]> granicus.if.org Git - apache/blob - docs/manual/mod/mod_unique_id.html.en
3f1f26ffad6a459068cc07d886d62e5cfe3e28c8
[apache] / docs / manual / mod / mod_unique_id.html.en
1 <?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
2 <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
3 <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" lang="en" xml:lang="en"><head>
4 <meta content="text/html; charset=ISO-8859-1" http-equiv="Content-Type" />
5 <!--
6         XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
7               This file is generated from xml source: DO NOT EDIT
8         XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
9       -->
10 <title>mod_unique_id - Apache HTTP Server Version 2.5</title>
11 <link href="../style/css/manual.css" rel="stylesheet" media="all" type="text/css" title="Main stylesheet" />
12 <link href="../style/css/manual-loose-100pc.css" rel="alternate stylesheet" media="all" type="text/css" title="No Sidebar - Default font size" />
13 <link href="../style/css/manual-print.css" rel="stylesheet" media="print" type="text/css" /><link rel="stylesheet" type="text/css" href="../style/css/prettify.css" />
14 <script src="../style/scripts/prettify.min.js" type="text/javascript">
15 </script>
16
17 <link href="../images/favicon.ico" rel="shortcut icon" /></head>
18 <body>
19 <div id="page-header">
20 <p class="menu"><a href="../mod/">Modules</a> | <a href="../mod/quickreference.html">Directives</a> | <a href="http://wiki.apache.org/httpd/FAQ">FAQ</a> | <a href="../glossary.html">Glossary</a> | <a href="../sitemap.html">Sitemap</a></p>
21 <p class="apache">Apache HTTP Server Version 2.5</p>
22 <img alt="" src="../images/feather.png" /></div>
23 <div class="up"><a href="./"><img title="&lt;-" alt="&lt;-" src="../images/left.gif" /></a></div>
24 <div id="path">
25 <a href="http://www.apache.org/">Apache</a> &gt; <a href="http://httpd.apache.org/">HTTP Server</a> &gt; <a href="http://httpd.apache.org/docs/">Documentation</a> &gt; <a href="../">Version 2.5</a> &gt; <a href="./">Modules</a></div>
26 <div id="page-content">
27 <div id="preamble"><h1>Apache Module mod_unique_id</h1>
28 <div class="toplang">
29 <p><span>Available Languages: </span><a href="../en/mod/mod_unique_id.html" title="English">&nbsp;en&nbsp;</a> |
30 <a href="../fr/mod/mod_unique_id.html" hreflang="fr" rel="alternate" title="Français">&nbsp;fr&nbsp;</a> |
31 <a href="../ja/mod/mod_unique_id.html" hreflang="ja" rel="alternate" title="Japanese">&nbsp;ja&nbsp;</a> |
32 <a href="../ko/mod/mod_unique_id.html" hreflang="ko" rel="alternate" title="Korean">&nbsp;ko&nbsp;</a></p>
33 </div>
34 <table class="module"><tr><th><a href="module-dict.html#Description">Description:</a></th><td>Provides an environment variable with a unique
35 identifier for each request</td></tr>
36 <tr><th><a href="module-dict.html#Status">Status:</a></th><td>Extension</td></tr>
37 <tr><th><a href="module-dict.html#ModuleIdentifier">Module Identifier:</a></th><td>unique_id_module</td></tr>
38 <tr><th><a href="module-dict.html#SourceFile">Source File:</a></th><td>mod_unique_id.c</td></tr></table>
39 <h3>Summary</h3>
40
41
42     <p>This module provides a magic token for each request which is
43     guaranteed to be unique across "all" requests under very
44     specific conditions. The unique identifier is even unique
45     across multiple machines in a properly configured cluster of
46     machines. The environment variable <code>UNIQUE_ID</code> is
47     set to the identifier for each request. Unique identifiers are
48     useful for various reasons which are beyond the scope of this
49     document.</p>
50 </div>
51 <div id="quickview"><h3>Topics</h3>
52 <ul id="topics">
53 <li><img alt="" src="../images/down.gif" /> <a href="#theory">Theory</a></li>
54 </ul><h3 class="directives">Directives</h3>
55 <p>This module provides no
56             directives.</p>
57 <h3>Bugfix checklist:</h3><ul class="seealso"><li><a href="https://www.apache.org/dist/httpd/CHANGES_2.4">HTTPD changelog</a></li><li><a href="https://bz.apache.org/bugzilla/buglist.cgi?bug_status=__open__&amp;list_id=144532&amp;product=Apache%20httpd-2&amp;query_format=specific&amp;order=changeddate%20DESC%2Cpriority%2Cbug_severity&amp;component=mod_unique_id">Known issues</a></li><li><a href="https://bz.apache.org/bugzilla/enter_bug.cgi?product=Apache%20httpd-2">Report a bug</a></li></ul><ul class="seealso"><li><a href="#comments_section">Comments</a></li></ul></div>
58 <div class="top"><a href="#page-header"><img alt="top" src="../images/up.gif" /></a></div>
59 <div class="section">
60 <h2><a name="theory" id="theory">Theory</a></h2>
61     
62
63     <p>First a brief recap of how the Apache server works on Unix
64     machines. This feature currently isn't supported on Windows NT.
