1 Apache-Grundlagen. 1.1 Apache

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1 1 Apache-Grundlagen 1.1 Apache Der Apache ist ein freier und kostenloser HTTP (Web-)Server, der inzwischen mit einem Marktanteil von knapp 60% (http://www.netcraft.com/survey/) weltweiter Marktführer auf diesem Gebiet ist und als das Vorzeigeprojekt der Open Source- Gemeinde gilt. Entstanden ist der Apache Anfang 1995, nachdem der Entwickler des seinerzeit populärsten HTTP-Servers NCSA-HTTPD, Rob Mc Cool (der hieß wirklich so) beschlossen hatte, andere Wege zu gehen und die Entwicklung seines bereits weitverbreiteten HTTP-Servers einzustellen. Eine kleine Gruppe von Anwendern begann damit, die Software mittels kleiner Erweiterungen und Fehlerbereinigungen (so genannter Patches) zu erweitern, und formte so nach und nach einen gepatchten Server, woraus im Laufe der Zeit der Name Apache (a patchy server) entstand. Im April 1995 erfolgte die Veröffentlichung der ersten Version (0.6.2), die die Version 1.3 des HTTPd von Rob Mc Cool als Basis benutzte. Am 1. Dezember 1995 erfolgte die Veröffentlichung der Version 1.0 des Apache, die neben einer Reihe von neuen Funktionen (u.a. geändertes Laufzeitverhalten) und Verbesserungen von Grund auf neu geschrieben worden war. In einem Zeitraum von weniger als einem Jahr überholte der Apache den seinerzeit am häufigsten eingesetzten Webserver HTTPd von Rob Mc Cool und ist seitdem unangefochten die am häufigsten eingesetzte Software für Webserver. Das Erfolgsrezept des Apache liegt insbesondere in der außerordentlich guten Dokumentation und in einem modularen Konzept, welches die problemlose Erweiterung des Servers mittels externer Module ermöglicht. Diverse Versionen erscheinen in unregelmäßigen Abständen (momentan aktuell ) und die Verbreitung des Apache erreichte im Mai 2002 ihren vorläufigen Höhepunkt mit einem Verbreitungsgrad von 63%. Die ersten Grundsteine für den Apache 2 wurden im Sommer 1996 gelegt, als die Idee entstand, den Apache um Filter sowie Multithreading-Fähigkeiten zu erweitern. Ein halbes Jahr später entstanden außerdem Pläne für eine plattformunabhängige und vom Betriebssystem losgelöste Bibliothek (heutzutage Apache Portable Runtime), die die elementare Grundlage des Apache 2 liefern sollte. Im Jahr 1999 begannen die ersten Entwicklungen für den Apache 2, die im Januar 2000 dazu führten, dass sich die Entwickler nur noch auf den Apache 2 konzentrierten und die funktionale Weiterentwicklung der alten Version 1.3 stoppten. Nach nunmehr dreijähriger Entwicklungszeit erschien im April 2002 die langersehnte Version des Apache, die genug Neuerungen und Erweiterungen mit sich brachte, um ein ganzes Buch zu füllen (wie Sie sehen können). Momentan (Oktober 2002) gilt die Version als die beste und stabilste Version des Apache. Für die Leser, die bereits Erfahrungen mit der alten Version 1.3.x des Apache haben, folgt nun ein Vergleich zwischen beiden Versionen.

