Soporte de Objetos Dinamicos Compartidos (DSO)

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El servidor HTTP Apache es un programa modular en el que el + administrador puede elegir qué funcionalidades se incluyen + mediante la selección de un conjunto de módulos. En + primer lugar, los módulos pueden compilarse de manera + estática en el binario httpd. De forma + alternativa, los módulos también pueden compilarse como + Objetos Dinamicos Compartidos (DSOs) que existen de forma + independiente del archivo binario httpd. Los + módulos que se deseen usar como objetos dinámicos + compartidos pueden compilarse al mismo tiempo que el servidor, o + pueden compilarse en otro momento y ser añadidos después + usando la Herramienta de Extensión de Apache + (apxs).

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Este documento describe cómo usar los módulos en + forma de objeto dinámico compartido (DSO) así como los + fundamentos teóricos que hay detrás para explicar su + funcionamiento.

Implementación
Resumen de uso
Fundamentos teoróricos +detrás de los objetos dinámicos compartidos
Ventajas e Inconvenientes

Implementación

Módulos Relacionados	Directivas Relacionadas
`mod_so`	`LoadModule`

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Cargar módulos de Apache individualmente como objetos + dinámicos compartidos (DSO) es posible gracias a un + módulo llamado mod_so que debe compilarse + estáticamente en el núcleo (kernel) de Apache. Es el + único módulo junto con el módulo + core que no se puede usar como objeto + dinámico compartido. Prácticamente todos los demás + módulos distribuidos con Apache se pueden usar como objetos + dinámicos compartidos individualmente siempre y cuando se + haya activado la posibilidad de usarlos con la opción de + configure + --enable-module=shared tal y como se + explicó en la documentación de + instalación. Una vez que haya compilado un módulo + como objeto dinámico compartido y le haya puesto un nombre + del tipo mod_foo.so, puede cargarlo al iniciar o + reiniciar el servidor usando el comando LoadModule de mod_so + en el fichero httpd.conf.

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Para simplificar la creación de objetos dinámicos + compartidos para Apache (especialmente módulos de terceras + partes) está disponible un nuevo programa de soporte llamado + apxs (APache eXtenSion). Puede usar + este programa para crear módulos como objetos dinámicos + compartidos sin tener que crearlos al mismo tiempo que + compila su servidor Apache. La idea es simple: cuando se instala + Apache el procedimiento make install de + configure @@@ installs the Apache C header + files and puts the platform-dependent compiler and linker flags + for building DSO files into the apxs program / instala los + ficheros de cabecera de C de Apache y especifica las opciones de + compilación y enlace dependientes de la plataforma para + generar objetos dinámicos compartidos con + apxs. De esta manera el usuario puede usar + apxs para compilar el código fuente de + módulos de Apache de manera independiente y sin tener que + preocuparse por las opciones de compilación y enlace + dependientes de la plataforma que soportan objetos dinámicos + compartidos.

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Resumen de uso

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Para que se haga una idea de lo que permite el soporte de + objetos dinámicos compartidos en Apache 2.0, aquí tiene + un resumen breve pero conciso:

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+ Construir e instalar un módulo incluido en la + distribución de Apache, digamos + mod_foo.c, como un objeto dinámico + compartido de nombre mod_foo.so: + +
+$ ./configure --prefix=/path/to/install --enable-foo=shared +$ make install +
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+ Construir e instalar un módulo de Apache de una + tercera parte, digamos mod_foo.c, como + un objeto dinámico compartido de nombre + mod_foo.so: + +
+$ ./configure --add-module=module_type:/path/to/3rdparty/mod_foo.c --enable-foo=shared +$ make install +
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+ Configurar Apache para poder instalar después + objetos dinámicos compartidos: + +
+$ ./configure --enable-so +$ make install +
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+ Construir e instalar un módulo de Apache de una + tercera parte, digamos mod_foo.c, como + un objeto dinámico compartido de nombre + mod_foo.so fuera de la estructura de + directorios de Apache usando apxs: + +
+$ cd /path/to/3rdparty +$ apxs -c mod_foo.c +$ apxs -i -a -n foo mod_foo.la +
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En todos los casos, una vez que se compila el objeto + dinámico compartido, debe usar una directiva LoadModule en + httpd.conf para activar dicho módulo.

