Apache动态共享对象（DSO）支持

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2023-03-14

Apache HTTP Server是一个模块化程序，管理员可以通过选择一组模块来选择要包含在服务器中的功能。模块将编译为动态共享对象(DSO)，与主httpd二进制文件分开存在。DSO模块可以在构建服务器时进行编译，也可以在以后使用Apache Extension Tool(apxs)进行编译和添加。或者，可以在构建服务器时将模块静态编译为httpd二进制文件。

本文档介绍了如何使用DSO模块及其使用背后的理论。

DSO支持的实现

DSO对加载单个Apache httpd模块的支持基于名为mod_so的模块，该模块必须静态编译到Apache httpd核心中。除了核心之外，它是唯一不能放入DSO本身的模块。实际上，所有其他分布式Apache httpd模块将被放入DSO中。将模块编译为名为mod_foo.so的DSO后，可以在httpd.conf文件中使用mod_so的LoadModule指令在服务器启动或重新启动时加载此模块。

可以通过configure命令的--enable-mods-static选项禁用单个模块的DSO构建，如安装文档中所述。

为了简化Apache httpd模块(尤其是第三方模块)的DSO文件的创建，可以使用名为apxs(APache eXtenSion)的支持程序。它可用于在Apache httpd源树之外构建基于DSO的模块。这个想法很简单：在安装Apache HTTP Server时，configure的make install过程会安装Apache httpd C头文件，并将用于构建DSO文件的平台相关编译器和链接器标志放入apxs程序中。这样，用户可以使用apxs编译他的Apache httpd模块源代码，而无需Apache httpd分发源代码树，也无需为DSO支持提供依赖于平台的编译器和链接器标志。

使用摘要

为了概述Apache HTTP Server 2.x的DSO功能，这里有一个简短的摘要(步骤)：

第1步 - 构建并将分布式Apache httpd模块(例如mod_foo.c)安装到自己的DSO mod_foo.so中：

$ ./configure --prefix=/path/to/install --enable-foo
$ make install

第2步 - 配置Apache HTTP Server并启用所有模块。服务器启动期间仅加载基本集。可以通过激活或取消激活httpd.conf中的LoadModule指令来更改已加载模块的集合。

$ ./configure --enable-mods-shared=all
$ make install

第3步 - 有些模块仅对开发人员有用，不会构建。使用模块时全部设置。要构建所有可用的模块，包括开发人员模块都可使用。此外，可以通过configure的--enable-load-all-modules选项激活所有构建模块的LoadModule指令。

$ ./configure --enable-mods-shared=reallyall --enable-load-all-modules
$ make install

使用apxs在Apache httpd源代码树之外构建并安装第三方Apache httpd模块(例如mod_foo.c)到其自己的DSO mod_foo.so中：

$ cd /path/to/3rdparty
$ apxs -cia mod_foo.c

在所有情况下，一旦编译了共享模块，就必须在httpd.conf中使用LoadModule指令来告诉Apache httpd激活模块。

背后机制

在现代Unix衍生产品中，存在一种称为动态共享对象(DSO)的动态链接/加载机制，它提供了一种以特殊格式构建程序代码的方法，以便在运行时将其加载到可执行程序的地址空间中。

这种加载通常可以通过两种方式完成：当一个可执行程序启动时，通过一个名为ld.so的系统程序自动完成，或者通过系统调用dlopen()/dlsym()通过编程系统接口从Unix加载器手动执行程序。

在第一种方式中，DSO通常称为共享库或DSO库，并命名为libfoo.so或libfoo.so.1.2。它们驻留在系统目录(通常是/usr/lib)中，并且通过在链接器命令中指定-lfoo，在构建时建立可执行程序的链接。这个硬编码库引用了可执行程序文件，因此在启动时，Unix加载器能够在/usr/lib中找到libfoo.so，在通过链接器选项(如-R)进行硬编码的路径中，或者在通过环境变量LD_LIBRARY_PATH。然后它解析可执行程序中可用于DSO的任何(尚未解决的)符号。

