Support des objets partagés dynamiques (DSO)

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Le serveur HTTP Apache est un programme modulaire permettant à - l'administrateur de choisir les fonctionnalités qu'il souhaite - activer, au moyen de modules. Les modules peuvent être intégrés - dans le programme binaire httpd au moment de la - compilation. Il est également possible de compiler à part des - modules en tant qu'objets dynamiques partagés (Dynamic Shared - Objects : DSOs) existant séparément du fichier binaire principal - httpd. Les modules DSO peuvent être compilés en même - temps que le serveur, ou après, au moyen de l'outil Apache pour - les extensions (apxs).

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Ce document décrit les principes de fonctionnement des modules DSO, et - montre comment les utiliser.

Implémentation
Résumé sur l'utilisation des DSO
Contexte
Avantages et Inconvénients

Implémentation

Modules Apparentés	Directives Apparentées
`mod_so`	`LoadModule`

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Le support DSO servant à charger des modules Apache, est lui-même - codé dans un module, nommé mod_so, qui doit être - compilé dans le noyau d'Apache. Ce module, ainsi que le module - core, sont les deux seuls modules qui ne peuvent - être compilés séparément d'Apache. En pratique, tous les autres - modules d'Apache peuvent être compilés en tant que modules DSO, - en passant au script configure l'option - --enable-module=shared, comme précisé dans - la documentation d'installation. Après - qu'un module ait été compilé en DSO (nommé - mod_monmodule.so), il est possible d'utiliser la - directive de mod_so : LoadModule dans le fichier httpd.conf, - afin qu'Apache charge ledit module au démarrage ou redémarrage du - serveur.

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Afin de simplifier la création de fichiers DSO pour les - modules Apache (et en particulier les modules tiers), un nouveau - programme de support a été ajouté : apxs (APache eXtenSion). Ce programme peut être - utilisé pour créer des modules DSO en se passant de - l'arborescence source d'Apache. L'idée en est simple : lors de - l'installation d'Apache, la commande make install - positionne les fichiers d'en-têtes C d'Apache, ainsi que les - options du compilateur et les options propres à la plate-forme - dans le programme apxs. Ceci permet à l'utilisateur - de compiler ses modules Apache, au moyen de apxs, - sans disposer de l'arborescence source d'Apache et sans devoir - manipuler les options de compilation ou les options propres à - sa plate-forme.

Résumé sur l'utilisation des DSO

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Voici un résumé bref des fonctionnalités DSO d'Apache 2.0 :

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- Pour compiler et installer un module Apache distribué - avec Apache, par exemple mod_foo.c, en tant - que DSO, sous le nom mod_foo.so : - -
-$ ./configure --prefix=/path/to/install --enable-foo=shared -$ make install -
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- Pour compiler et installer un module Apache fourni par un - tiers, par exemple mod_foo.c, en tant que DSO, - sous le nom mod_foo.so : - -
-$ ./configure --add-module=module_type:/chemin/vers/le/tiers/mod_foo.c --enable-foo=shared -$ make install -
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- Pour configurer Apache afin qu'il puisse accepter les modules DSO : - -
-$ ./configure --enable-so -$ make install -
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- Pour compiler et installer un module Apache fourni par un - tiers, par exemple mod_foo.c, en tant que - DSO, et sans disposer de l'arborescence source d'Apache - (utilisation d'apxs) : - -
-$ cd /chemin/vers/le/tiers -$ apxs -c mod_foo.c -$ apxs -i -a -n foo mod_foo.la -
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Dans tous les cas, une fois qu'un module a été compilé en tant - que DSO, vous devrez utiliser la directive - LoadModule dans le - fichier httpd.conf afin qu'Apache active le module.

Contexte

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Sur les systèmes récents, dérivés d'Unix, il existe un procédé - élégant, habituellement appelé chargement dynamique d'objets - partagés DSO, permettant de compiler un morceau de code sous un - format spécial, et de pouvoir le charger en temps réel dans - l'espace d'adressage d'un programme exécutable.

