12. DSO (Dynamic Symbol Object)

Vous connaissez peut-être les objets partagés (so = shared object) ou les dlls (dll=dynamic link library). Grossièrement on peut dire que DSO est né du principe des so/dll. Mais on parle de dso (Dynamic Symbol Object) pour les différencier des librairies dynamiques so/dll.

Pour comprendre le fonctionnement des dso, il faut savoir comment fonctionne le link et le chargement. En général, lorsqu’on utilise des librairies dynamiques, on les « link » avec le programme principal lors de la compilation. ld(1) s’occupe de cela sur Unix. ld(1) est connu en tant qu’éditeur de lien. Comme ld(1) est habituellement appelé par le compilateur lui-même gcc(1) de façon implicite, peut-être n’avez-vous jamais entendu parler de ld(1). Au mieux avez-vous vu des messages problème de « link » lors de la compilation. Cela signifie que ld(1) n’arrive pas à résoudre certains symboles que vous utilisez dans votre programme. En cours d’exécution, ld.so(8) charge les librairies dynamiques. S’il n’y arrive pas, vous verrez des messages d’erreur de chargement. En résumé, le « link » est fait lors de la compilation, et le chargement est fait lors de l’exécution. Si vous voulez en savoir plus, il vous suffit de lire les manuels ld(1) et ld.so(8).

Grâce à dso, le link et le chargement sont faits lors de l’exécution. Quel est l’intérêt d’un tel mécanisme ? La raison se résume en deux mots : architecture plugin. La seule chose que nous ayons à faire lors de la compilation est de définir les interfaces (« noms symboliques » et la manière les appeler, les paramètres à leur donner, donc) des modules qu’il devra être possible de charger. Le programme charge les modules pendant son exécution, et s’en sert au travers d’interfaces. Les modules dynamiquement « téléchargeables » peuvent ainsi être développés par des programmeurs indépendants. Vous pourrez ainsi rendre votre programme très flexible et extensible.

Voyons voir dso-sample.c. Vous pouvez y voir deux chaines : « libm.so » et « pow ». En réalité, pow(3) est une fonction basique et, en temps normal, n’a pas besoin d’être appelée sous forme de dso, mais c’est simplement pour l’exemple.

Au début, on appelle apr_dso_load() et on lui donne le nom de la librairie : « libm.so ».

/* extrait de dso-sample.c, vérif. des erreurs omise */
const char fname[] = "libm.so";
    apr_dso_handle_t *dso_h;
    apr_dso_load(&dso_h, fname, mp);

Comme vous pouvez l’imaginer, si vous voulez programmer en donnant la possibilité aux autres de faire des plugins pour votre programme, vous devez faire en sorte d’avroi un fichier dans lequel il y a tous les noms des plugins à télécharger. On a déjà quelque chose qui tourne plutôt bien : les modules apache. Leurs noms sont spécifiés, en général, dans le fichier de configuration principal : le fichier « httpd.conf ».

Lorsque apr_dso_load() renvoie une erreur, c’est, la plupart du temps, parce qu’il ne trouve pas le fichier de la librairie dynamique. Le chemin de recherche pour les librairies dépend du système d’exploitation. Sur GNU/Linux, il dépend de la variable d’environnement LD_LIBRARY_PATH. Sur MS-Windows, il dépend de la variable d’environnement PATH. Après avoir un résultat de retour de apr_dso_load() réussi, on peut appeler apr_dso_sym().

Voici le prototype :

/* extrait de apr_dso.h */
APR_DECLARE(apr_status_t) apr_dso_sym(
    apr_dso_handle_sym_t *ressym,
    apr_dso_handle_t *handle,
    const char *symname);

On peut récupérer un objet par son nom via apr_dso_sym(). Le premier argument est un argument résultat. Le second argument est un handle dso, qu’on a avec apr_dso_open() expliqué précédemment. Le troisième argument est le nom du symbole.