65     On Unix machines, Apache creates several children, the children
66     process requests one at a time. Each child can serve multiple
67     requests in its lifetime. For the purpose of this discussion,
68     the children don't share any data with each other. We'll refer
69     to the children as <dfn>httpd processes</dfn>.</p>
70
71     <p>Your website has one or more machines under your
72     administrative control, together we'll call them a cluster of
73     machines. Each machine can possibly run multiple instances of
74     Apache. All of these collectively are considered "the
75     universe", and with certain assumptions we'll show that in this
76     universe we can generate unique identifiers for each request,
77     without extensive communication between machines in the
78     cluster.</p>
79
80     <p>The machines in your cluster should satisfy these
81     requirements. (Even if you have only one machine you should
82     synchronize its clock with NTP.)</p>
83
84     <ul>
85       <li>The machines' times are synchronized via NTP or other
86       network time protocol.</li>
87
88       <li>The machines' hostnames all differ, such that the module
89       can do a hostname lookup on the hostname and receive a
90       different IP address for each machine in the cluster.</li>
91     </ul>
92
93     <p>As far as operating system assumptions go, we assume that
94     pids (process ids) fit in 32-bits. If the operating system uses
95     more than 32-bits for a pid, the fix is trivial but must be
96     performed in the code.</p>
97
98     <p>Given those assumptions, at a single point in time we can
99     identify any httpd process on any machine in the cluster from
100     all other httpd processes. The machine's IP address and the pid
101     of the httpd process are sufficient to do this. A httpd process
102     can handle multiple requests simultaneously if you use a
103     multi-threaded MPM. In order to identify threads, we use a thread
104     index Apache httpd uses internally. So in order to
105     generate unique identifiers for requests we need only
106     distinguish between different points in time.</p>
107
108     <p>To distinguish time we will use a Unix timestamp (seconds
109     since January 1, 1970 UTC), and a 16-bit counter. The timestamp
110     has only one second granularity, so the counter is used to
111     represent up to 65536 values during a single second. The
112     quadruple <em>( ip_addr, pid, time_stamp, counter )</em> is
113     sufficient to enumerate 65536 requests per second per httpd
114     process. There are issues however with pid reuse over time, and
115     the counter is used to alleviate this issue.</p>
116
117     <p>When an httpd child is created, the counter is initialized
118     with ( current microseconds divided by 10 ) modulo 65536 (this
119     formula was chosen to eliminate some variance problems with the
120     low order bits of the microsecond timers on some systems). When
121     a unique identifier is generated, the time stamp used is the
122     time the request arrived at the web server. The counter is
123     incremented every time an identifier is generated (and allowed
124     to roll over).</p>
125
126     <p>The kernel generates a pid for each process as it forks the
127     process, and pids are allowed to roll over (they're 16-bits on
128     many Unixes, but newer systems have expanded to 32-bits). So
129     over time the same pid will be reused. However unless it is
130     reused within the same second, it does not destroy the
131     uniqueness of our quadruple. That is, we assume the system does
132     not spawn 65536 processes in a one second interval (it may even
133     be 32768 processes on some Unixes, but even this isn't likely
134     to happen).</p>
135
136     <p>Suppose that time repeats itself for some reason. That is,
137     suppose that the system's clock is screwed up and it revisits a
138     past time (or it is too far forward, is reset correctly, and
139     then revisits the future time). In this case we can easily show
140     that we can get pid and time stamp reuse. The choice of
141     initializer for the counter is intended to help defeat this.
142     Note that we really want a random number to initialize the
143     counter, but there aren't any readily available numbers on most
144     systems (<em>i.e.</em>, you can't use rand() because you need
145     to seed the generator, and can't seed it with the time because
146     time, at least at one second resolution, has repeated itself).
147     This is not a perfect defense.</p>
148
149     <p>How good a defense is it? Suppose that one of your machines
150     serves at most 500 requests per second (which is a very
151     reasonable upper bound at this writing, because systems
152     generally do more than just shovel out static files). To do
153     that it will require a number of children which depends on how
154     many concurrent clients you have. But we'll be pessimistic and
155     suppose that a single child is able to serve 500 requests per
156     second. There are 1000 possible starting counter values such
157     that two sequences of 500 requests overlap. So there is a 1.5%
158     chance that if time (at one second resolution) repeats itself
159     this child will repeat a counter value, and uniqueness will be
160     broken. This was a very pessimistic example, and with real
161     world values it's even less likely to occur. If your system is
162     such that it's still likely to occur, then perhaps you should
163     make the counter 32 bits (by editing the code).</p>
164
165     <p>You may be concerned about the clock being "set back" during
166     summer daylight savings. However this isn't an issue because
167     the times used here are UTC, which "always" go forward. Note
168     that x86 based Unixes may need proper configuration for this to
169     be true -- they should be configured to assume that the
170     motherboard clock is on UTC and compensate appropriately. But
171     even still, if you're running NTP then your UTC time will be
172     correct very shortly after reboot.</p>
173
174     
175     <p>The <code>UNIQUE_ID</code> environment variable is
176     constructed by encoding the 144-bit (32-bit IP address, 32 bit
177     pid, 32 bit time stamp, 16 bit counter, 32 bit thread index)
178     quadruple using the
179     alphabet <code>[A-Za-z0-9@-]</code> in a manner similar to MIME
180     base64 encoding, producing 24 characters. The MIME base64
181     alphabet is actually <code>[A-Za-z0-9+/]</code> however
182     <code>+</code> and <code>/</code> need to be specially encoded
183     in URLs, which makes them less desirable. All values are
184     encoded in network byte ordering so that the encoding is
185     comparable across architectures of different byte ordering. The
186     actual ordering of the encoding is: time stamp, IP address,
187     pid, counter. This ordering has a purpose, but it should be
188     emphasized that applications should not dissect the encoding.