2 18 1 Apache-Grundlagen 1.2 Vergleich Apache 1.3.x vs. 2.x Im April 2002 erreichte die erste Version des Apache 2.0.x einen stabilen Status und wird seitdem erfolgreich unter eingesetzt. Seit diesem Zeitpunkt stehen diverse Versionen zum allgemeinen Einsatz bereit. Leider ist jedoch seitens der Anwender dem Apache 2 bisher zu Unrecht sehr wenig Interesse entgegengebracht worden, nennt im Juli 2002 nur knapp Server, auf denen Apache 2 weltweit eingesetzt wird (Apache 1.3.x: 10 Millionen!). Die renommierten Experten von netcraft.com vermuteten seinerzeit eine fehlende Unterstützung für viele Third-Party Modules, was sicherlich einige Anwender von einer Migration abgehalten hat. Eventuell greift hier auch die alte Systemadministrator-Maxime Never change a running system, aber die Neuerungen, die der Apache 2 bietet, sind derart tiefgehend, dass sie erst bei genauerem Hinsehen deutlich werden. Sicherlich muss man (noch) zugeben, dass sich der Apache 2 (zumindest teilweise) in einem experimentellen Status befindet und nur bedingt auf Produktivsystemen zum Einsatz kommen sollte, aber die dreijährige Entwicklungszeit des Apache 2 hat Früchte getragen, die in der Zukunft sicherlich von einer Vielzahl von Administratoren geerntet werden. Um Sie etwas auf den Geschmack dieser süßen Früchte zu bringen, möchte ich Ihnen im Folgenden kurz die Neuerungen des Apache 2 vorstellen Verschiedene Laufzeitmodelle Ein großer Kritikpunkt des Apache 1.3.x ist das statische Laufzeitmodell und die damit, insbesondere unter Nicht-Unix-Plattformen wie Microsoft Windows, hervorgerufenen Performanceeinbußen gegenüber diversen Konkurrenzprodukten (z.b. IIS). Die dem Apache 1.3.x zugrunde liegende Architektur beruht auf der Tatsache, dass es unter Linux/Unix durch den Befehl fork möglich ist, identische Kopien von bestehenden Prozessen zu erzeugen. Der Apache macht sich dieses Prinzip zu eigen und arbeitet im Gegensatz zu einigen anderen Webservern als so genannter Preforking-Server, d.h., sofort nach dem Start legt der gestartete Hauptprozess eine in der Konfigurationsdatei festgelegte Anzahl an identischen Kopien (auch Kindprozess genannt) seiner selbst an, die auf eingehende Anfragen warten. Der Server kontrolliert die Anzahl der Serverprozesse dynamisch während der Laufzeit und kann diese je nach Auslastung und Anzahl der gleichzeitigen Zugriffe flexibel erhöhen oder auch verringern. Weitere und ausführlichere Informationen sowie ein grafisches Schema des zugrunde liegenden Modells finden Sie in den Erläuterungen zum Laufzeitverhalten des Apache 1.3.x. Die fast drei Jahre dauernde Entwicklung der Version 2 des Apache hatte u.a. die Zielsetzung, Portierungen auf andere Plattformen zu erleichtern und damit eine noch weitere Verbreitung des Apache zu ermöglichen. Deshalb ist die saubere Trennung von plattformspezifischem Code eines der obersten Ziele der Entwickler gewesen, da der Umfang sowie die weitgehende Verbreitung des Apache eine

3 1.2 Vergleich Apache 1.3.x vs. 2.x 19 Portierung auf viele, höchst unterschiedliche Plattformen erforderte. Gleichzeitig sollten Entwickler eine standardisierte Schnittstelle zur Verfügung gestellt bekommen, die ihnen die betriebssystemunabhängige Entwicklung von Erweiterungen für den Apache ermöglicht. Ein Entwickler sollte nicht unbedingt wissen müssen, welche speziellen Gegebenheiten auf einer bestimmten Betriebssystemplattform herrschen und ihm eventuell Probleme bereiten könnten. Er sollte in der Lage sein, unabhängig von dem zugrunde liegenden Betriebssystem allein durch seine bereits vorhandenen Programmierkenntnisse eine Erweiterung für den Apache zu schreiben, die auf eine gemeinsame Bibliothek und Schnittstelle aufsetzt und auf allen Betriebssystemen gleichermaßen und ohne Änderungen funktioniert. Das Ergebnis dieser Überlegungen und Anstrengungen der Entwickler des Apache heißt: Apache Portable Runtime Die Entwickler des Apache 2 haben alle betriebssystem-abhängigen Funktionen in eine gemeinsame und betriebssystemunabhängige Bibliothek namens Apache Portable Runtime (APR) ausgelagert. Durch die Einführung dieser so genannten Apache Portable Runtime (APR), die als Schnittstelle zwischen dem jeweiligen Betriebssystem und dem Kern des Apache 2 fungiert, können die Entwickler auf eine plattformunabhängige Bibliothek zurückgreifen, die ihnen einen standardisierten und betriebssystemunabhängigen Zugriff auf grundlegende Funktionen eines Betriebssystems (u.a. Datei- und Netzwerkfunktionen, Zeit, Speicherverwaltung, Thread- und Prozessverwaltung etc.) zur Verfügung stellt, ohne dass diese sich mit den speziellen Gegeben- und Besonderheiten einer einzelnen Plattform auseinander setzen müssen. Weitere Informationen sowie eine grafisches Schema finden Sie in den Erläuterungen zum Apache 2.x. Einen Überblick über den Stand der Entwicklung der Apache Portable Runtime erhalten Sie unter Multi Processing Modules Eine weitere, sehr wichtige Neuerung im Apache 2.x ist die Einführung von so genannten Multi Processing Modules (MPM), einer speziellen Sorte von Modulen, in die der Teil des Quellcodes ausgelagert worden ist, der für das Laufzeitverhalten verantwortlich ist. Dabei kann der Apache sich spezielle Fähigkeiten des jeweils zugrunde liegenden Betriebssystems zunutze machen und entweder als prozess-basierender oder thread-basierender Server agieren. Auch die Kombination aus beiden Laufzeitverhalten ist in einem so genannten Hybrid-Modus möglich. Die Funktion eines MPM ist die für das jeweils genutzte Betriebssystem optimale Abbildung von eingehenden Clientanfragen auf einfache Ausführungseinheiten (Prozesse oder Threads), die diese Anfragen verarbeiten. Diese Modularisierung eines Teils des Apache bringt somit einen deutlich klarer strukturierten

4 20 1 Apache-Grundlagen Quellcode und ermöglicht die Entwicklung und Verwendung von plattformspezifischen Optimierungen und Erweiterungen, die eine exklusive Nutzung eines MPM auf ein bestimmtes, optimiertes Betriebssystem erzwingen können. Insbesondere auf Nicht-Unix-Betriebssystemen ist somit ein großer Geschwindigkeitsund Performancegewinn möglich, da auf diesen Plattformen nicht mehr versucht wird, das Verhalten des Apache unter Unix nachzuahmen, sondern die Möglichkeiten des jeweiligen Betriebssystems optimal zu nutzen. Gerade unter Microsoft Windows ist mit dem MPM_winnt ein Multi Processing Module verfügbar, welches als stabil und in punkto Stabilität und Geschwindigkeit als echte Alternative zum direkten Konkurrenten, dem Microsoft Internet Information Server, bezeichnet werden kann. Es benutzt native Windows-API-Funktionen und die Verwendung der fehlerbehafteten und schlecht funktionierenden POSIX-Emulation- Layer wird endgültig vermieden. Dadurch erhöht sich ebenfalls die allgemeine (Netzwerk-) Geschwindigkeit des Apache unter Windows. Unter Unix/Linux existieren mehrere MPMs, die alle eine andere Strategie verfolgen, um die eingehenden Clientanfragen zu verarbeiten. Der Administrator hat nun die Qual der Wahl und muss das für seinen Anwendungsbereich passende MPM aussuchen und fest in den Apache kompilieren. Auf die Vor- und Nachteile der einzelnen Multi Processing Modules (MPM) werde ich im Laufe dieses Buches noch näher eingehen Neues Build-System Das Installationssystem des Apache wurde komplett neu entwickelt und basiert nun, wie viele andere Programme auch, auf libtool und autoconf. Dadurch wird die Installation des Apache vereinfacht und der Installation anderer OpenSource- Programme angepasst Multi-Protokoll-Unterstützung Sicherlich ein sehr interessantes Feature des Apache 2 ist, dass dieser die notwendigen Grundfunktionalitäten durch die Apache Portable Runtime bereitstellt, um neben dem HTTP- auch weitere Protokolle zu verarbeiten. Der Apache stellt praktisch ein Framework (Rahmensystem) zur Verfügung und es existieren erste Referenzimplementationen wie mod_echo, mod_pop3 und mod_ftp Neues Apache API Die komplette Programmierschnittstelle (Application Programming Interface) des Apache hat sich sehr stark verändert und bietet nun durch die Apache Portable Runtime ein standardisiertes Framework für den Zugriff auf systemunabhängige Funktionen. Leider funktionieren die für die Version 1.3.x des Apache vorhandenen Module nicht ohne Änderungen unter dem Apache 2!