Le code suivant est un extrait de dso-sample.c. Le nom du symbole est « pow » et on récupère un pointeur de fontion en tant qu’objet. Comme on connait l’interface de pow(3), il nous suffit de définir la fonction en tant que type : pow_fn_t.

/* extrait de dso-sample.c, vérif. des erreurs omise */
typedef double (*pow_fn_t)(double x, double y);
pow_fn_t pow_fn;

/* récupérer la fonction pow(3) de libm.so */
apr_dso_sym(
    (apr_dso_handle_sym_t*)&pow_fn,
    dso_h, "pow");

/* appeler pow(3) */
printf("%d ^ %d = %f\n", 2, 2, pow_fn(2, 2));

Si votre programme a des plugins, vous devrez définir des noms symboliques ainsi que leurs interfaces. Par la suite, les développeurs devront s’appuyer sur ces déclarations. Enfin, on appelle apr_dso_unload() pour libérer le module. Cela diminue ainsi la consommation mémoire.

10. Options de la ligne de commande

Pour les outils en ligne de commande (CLI, Command Line Interface), les options qu’on donne en ligne de commandes sont souvent utilisées. La librairie libapr met des fonctions à disposition qui facilitent grandement la gestion des options fournies en ligne de commande. Voici un extrat de getopt-sample.c.

/* extrait de getopt-sample.c */
static const apr_getopt_option_t opt_option[] = {
    /* énumération comme suit :
     * {opt. longue}, {opt. courte},
     * {flag "argument qui suit"}, {description} :
     */

    /* -i nomfichier or --in nomfichier : */
    { "in", 'i', TRUE, "fichier entrant" },

    /* -o nomfichier or --out nomfichier : */
    { "out", 'o', TRUE, "fichier sortant" },

    /* -h or --help : */
    { "help", 'h', FALSE, "voir l'aide" },

    /* sentinelle de fin : */
    { NULL, 0, 0, NULL },
};

En premier lieu, il faut fournir un tableau d’éléments apr_getopt_option_t. On l’appelle (ici) option-list. Chaque élément a quatre variables :

1. une option longue ;
2. une option courte ;
3. un flag « argument qui suit », pour préciser si cette option nécessite un argument qui doit la suivre ;
4. une description.

Par exemple, pour l’option « help » :

• Une option longue : ‘–help’ :
• Une option courte : ‘-h’.

Les options courtes sont obligatoires et les options longues sont optionnelles. On peut tout à fait mettre NULL pour une option longue. La troisième variable précise si un argument supplémentaire doit suivre cette option. Par exemple si une option de ligne de commande fonctionne ainsi  ‘–in nomfichier’, c’est à dire qu’il faut obligatoirement préciser un nom de fichier, il faut mettre ce flag à vrai (TRUE). Ainsi, si le programme est exécuté et qu’on donne cette option sans donner un argument, par exemple ‘./a.out -in’, une erreur est levée.
Enfin, le tableau de la liste des options doit se terminer par une sentinelle vide qui précise que la liste est finie (voir l’exemple précédent).
Pour parcourir les options fournies dans la ligne de commande, if faut tout d’abord initialiser le parser en appelant ‘apr_getopt_init()’ (pour initialiser un objet apr_getopt_t) puis faire une boucle en s’aidant du tableau des options. Ensuite, on appelle en boucle apr_getopt_long() tant qu’il renvoie APR_SUCCESS. Voici un extrait de getopt-sample.c :

/* extrait de getopt-sample.c */
/* initialiser apr_getopt_t */
apr_getopt_t *opt;
apr_getopt_init(&opt, mp, argc, argv);
/* parcourir toutes les options via opt_option[] */
while ((rv = apr_getopt_long(opt,opt_option,
                             &optch,
                             &optarg)) == APR_SUCCESS) {
...etc.

