]> granicus.if.org Git - apache/blob - docs/manual/dso.xml
Update transformations
[apache] / docs / manual / dso.xml
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
2 <!DOCTYPE manualpage SYSTEM "./style/manualpage.dtd">
3 <?xml-stylesheet type="text/xsl" href="./style/manual.en.xsl"?>
4 <!-- $LastChangedRevision$ -->
5
6 <!--
7  Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
8  contributor license agreements.  See the NOTICE file distributed with
9  this work for additional information regarding copyright ownership.
10  The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
11  (the "License"); you may not use this file except in compliance with
12  the License.  You may obtain a copy of the License at
13
14      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
15
16  Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
17  distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
18  WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
19  See the License for the specific language governing permissions and
20  limitations under the License.
21 -->
22
23 <manualpage metafile="dso.xml.meta">
24
25   <title>Dynamic Shared Object (DSO) Support</title>
26
27   <summary>
28     <p>The Apache HTTP Server is a modular program where the
29     administrator can choose the functionality to include in the
30     server by selecting a set of modules.
31     Modules will be compiled as Dynamic Shared Objects (DSOs)
32     that exist separately from the main <program>httpd</program>
33     binary file. DSO modules may be compiled at the time the server
34     is built, or they may be compiled and added at a later time
35     using the Apache Extension Tool (<program>apxs</program>).</p>
36     <p>Alternatively, the modules can be statically compiled into
37     the <program>httpd</program> binary when the server is built.</p>
38
39     <p>This document describes how to use DSO modules as well as
40     the theory behind their use.</p>
41   </summary>
42
43
44 <section id="implementation"><title>Implementation</title>
45
46 <related>
47 <modulelist>
48 <module>mod_so</module>
49 </modulelist>
50 <directivelist>
51 <directive module="mod_so">LoadModule</directive>
52 </directivelist>
53 </related>
54
55     <p>The DSO support for loading individual Apache httpd modules is based
56     on a module named <module>mod_so</module> which must be statically
57     compiled into the Apache httpd core. It is the only module besides
58     <module>core</module> which cannot be put into a DSO
59     itself. Practically all other distributed Apache httpd modules will then
60     be placed into a DSO. After a module is compiled into a DSO named
61     <code>mod_foo.so</code> you can use <module>mod_so</module>'s <directive
62     module="mod_so">LoadModule</directive> command in your
63     <code>httpd.conf</code> file to load this module at server startup
64     or restart.</p>
65     <p>The DSO builds for individual modules can be disabled via
66     <program>configure</program>'s <code>--enable-mods-static</code>
67     option as discussed in the <a href="install.html">install
68     documentation</a>.</p>
69
70     <p>To simplify this creation of DSO files for Apache httpd modules
71     (especially for third-party modules) a support program
72     named <program>apxs</program> (<dfn>APache
73     eXtenSion</dfn>) is available. It can be used to build DSO based
74     modules <em>outside of</em> the Apache httpd source tree. The idea is
75     simple: When installing Apache HTTP Server the <program>configure</program>'s
76     <code>make install</code> procedure installs the Apache httpd C
77     header files and puts the platform-dependent compiler and
78     linker flags for building DSO files into the <program>apxs</program>
79     program. This way the user can use <program>apxs</program> to compile
80     his Apache httpd module sources without the Apache httpd distribution
81     source tree and without having to fiddle with the
82     platform-dependent compiler and linker flags for DSO
83     support.</p>
84 </section>
85
86 <section id="usage"><title>Usage Summary</title>
87
88     <p>To give you an overview of the DSO features of Apache HTTP Server 2.x,
89     here is a short and concise summary:</p>
90
91     <ol>
92       <li>
93         <p>Build and install a <em>distributed</em> Apache httpd module, say
94         <code>mod_foo.c</code>, into its own DSO
95         <code>mod_foo.so</code>:</p>
96
97 <example>
98 $ ./configure --prefix=/path/to/install --enable-foo<br />
99 $ make install
100 </example>
101       </li>
102
103       <li>
104       <p>Configure Apache HTTP Server with all modules enabled, and loaded
105       as shared objects. You can then remove individual ones by
106       commenting out the <directive
