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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