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Ce chargement peut être réalisé de deux manières : - automatiquement, grâce à un programme système nommé ld.so - lors du démarrage d'un exécutable, ou manuellement depuis un programme - en exécution via une interface programmée au moyen des appels - systèmes dlopen()/dlsym() du "chargeur" Unix

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Dans le premier cas, il est courant d'appeler les DSO des - bibliothèques partagées ou des bibliothèques DSO ; - on les nomme libfoo.so ou libfoo.so.1.2. - Elles sont toutes placées dans un répertoire système (souvent - /usr/lib) et sont liées par les programmes exécutables - lors de la compilation de ces derniers, en précisant au moment de - la compilation l'option -lfoo à la commande de link - (linker command). Cette manière de procéder insère les références - des bibliothèques dans le coeur des programmes, afin qu'au moment - du démarrage du programme, le "chargeur" Unix puisse trouver - libfoo.so dans /usr/lib, ou bien dans - les chemins codés en dur au moyen de l'option de link -R, - ou dans un chemin configuré au moyen de la variable d'environnement - LD_LIBRARY_PATH. Tous les symboles non résolus présents - dans le programme sont alors résolus au moyen de DSO.

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Les symboles propres au programme exécutable ne sont généralement - pas référencés par le DSO (puisque c'est une bibliothèque de code - générique), et donc aucune résolution ne doit être suivie au delà - de ce point. Le programme exécutable n'a pas de travail particulier - à faire pour résoudre les symboles des DSO, puisque c'est le - "chargeur" Unix qui s'occupe de cette tâche. (En réalité, le code - utilisé pour invoquer ld.so fait partie du code de - démarrage run-time, qui est lié à chaque programme exécutable - non statique). L'avantage du chargement dynamique des bibliothèques - de code générique est évident : le code n'est conservé qu'à un seul - endroit du disque, dans une bibliothèque système comme - libc.so, ce qui permet de gagner de l'espace disque - pour chaque programme.

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Dans le second cas, les DSO sont appelés objets partagés - ou fichiers DSO et on peut leur attribuer une extension au - choix (bien que leur nom soit habituellement foo.so). - Ces fichiers résident normalement dans un répertoire propre au - programme qui les utilise, et ils ne sont pas liés de manière - automatique au programme qui les appelle. Celui-ci les charge en - temps réel lors de son exécution, au moyen de dlopen(). - À cet instant, aucune résolution des symboles du DSO n'est réalisée. - C'est le "chargeur" Unix qui réalise la tâche de résoudre les - symboles non résolus du DSO, à partir du jeu de symboles exportés - par le programme et ses bibliothèques DSO (en particulier, tous - les symboles de l'omniprésente libc.so). Ainsi, le DSO - gagne la connaissance des symboles du programme exécutable, comme - s'il lui avait été lié statiquement au départ.

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Enfin, pour tirer parti de l'API DSO, l'exécutable doit résoudre - les symboles propres au DSO via dlsym(), pour les - utiliser plus tard dans les tables de répartition (NdT : "dispatch - tables"), etc. En d'autres termes, le programme exécutable - doit résoudre lui-même chaque symbole pour utiliser chacun d'entre - eux. L'avantage de ce mécanisme est que les parties optionnelles - d'un programme ne sont pas chargées (et donc, n'encombrent pas la - mémoire) avant que le programme n'en ait effectivement besoin. - Quand elles deviennent nécessaires, ces parties du programme peuvent - être chargées dynamiquement pour étendre les fonctionnalités du - programme.

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Bien que ce fonctionnement de DSO puisse paraître simple à - comprendre, il existe au moins une difficulté d'implémentation : - permettre au DSO de résoudre les symboles du programme quand un DSO - est utilisé pour étendre un programme. Pourquoi cela ? Parce que la - "résolution à l'envers" des symboles DSO à partir des symboles du - programme exécutable est contraire au principe de conception des - bibliothèques (où, rappelons-le, la bibliothèque ne sait rien du - programme qui l'utilise) ; cette "résolution à l'envers" n'est pas - standardisée, et n'existe pas sur toutes les plates-formes. En - pratique, les symboles globaux d'un programme exécutable ne sont - que rarement réexportés vers un DSO, et donc ne sont pas accessibles. - Celui qui veut pouvoir étendre les fonctionnalités d'un programme - dynamiquement, lors de l'exécution, doit trouver un moyen de forcer - le programme de liaison à exporter tous les symboles globaux de ce - programme.