107       module="mod_so">LoadModule</directive> directives in
108       <code>httpd.conf</code>.</p>
109
110 <example>
111 $ ./configure --enable-mods-shared=all<br />
112 $ make install
113 </example>
114       </li>
115
116       <li>
117         Build and install a <em>third-party</em> Apache httpd module, say
118         <code>mod_foo.c</code>, into its own DSO
119         <code>mod_foo.so</code> <em>outside of</em> the Apache httpd
120         source tree using <program>apxs</program>: 
121
122 <example>
123 $ cd /path/to/3rdparty<br />
124 $ apxs -cia mod_foo.c
125 </example>
126       </li>
127     </ol>
128
129     <p>In all cases, once the shared module is compiled, you must
130     use a <directive module="mod_so">LoadModule</directive>
131     directive in <code>httpd.conf</code> to tell Apache httpd to activate
132     the module.</p>
133
134     <p>See the <a href="programs/apxs.html">apxs documentation</a> for more details.</p>
135 </section>
136
137 <section id="background"><title>Background</title>
138
139     <p>On modern Unix derivatives there exists a nifty mechanism
140     usually called dynamic linking/loading of <em>Dynamic Shared
141     Objects</em> (DSO) which provides a way to build a piece of
142     program code in a special format for loading it at run-time
143     into the address space of an executable program.</p>
144
145     <p>This loading can usually be done in two ways: Automatically
146     by a system program called <code>ld.so</code> when an
147     executable program is started or manually from within the
148     executing program via a programmatic system interface to the
149     Unix loader through the system calls
150     <code>dlopen()/dlsym()</code>.</p>
151
152     <p>In the first way the DSO's are usually called <em>shared
153     libraries</em> or <em>DSO libraries</em> and named
154     <code>libfoo.so</code> or <code>libfoo.so.1.2</code>. They
155     reside in a system directory (usually <code>/usr/lib</code>)
156     and the link to the executable program is established at
157     build-time by specifying <code>-lfoo</code> to the linker
158     command. This hard-codes library references into the executable
159     program file so that at start-time the Unix loader is able to
160     locate <code>libfoo.so</code> in <code>/usr/lib</code>, in
161     paths hard-coded via linker-options like <code>-R</code> or in
162     paths configured via the environment variable
163     <code>LD_LIBRARY_PATH</code>. It then resolves any (yet
164     unresolved) symbols in the executable program which are
165     available in the DSO.</p>
166
167     <p>Symbols in the executable program are usually not referenced
168     by the DSO (because it's a reusable library of general code)
169     and hence no further resolving has to be done. The executable
170     program has no need to do anything on its own to use the
171     symbols from the DSO because the complete resolving is done by
172     the Unix loader. (In fact, the code to invoke
173     <code>ld.so</code> is part of the run-time startup code which
174     is linked into every executable program which has been bound
175     non-static). The advantage of dynamic loading of common library
176     code is obvious: the library code needs to be stored only once,
177     in a system library like <code>libc.so</code>, saving disk
178     space for every program.</p>
179
180     <p>In the second way the DSO's are usually called <em>shared
181     objects</em> or <em>DSO files</em> and can be named with an
182     arbitrary extension (although the canonical name is
183     <code>foo.so</code>). These files usually stay inside a
184     program-specific directory and there is no automatically
185     established link to the executable program where they are used.
186     Instead the executable program manually loads the DSO at
187     run-time into its address space via <code>dlopen()</code>. At
188     this time no resolving of symbols from the DSO for the
189     executable program is done. But instead the Unix loader
190     automatically resolves any (yet unresolved) symbols in the DSO
191     from the set of symbols exported by the executable program and
192     its already loaded DSO libraries (especially all symbols from
193     the ubiquitous <code>libc.so</code>). This way the DSO gets
194     knowledge of the executable program's symbol set as if it had
195     been statically linked with it in the first place.</p>
196
197     <p>Finally, to take advantage of the DSO's API the executable
198     program has to resolve particular symbols from the DSO via
199     <code>dlsym()</code> for later use inside dispatch tables
200     <em>etc.</em> In other words: The executable program has to
201     manually resolve every symbol it needs to be able to use it.
