data[ip_length] = '\0';got_data = 1;}}}if (!got_data){send_error("No data received");}if (ip_length <= 0){send_error("Input length <= 0");return(0);}memset(name_val_pairs, '\0', sizeof(name_val_pairs));tmp_char_ptr = ip_data;while (chars_processed <= ip_length && nv_entry_number < NV_PAIRS){tmp_offset = 0;while (*tmp_char_ptr && *tmp_char_ptr!= '&' && tmp_offset < FIELD_LEN){tmp_buffer[tmp_offset] = *tmp_char_ptr;tmp_offset++;tmp_char_ptr++;chars_processed++;}tmp_buffer[tmp_offset] = '\0';load_nv_pair(tmp_buffer, nv_entry_number);tmp_char_ptr++;nv_entry_number++;}free(ip_data);ip_data = NULL;return(1);
}

功能：
1. 首先，通过 M 检查请求方法。
2. 如果是 POST 方法，通过 L 获取内容长度，分配足够的内存给 ip_data，使用 fread 从标准输入读取数据，处理读取错误。
3. 如果是 GET 方法，通过 S 获取查询字符串，分配内存给 ip_data，复制查询字符串，添加字符串结束符。
4. 检查是否有数据，如果没有数据，调用 send_error 函数报错。
5. 检查输入长度是否小于等于 0，若是则报错。
6. 清空 name_val_pairs 数组。
7. 遍历 ip_data，将数据存储在 tmp_buffer 中，遇到 & 符号或达到 FIELD_LEN 长度时，调用 load_nv_pair 函数将数据存储到 name_val_pairs 数组中。
8. 释放 ip_data 的内存。

send_error(char *error_text)

void send_error(char *error_text)
{printf("Content-Type: text/html\r\n");printf("\r\n");printf("Woops:- %s\r\n",error_text);
}

功能：输出 HTML 头信息和错误信息，用于向用户反馈错误信息。

load_nv_pair(char *tmp_buffer, int nv_entry)

void load_nv_pair(char *tmp_buffer, int nv_entry)
{int chars_processed = 0;char *src_char_ptr = NULL;char *dest_char_ptr = NULL;src_char_ptr = tmp_buffer;dest_char_ptr = name_val_pairs[nv_entry].name;while (*src_char_ptr && *src_char_ptr!= '=' && chars_processed < FIELD_LEN){if (*src_char_ptr == '+'){*dest_char_ptr = ' ';}else{*dest_char_ptr = *src_char_ptr;}dest_char_ptr++;src_char_ptr++;chars_processed++;}if (*src_char_ptr == '='){num_pairs++;src_char_ptr++;dest_char_ptr = name_val_pairs[nv_entry].value;chars_processed = 0;while (*src_char_ptr && *src_char_ptr!= '=' && chars_processed < FIELD_LEN){if (*src_char_ptr == '+'){*dest_char_ptr = ' ';}else{*dest_char_ptr = *src_char_ptr;}dest_char_ptr++;src_char_ptr++;chars_processed++;}}unescape_url(name_val_pairs[nv_entry].name);unescape_url(name_val_pairs[nv_entry].value);
}

功能：
1. 将 tmp_buffer 中的数据解析为名称 - 值对，将名称存储在 name_val_pairs[nv_entry].name 中，将值存储在 name_val_pairs[nv_entry].value 中。
2. 将 + 替换为空格。
3. 调用 unescape_url 函数对名称和值进行 URL 转义处理。

unescape_url(char *url)

void unescape_url(char *url)
{int x,y;for (x=0,y=0; url[y]; ++x,++y ){if ( (url[x] = url[y]) == '%'){url[x] = x2c(&url[y+1]);y += 2;}}url[x] = '\0';
}

功能：
1. 遍历 url 字符串。
2. 当遇到 % 时，调用 x2c 函数将后面的两个字符转换为对应的 ASCII 字符。

x2c(char *what)

char x2c(char *what)
{register char digit;digit = (what[0] >= 'A'? ((what[0] & 0xdf) - 'A')+10 : (what[0] - '0'));digit *= 16;digit += (what[1] >= 'A'? ((what[1] & 0xdf) - 'A')+10 : (what[1] - '0'));return(digit);
}

功能：将十六进制表示的字符（如 %xx）转换为对应的 ASCII 字符。

4、应用功能主程序说明

通过bmi.c程序实现。关键代码分析说明如下：

	set_env(getenv("REQUEST_METHOD"),getenv("CONTENT_LENGTH"),getenv("QUERY_STRING"));

getenv("REQUEST_METHOD")：该函数用于获取名为 REQUEST_METHOD 的环境变量的值。在 HTTP 服务器环境中，REQUEST_METHOD 通常包含请求的方法，例如 GET、POST、PUT 等。
getenv("CONTENT_LENGTH")：该函数用于获取名为 CONTENT_LENGTH 的环境变量的值。在 HTTP 请求中，如果是 POST 方法，CONTENT_LENGTH 表示请求体的长度。
getenv("QUERY_STRING")：该函数用于获取名为 QUERY_STRING 的环境变量的值。在 HTTP 的 GET 请求中，QUERY_STRING 包含了 URL 中的查询部分（即 ? 后面的部分）。

	val_cm = get_value("cm");		val_kg = get_value("kg");

通过getvalue.h文件中的自定义函数get_value，可根据传入的名称查找并返回对应的字符串值。

bmi.c文件源码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include "getvalue.h"int main(int argc, char *argv[])
{char *val_cm = NULL;char *val_kg = NULL;int cm,kg,len;float cm_f=0.0,kg_f=0.0,bmi=0.0;set_env(getenv("REQUEST_METHOD"),getenv("CONTENT_LENGTH"),getenv("QUERY_STRING"));	val_cm = get_value("cm");		val_kg = get_value("kg");	cm = atoi(val_cm);kg = atoi(val_kg);cm_f = (cm + 0.0) / 100;kg_f = kg + 0.0;bmi = kg_f/(cm_f*cm_f);//计算bmi数值//下面输出信息都是HTML文件输出printf( "Content-type:text/html\n\n" );		printf("<html><body><div align=\"center\">\n");//输出调试信息printf("Debug INFO:CM=%f,KG=%f,BMI=%f \n",cm_f,kg_f,bmi);printf("<form action=\"bmi.cgi\" method=\"get\"><table>	    \n");printf("<tr><td rowspan=\"3\"><img src=\"../bmi.png\" hight=\"60\" width=\"120\"></td>    \n");printf("<td align=\"center\" colspan=\"3\"><h2>体重指数（BMI）计算器</h2></td></tr>    \n");printf("<tr><td >身高 : <input type=\"number\" name=\"cm\" min=\"1\" max=\"300\" size=\"3\"> cm </td>    \n");printf("<td >体重 : <input type=\"number\" name=\"kg\" min=\"1\" max=\"500\" size=\"3\"> kg </td>    \n");printf("<td align=\"center\" ><input type=submit value=\" 计 算 \" size=\"16\">	</td></tr>    \n");printf("<tr><td align=\"center\" colspan=\"3\">BMI =     \n");if(bmi == 0.0)printf("<input type=\"text\" name=\"ret\" value=\"  \"  size=\"3\" readonly></tr>     \n");elseprintf("<input type=\"text\" name=\"ret\" value=\" %.1f  \"  size=\"3\" readonly></tr>     \n",bmi);	printf("</table></form></br><img src=\"../bmi_index.png\" >    \n");printf("</div></body>	</html>	    \n");return 0;						
}

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1、部署与运行效果

2、Index网页文件说明

3、HTTP 请求处理功能说明

4、应用功能主程序说明

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