5 1.2 Vergleich Apache 1.3.x vs. 2.x IPv6 Sofern das dem Server zugrunde liegende Betriebssystem IPv6 unterstützt, unterstützt der Apache 2 den neuen Standard IPv6 vollständig. Weiterhin bleibt selbstverständlich die IPv4-Unterstützung erhalten Ein- und Ausgabefilter Sicherlich ein Killer-Feature ist die Einführung von Filtern, die Daten lesen und verändern können, bevor diese an den Server oder Client gesendet werden. Das Buch beschreibt die Implementation solcher Filter ausführlich und zeigt in mehreren praktischen Beispielen, wie mächtig Filter sein können. Dazu gehört z.b. ein dynamischer PDF-Konvertierungsfilter, der die Daten ins weitverbreitete PDF-Format konvertiert, bevor diese vom Server an den Client gesendet werden. Das Schema verdeutlicht den Sinn und Zweck von Filtern im Apache 2: Abbildung 1.1 Ein- und Ausgabefilter im Apache Mehrsprachige Fehlermeldungen Die durch den Server im Falle eines server- oder clientseitig aufgetretenen Fehlers dargestellten Fehlermeldungen sind nun endlich in mehrsprachigen Varianten (u.a. Englisch, Deutsch, Französisch, Spanisch, Italienisch, Dänisch, Polnisch etc.) verfügbar. Je nach Spracheinstellung des Browsers erhält ein Client direkt die für seine Einstellungen optimierte Variante einer Fehlermeldung.

6 22 1 Apache-Grundlagen Vereinfachte Konfiguration Die Konfiguration des Apache hat sich vereinfacht, da viele funktional ähnliche Anweisungen, die oft vertauscht oder verwechselt wurden, sauber voneinander getrennt worden sind. Insgesamt hat die Anzahl der Konfigurationsanweisungen von knapp 210 auf etwa 300 Stück deutlich zugenommen! Native Windows NT Unicode-Unterstützung Unter Windows NT-basierten Versionen des Windows-Betriebssystems verwendet der Apache 2.0 jetzt utf-8 für alle Dateinamen-Kodierungen. Diese werden direkt auf das zugrunde liegende Unicode-Dateisystem abgebildet, wodurch Mehrsprach-Unterstützung für alle Windows NT-basierten Varianten (Windows 2000, NT, XP) möglich wird. Unter Windows 95, 98 oder ME ist diese nicht verfügbar, so dass hier die lokale Codepage des jeweiligen Rechners für den Zugriff auf das Dateisystem verwendet wird Bibliothek für reguläre Ausdrücke aktualisiert Der Apache 2 beinhaltet die so genannte Perl Compatible Regular Expression-Bibliothek von und verwendet daher bei der Auswertung von regulären Ausdrücken die leistungsfähigere Syntax von Perl Migration Apache 1.x auf 2.x Die Migration vom Apache 1.3.x auf den Apache 2.x ist eine Aufgabe, die nicht zwischen Tagesschau und Wetterkarte bewältigt werden kann. Zahlreiche Änderungen am Design sowie an der Installation und Konfiguration des Servers erfordern eine intensive Auseinandersetzung mit der neuen Version. Konkret haben sich u.a. folgende Änderungen ergeben: Änderungen an der Installation Die Vorbereitung der Installation des Apache basiert inzwischen, wie bei vielen OpenSource-Programmen auch, auf Autoconf und Libtool. Dabei entspricht die Verwendung dieses Systems teilweise dem in der Version 1.3 verwendeten APACI-System, sie ist aber eben nicht identisch. Die wichtigste Neuerung ist die Verfügbarkeit von mehreren Laufzeitmodellen, unter denen der Administrator ein Modell auswählen und fest in den Server einkompilieren muss.