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L'approche par bibliothèques partagées est de loin la plus courante - parce que c'est celle pour laquelle les mécanismes DSO ont été conçus ; - elle est donc utilisée par presque toutes les bibliothèques du système - d'exploitation. De l'autre coté, l'utilisation des objets partagés reste - une approche marginale.

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Depuis 1998, seules quelques solutions logiciels existantes - utilisent le mécanisme des DSO pour étendre leurs fonctionnalités - en cours exécution : Perl 5 (via son "XS mechanism" et le module - DynaLoader), Netscape Server, etc. Depuis la version 1.3, - Apache a rejoint ce groupe, car Apache utilise une approche - modulaire pour étendre ses fonctionnalités, et utilise de manière - interne des mécanismes de répartition par liste pour lier des - modules externes à son noyau. Apache était vraiment prédestiné, - par concept, à utiliser les DSO pour charger ses modules en temps - réel.

Avantages et Inconvénients

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Les possibilités des DSO décrites ci-avant présentent les - avantages suivants :

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Le paquetage du serveur est plus flexible lors de son exécution, - car les processus du serveur central peuvent être étendus pendant - son exécution, au moyen de la directive - LoadModule, dans - httpd.conf, plutôt que forcer les utilisateurs à - recompiler le serveur pour modifier ses fonctionnalités. Par - exemple, ce mode de fonctionnement permet de faire tourner - plusieurs instances du serveur (version standard & SSL - version, version minimaliste & étendue [mod_perl, PHP3], - etc.) au moyen d'une seule installation d'Apache.
Il est très facile d'étendre les fonctionnalités du serveur - de base, même après son installation. Ceci est d'un grand secours - aux mainteneurs des paquets qui peuvent facilement créer des - paquets pour l'installation de base d'Apache et d'autres paquets - différents pour les extensions, comme PHP3, mod_perl, - mod_fastcgi, etc.
Facilité de développement des modules Apache ; grâce aux outils - DSO/apxs, ce travail est faisable sans l'arborescence - source d'Apache, et ne nécessite qu'une commande apxs -i - suivi d'un apachectl restart pour ajouter au serveur - déjà en marche les fonctionnalités du module développé.

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Les inconvénients liés à l'utilisation des DSO :

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Les mécanismes de DSO ne sont pas portables sur toutes les - plates-formes, car tous les systèmes d'exploitation ne supportent - pas le chargement dynamique de code dans l'espace d'adressage d'un - programme en marche.
Le serveur est à peu près 20% plus lent au démarrage, à cause de la - charge prise par le "chargeur" Unix de la résolution des symboles.
Le serveur est à peu près 5% plus lent en fonctionnement sur - certaines plates-formes parce que le code indépendant de la - position ("position independent code" - PIC) requiert parfois des - tours de passe-passe en assembleur pour l'adressage relatif, ce qui - n'est pas toujours aussi rapide que l'adressage absolu.
Les modules DSO ne pouvant pas être liés à d'autres bibliothèques - DSO (ld -lfoo) sur toutes les plates-formes (par - exemple, les plates-formes basées sur a.out ne le permettent pas, - alors que celles basées sur ELF le permettent), il n'est pas possible - d'utiliser les mécanismes de DSO pour tous les modules. En d'autres - termes, les modules compilés en tant que fichiers DSO sont limités - à l'utilisation des symboles exportés par le noyau d'Apache, par - la bibliothèque C (libc) et toute autre bibliothèque - dynamique ou statique utilisée par le noyau d'Apache, ou par des - archives de bibliothèques statiques (libfoo.a) qui - contiennent du code indépendant de la position. Les seuls moyens - d'utiliser du code à l'extérieur d'un fichier DSO sont, soit de - s'assurer que le noyau d'Apache contienne une référence vers ce - code, soit de charger ce code au moyen de dlopen().

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