202     The advantage of such a mechanism is that optional program
203     parts need not be loaded (and thus do not spend memory) until
204     they are needed by the program in question. When required,
205     these program parts can be loaded dynamically to extend the
206     base program's functionality.</p>
207
208     <p>Although this DSO mechanism sounds straightforward there is
209     at least one difficult step here: The resolving of symbols from
210     the executable program for the DSO when using a DSO to extend a
211     program (the second way). Why? Because "reverse resolving" DSO
212     symbols from the executable program's symbol set is against the
213     library design (where the library has no knowledge about the
214     programs it is used by) and is neither available under all
215     platforms nor standardized. In practice the executable
216     program's global symbols are often not re-exported and thus not
217     available for use in a DSO. Finding a way to force the linker
218     to export all global symbols is the main problem one has to
219     solve when using DSO for extending a program at run-time.</p>
220
221     <p>The shared library approach is the typical one, because it
222     is what the DSO mechanism was designed for, hence it is used
223     for nearly all types of libraries the operating system
224     provides. On the other hand using shared objects for extending
225     a program is not used by a lot of programs.</p>
226
227 </section>
228
229 <section id="advantages"><title>Advantages and Disadvantages</title>
230
231     <p>The above DSO based features have the following
232     advantages:</p>
233
234     <ul>
235       <li>The server package is more flexible at run-time because
236       the actual server process can be assembled at run-time via
237       <directive module="mod_so">LoadModule</directive>
238       <code>httpd.conf</code> configuration commands instead of
239       <program>configure</program> options at build-time. For instance
240       this way one is able to run different server instances
241       (standard &amp; SSL version, minimalistic &amp; powered up
242       version [mod_perl, PHP3], <em>etc.</em>) with only one Apache httpd
243       installation.</li>
244
245       <li>The server package can be easily extended with
246       third-party modules even after installation. This is at least
247       a great benefit for vendor package maintainers who can create
248       a Apache httpd core package and additional packages containing
249       extensions like PHP, mod_perl, mod_security,
250       <em>etc.</em></li>
251
252       <li>Easier Apache httpd module prototyping because with the
253       DSO/<program>apxs</program> pair you can both work outside the
254       Apache httpd source tree and only need an <code>apxs -i</code>
255       command followed by an <code>apachectl restart</code> to
256       bring a new version of your currently developed module into
257       the running Apache HTTP Server.</li>
258     </ul>
259
260     <p>DSO has the following disadvantages:</p>
261
262     <ul>
263       <li>The DSO mechanism cannot be used on every platform
264       because not all operating systems support dynamic loading of
265       code into the address space of a program.</li>
266
267       <li>The server is approximately 20% slower at startup time
268       because of the symbol resolving overhead the Unix loader now
269       has to do.</li>
270
271       <li>The server is approximately 5% slower at execution time
272       under some platforms because position independent code (PIC)
273       sometimes needs complicated assembler tricks for relative
274       addressing which are not necessarily as fast as absolute
275       addressing.</li>
276
277       <li>Because DSO modules cannot be linked against other
278       DSO-based libraries (<code>ld -lfoo</code>) on all platforms
279       (for instance a.out-based platforms usually don't provide
280       this functionality while ELF-based platforms do) you cannot
281       use the DSO mechanism for all types of modules. Or in other
282       words, modules compiled as DSO files are restricted to only
283       use symbols from the Apache httpd core, from the C library
284       (<code>libc</code>) and all other dynamic or static libraries
285       used by the Apache httpd core, or from static library archives
286       (<code>libfoo.a</code>) containing position independent code.
287       The only chances to use other code is to either make sure the
288       httpd core itself already contains a reference to it or
289       loading the code yourself via <code>dlopen()</code>.</li>
290     </ul>
291
292 </section>
293
294 </manualpage>