可执行程序中的符号通常不会被DSO引用(因为它是可重用的通用代码库)，因此不需要进一步解析。可执行程序不需要自己做任何事情来使用DSO中的符号，因为完整的解析是由Unix加载器完成的。实际上，调用ld.so的代码是运行时启动代码的一部分，该代码链接到已经绑定为非静态的每个可执行程序。动态加载公共库代码的优势显而易见：库代码只需要存储一次，就像libc.so这样的系统库，为每个程序节省磁盘空间。

在第二种方式中，DSO通常称为共享对象或DSO文件，并且可以使用任意扩展名命名(尽管规范名称为foo.so)。这些文件通常保留在特定于程序的目录中，并且没有自动建立的链接指向使用它们的可执行程序。相反，可执行程序通过dlopen()手动将DSO在运行时加载到其地址空间。此时，不会从DSO解析可执行程序的符号。但是，Unix加载程序会自动解析DSO中可执行程序导出的符号集及其已加载的DSO库(尤其是来自无处不在的libc.so的所有符号)中的任何(尚未解析的)符号。通过这种方式，DSO可以了解可执行程序的符号集，就好像它首先与它静态链接一样。

最后，为了利用DSO的API，可执行程序必须通过dlsym()解析DSO中的特定符号，以便以后在调度表等内部使用。换句话说：可执行程序必须手动解析它需要的每个符号才能使用它。这种机制的优点在于，在所讨论的程序需要它们之前，不需要加载可选的程序部分(因此不需要花费内存)。必要时，可以动态加载这些程序部分以扩展基本程序的功能。

尽管这种DSO机制听起来很简单，但至少有一个困难的步骤：当使用DSO扩展程序时，从DSO的可执行程序中解析符号(第二种方式)。为什么？因为来自可执行程序符号集的“反向解析”DSO符号是针对库设计的(库不知道它所使用的程序)，并且既不是在所有平台上都可用，也不是标准化的。实际上，可执行程序的全局符号通常不会重新导出，因此无法在DSO中使用。找到一种强制链接器导出所有全局符号的方法是使用DSO在运行时扩展程序时必须解决的主要问题。

共享库方法是典型的方法，因为它是DSO机制的设计方法，因此它几乎用于操作系统提供的所有类型的库。

DSO优点和缺点

基于DSO的功能具有以下优点：

服务器包在运行时更灵活，因为服务器进程可以在运行时通过httpd.conf配置 LoadModule 指令而不是在构建时配置选项进行组装。例如，通过这种方式，只需一个Apache httpd安装即可运行不同的服务器实例(标准版和SSL版，简约版和动态版[mod_perl，mod_php]等)。
即使在安装后，也可以使用第三方模块轻松扩展服务器包。这对于供应商软件包维护者来说是一个很大的好处，他们可以创建Apache httpd核心软件包以及包含PHP，mod_perl，mod_security等扩展的其他软件包。
更简单的Apache httpd模块原型设计，因为使用DSO/apxs对，可以在Apache httpd源树之外工作，只需要apxs -i命令，然后重启apachectl，即可将当前开发的模块的新版本带入正在运行的Apache HTTP服务器。

DSO具有以下缺点：

由于Unix加载器现在必须执行的符号解决开销，服务器在启动时的速度大约慢20％。
在某些平台下，服务器在执行时的速度大约慢5％，因为位置无关代码(PIC)有时需要复杂的汇编器技巧来进行相对寻址，这不一定和绝对寻址一样快。
由于DSO模块无法在所有平台上与其他基于DSO的库(ld -lfoo)链接(例如，基于a.out的平台通常不提供此功能，而基于ELF的平台)，因此无法使用DSO机制所有类型的模块。或者换句话说，编译为DSO文件的模块仅限于使用来自Apache httpd核心，C库(libc)以及Apache httpd核心使用的所有其他动态或静态库或静态库归档(libfoo.a)包含与位置无关的代码。使用其他代码的唯一机会是确保httpd核心本身已包含对它的引用或通过dlopen()自己加载代码。