189     Applications should treat the entire encoded
190     <code>UNIQUE_ID</code> as an opaque token, which can be
191     compared against other <code>UNIQUE_ID</code>s for equality
192     only.</p>
193
194     <p>The ordering was chosen such that it's possible to change
195     the encoding in the future without worrying about collision
196     with an existing database of <code>UNIQUE_ID</code>s. The new
197     encodings should also keep the time stamp as the first element,
198     and can otherwise use the same alphabet and bit length. Since
199     the time stamps are essentially an increasing sequence, it's
200     sufficient to have a <em>flag second</em> in which all machines
201     in the cluster stop serving any request, and stop using the old
202     encoding format. Afterwards they can resume requests and begin
203     issuing the new encodings.</p>
204
205     <p>This we believe is a relatively portable solution to this
206     problem. The identifiers
207     generated have essentially an infinite life-time because future
208     identifiers can be made longer as required. Essentially no
209     communication is required between machines in the cluster (only
210     NTP synchronization is required, which is low overhead), and no
211     communication between httpd processes is required (the
212     communication is implicit in the pid value assigned by the
213     kernel). In very specific situations the identifier can be
214     shortened, but more information needs to be assumed (for
215     example the 32-bit IP address is overkill for any site, but
216     there is no portable shorter replacement for it). </p>
217 </div>
218 </div>
219 <div class="bottomlang">
220 <p><span>Available Languages: </span><a href="../en/mod/mod_unique_id.html" title="English">&nbsp;en&nbsp;</a> |
221 <a href="../fr/mod/mod_unique_id.html" hreflang="fr" rel="alternate" title="Français">&nbsp;fr&nbsp;</a> |
222 <a href="../ja/mod/mod_unique_id.html" hreflang="ja" rel="alternate" title="Japanese">&nbsp;ja&nbsp;</a> |
223 <a href="../ko/mod/mod_unique_id.html" hreflang="ko" rel="alternate" title="Korean">&nbsp;ko&nbsp;</a></p>
224 </div><div class="top"><a href="#page-header"><img src="../images/up.gif" alt="top" /></a></div><div class="section"><h2><a id="comments_section" name="comments_section">Comments</a></h2><div class="warning"><strong>Notice:</strong><br />This is not a Q&amp;A section. Comments placed here should be pointed towards suggestions on improving the documentation or server, and may be removed again by our moderators if they are either implemented or considered invalid/off-topic. Questions on how to manage the Apache HTTP Server should be directed at either our IRC channel, #httpd, on Freenode, or sent to our <a href="http://httpd.apache.org/lists.html">mailing lists</a>.</div>
225 <script type="text/javascript"><!--//--><![CDATA[//><!--
226 var comments_shortname = 'httpd';
227 var comments_identifier = 'http://httpd.apache.org/docs/trunk/mod/mod_unique_id.html';
228 (function(w, d) {
229     if (w.location.hostname.toLowerCase() == "httpd.apache.org") {
230         d.write('<div id="comments_thread"><\/div>');
231         var s = d.createElement('script');
232         s.type = 'text/javascript';
233         s.async = true;
234         s.src = 'https://comments.apache.org/show_comments.lua?site=' + comments_shortname + '&page=' + comments_identifier;
235         (d.getElementsByTagName('head')[0] || d.getElementsByTagName('body')[0]).appendChild(s);
236     }
237     else {
238         d.write('<div id="comments_thread">Comments are disabled for this page at the moment.<\/div>');
239     }
240 })(window, document);
241 //--><!]]></script></div><div id="footer">
242 <p class="apache">Copyright 2016 The Apache Software Foundation.<br />Licensed under the <a href="http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0">Apache License, Version 2.0</a>.</p>
243 <p class="menu"><a href="../mod/">Modules</a> | <a href="../mod/quickreference.html">Directives</a> | <a href="http://wiki.apache.org/httpd/FAQ">FAQ</a> | <a href="../glossary.html">Glossary</a> | <a href="../sitemap.html">Sitemap</a></p></div><script type="text/javascript"><!--//--><![CDATA[//><!--
244 if (typeof(prettyPrint) !== 'undefined') {
245     prettyPrint();
246 }
247 //--><!]]></script>
248 </body></html>