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嵌入式FTP服务器的设计与实现

2012-8-18 06:03| 发布者: admin| 查看: 738| 评论: 0

0 引言

随着嵌入式设备的不断发展,其对通信也提出了越来越高的要求。FTP(File Transfer Protocol)作为internet上最早提供的服务之一,至今仍然被人们广泛使用,FTP是实现文件传输服务的最主要的规范。当需要考虑到文件传输安全、传输质量、访问控制等诸多因素时,FTP服务器就成了解决文件传输问题的关键所在。

然而,有时嵌入式系统的开发环境并不支持FTP协议(如ADSP的集成开发环境Visual DSP++),在这种情况下,利用已有的LWIP堆栈中的一些基础函数来构建一个FTP服务器,正是本文要详细探讨的话题。

1 文件传输过程

FTP协议与一般的Intemet协议不同。Intemet协议通常采用一个TCP连接来传送信息(如HTTP协议);而FTP协议则采用两个TCP连接来实现文件的传输,其中一个用来为文件传输下命令,另一个则实现真正的传输过程。图1所示是FTP文件传输的原理图。



客户端想要获取存放在服务器上的文件时,应先通过一个预定义的端口号21主动与服务器建立连接,服务器收到请求后,通过3次握手,就可在进行FTP命令处理的用户协议解释器(PI)和服务器协议解释器之间建立一条TCP连接。该连接始终等待用户和服务器之间的通信,并传输用户输入的所有FTP命令和服务器的应答,即FTP传输中的命令连接。

当客户通过交互式用户界面向FTP服务器发出要下载服务器上某一文件的命令时,该命令即被送到用户协议解释器,并由用户协议解释器进行处理。FTP将在服务器端口号20上打开一个数据TCP连接。在数据连接上传送完本次请求需传送的文件之后,它将关闭数据连接,直到再有文件传送请求时再重新打开。因此,在FTP中,控制连接在整个用户会话期间一直打开着,而数据连接则是一条临时连接,当且仅当执行文件传输过程时才被创建。

FTP服务器的内部结构可根据不同的需求,选择不同的服务器模式。因为服务器模式决定着设计结构,而不同的设计结构又很大程度地影响着FTP服务器的性能。服务器的模式主要有循环服务器和并发服务器。

1.1 循环服务器

循环服务器只适应于最简单的应用协议,它采用客户轮流等待的工作方式。但它的设计、编程、调试和修改都比较简单,在其响应时间可以满足需求的条件下(这个时间可以在本地或全局网络中进行测试),可以采用循环服务器模式。

1.2  并发服务器

如果构建一个响应需要大量的I/O操作,且各个请求所需要的处理时间差别非常大,或服务器在一台多处理器的计算机上运行,则可引入并发性方法来缩短响应时间。大多数并发服务器使用多个进程以及多个线程。其线程可分为两类:主服务器线程和从服务器线程。然而,在有些情况下,一些操作系统创建一个线程的开销很大,服务器无法承担为每个请求或每个连接都创建一个线程的重负时,可采用单线程的并发模式。

2 嵌入式FTP服务器的实现

图2所示是以ADSP-BF537为核心的嵌入式系统的硬件组成框图。图中,基于Blackfin处理器的ADSP--BF537具有接口丰富,性能优良,价格低廉等特点,并具有强大的多媒体数据处理能力。ADSP的集成开发环境Visual DSP++中嵌入了实时操作系统内核VDK,适合于多任务多线程的嵌入式操作。此外,ADI还提供了一个用于Blackfin系列嵌入式处理器的LwIP协议栈端口,利用它可以快速将一个独立的嵌入式应用联网。图2中的BF537可通过网络芯片LAN8187实现与上位机之间的网络通信,同时利用自身的PPI口实现与存储阵列的通信和管理。
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