Fundamentos teoróricos +detrás de los objetos dinámicos compartidos

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En las versiones modernas de Unix, existe un mecanismo + especialmente útil normalmente llamado enlazado/carga de + Objetos Dinámicos Compartidos (DSO). Este mecanismo + ofrece una forma de construir trozos de código de programa en + un formato especial para cargarlo en tiempo de ejecución en + el espacio de direcciones de memoria de un programa + ejecutable.

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Esta carga puede hacerse de dos maneras: automáticamente + con un programa de sistema llamado ld.so al inicio de + un programa ejecutable o manualmente desde dentro del programa en + ejecución con una interfaz programática del sistema al + cargador de Unix mediante llamadas al sistema + dlopen()/dlsym().

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Si se usa el primer método, los objetos dinámicos + compartidos se llaman normalmente librerías + compartidas ó librerías DSO y se + nombran como libfoo.so o + libfoo.so.1.2. Residen en un directorio de + sistema (normalmente /usr/lib) y el enlace con el + programa ejecutable se establece al construir la librería + especificando la opción-lfoo al comando de + enlace. Esto incluye las referencias literales a las + librerías en el programa ejecutable de manera que cuando + se inicie, el cargador de Unix será capaz de localizar + libfoo.so en /usr/lib, en rutas + referenciadas literalmente mediante opciones del linker como + -R o en rutas configuradas mediante la variable + de entorno LD_LIBRARY_PATH. Entonces se resuelven + los símbolos (todavía no resueltos) en el programa + ejecutable que están presentes en el objeto dinámico + compartido.

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Los símbolos en el programa ejecutable no están + referenciados normalmente en el objeto dinámico compartido + (porque son librerías reusables de propósito general) y + por tanto, no se producen más resoluciones. El programa + ejecutable no tiene que hacer nada por sí mismo para usar los + símbolos del objeto dinámico compartido porque todo el + trabajo de resolución lo hace @@@ Unix loader / el cargador + de Unix @@@. (De hecho, el código para invocar + ld.so es parte del código que se ejecuta al + iniciar, y que hay en cualquier programa ejecutable que haya sido + construido de forma no estática). La ventaja de cargar + dinámicamente el código de las librerías comunes es + obvia: el código de las librerías necesita ser almacenado + solamente una vez, en una librería de sistema como + libc.so, ahorrando así espacio en disco.

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Por otro lado, los objetos dinámicos compartidos + también suelen llamarse objetos compatidos o + ficheros DSO y se les puede nombrar con cualquier + extensión (aunque su nombre canónico es + foo.so). Estos archivos normalmente permanecen + dentro de un directorio específico del programa y no se + establecen enlaces automáticamente con los programas + ejecutables con los que se usan. En lugar de esto, el + programa ejecutable carga manualmente el objeto dinámico + compartido en tiempo de ejecución en su espacio de + direcciones de memoria con dlopen(). En ese + momento no se resuelven los símbolos del objeto + dinámico compartido para el programa ejecutable. En lugar + de esto, el cargador de Unix resuelve automáticamente los + símbolos (aún no resueltos en el objeto + dinámico compartido del conjunto de símbolos + exportados por el programa ejecutable y de las librerías + DSO que tenga ya cargadas (especialmente todos los + símbolos de la omnipresente libc.so). De + esta manera el objeto dinámico compartido puede conocer + el conjunto de símbolos del programa ejecutable como si + hubiera sido enlazado estáticamente en un primer + momento.

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Finalmente, para beneficiarse de la API de las DSOs, el + programa ejecutable tiene que resolver los símbolos + particulares de la DSO con dlsym() para ser usado + más tarde dentro de tablas de direccionamiento (dispatch + tables) etc. En otras palabras: El programa ejecutable + tiene que resolver manualmente cada uno de los símbolos que + necesita para poder usarlo después. La ventaja de ese + mecanismo es que las partes opcionales del programa no necesitan + ser cargadas (y por tanto no consumen memoria) hasta que se + necesitan por el programa en cuestión. Cuando es necesario, + estas partes del programa pueden cargarse dinámicamente para + expandir las funcionalidades básicas del programa.