Dans la boucle, apr_getopt_long() enumère les options passées en ligne de commande une par une. Si l’option trouvée fait partie de la liste des options, apr_getopt_long() renvoie APR_SUCCESS et initialise la valeur de optch en conséquence. Si l’option a un argument supplémentaire apr_getopt_long() le lit et initialise la valeur de optarg.

Voyons un exemple concret. Imaginons que vous lanciez le programme en y ajoutant une option et une valeur associée : ‘./getopt-sample -h -i foo.txt’. Lors de la première boucle, apr_getopt_long() trouve ‘h’ dans la liste des option. Donc, apr_getopt_long() renvoie APR_SUCCESS et initialise optch avec la valeur ‘h’. Sur la boucle suivante, apr_getopt_long() trouve ‘i’ dans la liste des options, et comme ‘i’ nécessite un argument qui doit le suivre, il y a lecture de l’argument suivant, ‘foo.txt’. Ainsi, apr_getopt_long() renvoie APR_SUCCESS, avec optch qui vaut ‘i’ et optarg qui vaut « foo.txt ». Lors de la boucle suivante, apr_getopt_long() ne trouve plus d’options et renvoie par conséquent APR_EOF.

11. memory map (mmap)

mmap signifie « mapping mémoire ». Ce qui veut dire « mapper » des fichiers en mémoire. mmap est principalement utilisé pour :

• Lire/écrire dans des fichiers le plus rapidement possible ;
• Allouer un espace mémoire consécutif plus gros (gestion spécifique à chaque système d’exploitation) ;
• Partage mémoire entre différents processus.

Pensez au cas où vous voulez lire un fichier en entier en une fois. Dans ce cas il faut faire un buffer, lire du début jusqu’à la fin dans une boucle. Le code ressemblerait à cela :

/* code simpliste pour lire le contenu d'un fichier */
apr_file_t *fp;
apr_file_open(&fp, filename, APR_READ, APR_OS_DEFAULT, mp);
while (1) {
    char buf[1024];
    apr_size_t len = sizeof(buf);
    rv = apr_file_read(fp, buf, &len);
    if (rv != APR_SUCCESS) {
        break;
    }
    /* scan buf */
}
apr_file_close(fp);

On peut faire mieux, avec apr_mmap_t :

/* extrait de mmap-sample.c, vérif. des erreurs omise */
apr_file_open(&fp, filename, APR_READ, APR_OS_DEFAULT, mp);
apr_finfo_t finfo;
apr_file_info_get(&finfo, APR_FINFO_SIZE, fp);
apr_mmap_t *mmap;
apr_mmap_create(&mmap, fp, 0, finfo.size, APR_MMAP_READ, mp);
/* scan mmap->mm */
apr_mmap_delete(mmap);

Si le fichier est suffisamment gros, le code basé sur mmap sera plus rapide.
Plus important encore, mmap aide à éviter la fragmentation mémoire. La plupart des systèmes (qui doivent gérer les allocations mémoire) se trouvent confronté au problème de fragmentation mémoire, mais mmap n’entre pas dans le cadre d’allocation mémoire dans l’espace utilisateur. Malheureusement, sur certains systèmes, mmap est parfois lent et bogué.

On peut utiliser mmap pour modifier des fichiers. On ouvre le fichier avec APR_WRITE, puis on « mmap » le fichier en précisant le flag APR_MMAP_WRITE.

REMARQUE : Il est interdit de « mmap-er » un fichier ouvert avec le flag APR_BUFFERED. Le code suivant renverra toujours l’erreur APR_EBADF :

/* Exemple mmap BOGUE */
apr_file_t *fp;
apr_mmap_t *mm;
apr_file_open(&fp,
    fname,
    APR_READ|APR_BUFFERED,
    APR_OS_DEFAULT, mp);
rv = apr_mmap_create(&mm,
    fp, 0,
    finfo.size,
    APR_MMAP_READ, mp);
/* BOGUE : le résultat sera TOUJOURS :
 * rv==APR_EBADF
 */