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Aunque este mecanismo DSO parece muy claro, hay al menos un + paso de cierta dificultad: la resolución de los símbolos + que usa el programa ejecutable por la DSO cuando se usa una DSO + para extender la funcionalidad de una programa (segundo caso). Por + qué? Porque la resolución inversa de símbolos de + DSOs del conjunto de símbolos del programa ejecutable se hace + en contra del diseño de la librería (donde la + librería no tiene conocimiento sobre los programas que la + usan) y tampoco está disponible en todas las plataformas no + estandarizadas. En la práctica los símbolos globales del + programa ejecutable están disponibles para su uso en una + DSO. El mayor problema que hay que resolver cuando se usan DSOs + para extender un programa en tiempo de ejecución es encontrar + un modo de forzar al enlazador a exportar todos los símbolos + globales.

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El enfoque de las librerías compartidas es bastante + típico, porque es para lo que se diseño el mecanismo + DSO, por tanto se usa para casi todos los tipos de librerías + que incluye el sistema operativo. Por otro lado, no muchos + programas usan objetos compartidos para expandir sus + funcionalidades.

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En 1998, había solamente unos pocos programas disponibles + que usaban el mecanismo DSO para extender su funcionalidad en + tiempo de ejecucion: Perl 5 (por medio de su mecanismo XS y el + módulo DynaLoader), Netscape Server, etc. A partir + de la version 1.3, Apache se unió a este grupo, Apache usa + desde entonces una concepción modular para extender su + funcionalidad e internamente usa un enfoque de tablas de + direccionamiento (dispatch-list-based) para enlazar módulos + externos con las funcionalidades propias del servidor. De esta + manera, Apache puede usar el mecanismo DSO para cargar sus + módulos en tiempo de ejecución.

Ventajas e Inconvenientes

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Las características de las librerías dinámicas + compartidas arriba explicadas tienen las siguientes ventajas:

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El servidor es mucho más flexible en tiempo de + ejecución porque pueden añadirse módulos mediante + comandos de configuración LoadModule en + httpd.conf en lugar de tener que hacerlo con las + opciones de configure al compilar. Por + ejemplo, de esta manera uno puede ejecutar diferentes instancias + del servidor (estándar & SSL, mínima & super + potente [mod_perl, PHP3], etc.) con una única + instalación de Apache.
El servidor puede ser extendido fácilmente con + módulos de terceras partes después de la + instalación. Esto es un gran beneficio al menos para los + mantenedores de paquetes de distribuciones, que pueden crear un + paquete básico de Apache y paquetes adicionales que + contengan extensiones tales como PHP3, mod_perl, mod_fastcgi, + etc.
Facilita la labor de hacer prototipos de módulos de + Apache porque con el dúo DSO/apxs se + puede trabajar fuera de la estructura de directorios de Apache y + únicamente es necesario el comando apxs -i + seguido del comando apachectl restart para probar + la nueva versión del módulo que se está + desarrollando.

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DSO presenta los siguientes inconvenientes:

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El mecanismo DSO no puede ser usado en todas las plataformas + porque no todos los sistemas operativos soportan la carga + dinámica de código en el espacio de direcciones de + memoria de un programa.
El servidor es aproximadamente un 20% más lento + iniciándose por la sobrecarga que implica la + resolución de símbolos por parte del cargador de Unix.
El servidor es aproximadamente un 5% más lento + ejecutándose en algunas plataformas porque el código + posicionado independientemente (PIC) necesita algunas veces + procesos bastante complicados para calcular direcciones + relativas que no son en principio tan rápidos como los que + se usan para calcular direcciones absolutas.
Como los módulos DSO no pueden enlazarse a otras + librerías basadas en DSO (ld -lfoo) en todas + las plataformas (por ejemplo en las plataformas basadas en a.out + normalmente no puede ser usada esta funcionalidad, mientras que + sí puede ser usada en las plataformas basadas en ELF) no se + puede usar el mecanismo DSO para todos los tipos de + módulos. En otras palabras, los módulos compilados + como ficheros DSO solamente pueden usar símbolos del + núcleo (kernel) de Apache, los de las librerías de C + (libc) y de todas las demas librerías + dinámicas o estáticas usadas por el núcleo de + Apache, o de archivos de librerías estáticas + (libfoo.a) que contengan código independiente + de su posición. Las únicas posibilidades para usar + otro código es asegurarse de que el núcleo de Apache + contiene una referencia a él o cargar el código por + medio de dlopen().

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