7 1.3 Migration Apache 1.x auf 2.x Änderungen an der Laufzeitkonfiguration Viele Konfigurationsanweisungen wurden aus dem Kernmodul mod_core herausgenommen und sind in der Version 2 des Apache in den verschiedenen Laufzeitmodulen (engl. multi processing modules, MPMs) enthalten. Das Laufzeitverhalten des Apache 1.3.x wird durch ein MPM namens Prefork fast identisch abgebildet. Das Proxymodul wurde überarbeitet und beherrscht jetzt komplett den HTTP/1.1-Standard. Die entsprechenden Anweisungen wurden umbenannt und sind nicht mehr innerhalb eines <Directory proxy:>-abschnitts in der Konfigurationsdatei des Apache enthalten, sondern in einem eigenen <Proxy>-Abschnitt. Eine weitere Neuerung des Apache 2 ist die Behandlung von PATH_INFO (hinter dem tatsächlichen Dateinamen angefügte Pfadangaben), da diese für einige Module geändert worden ist. So akzeptieren Module, die früher als Handler implementiert waren, inzwischen jedoch als (Ausgabe-)-Filter implementiert sind, möglicherweise keine Requests mit PATH_INFO mehr. Filter wie INCLUDES sind direkt im Core-Handler implementiert und weisen deshalb Requests mit PATH_INFO ab. Sie können die AcceptPathInfo-Direktive verwenden, um den Core-Handler zu zwingen, Requests mit PATH_INFO zu akzeptieren, und dadurch die Fähigkeit wiederherstellen, PATH_INFO in Server Side Includes zu benutzen. Die CacheNegotiatedDocs-Anweisung besitzt jetzt als Parameter nur noch an (on) oder aus (off). Ebenso muss eine in der ErrorDocument-Anweisung erstellte Nachricht zu Beginn und zum Abschluss von Anführungszeichen eingeschlossen werden. Endgültig sind außerdem die Anweisungen AccessConfig, ResourceConfig, BindAddress, ServerType und Port entfallen. Äquivalente Funktionalitäten werden u.a. durch die Listen- und Include-Anweisung bereitgestellt. Im Apache 1.3 wurde die Port-Direktive außerdem dazu verwendet, die Portnummer für selbst referenzierende URLs festzulegen. Die neue ServerName-Syntax wurde dahingehend verändert, dass diese sowohl den Hostnamen als auch die Portnummer für selbstreferenzierende URLs akzeptiert. Die Module mod_log_agent und mod_log_referer, welche die Direktiven AgentLog, RefererLog und RefererIgnore bereitgestellt haben, wurden entfernt. Durch Verwendung der Direktive CustomLog aus mod_log_config sind die Agent- und Refererlogs auch weiterhin verfügbar. Die Direktiven AddModule und ClearModuleList sind entfallen. Diese Direktiven wurden benutzt, um sicherzustellen, dass die Module in der richtigen Reihenfolge aktiviert werden können. Die neue Apache 2.0 API erlaubt es Modulen, ihre Reihenfolge explizit anzugeben, und macht diese Direktiven damit überflüssig. Die Direktive FancyIndexing wurde entfernt und ist in ähnlicher Form mit der Option FancyIndexing der Direktive IndexOptions verfügbar.

8 24 1 Apache-Grundlagen Weitere Änderungen Die httpd-kommandozeilenoption -S, die dazu verwendet wurde, die Virtual- Host-Konfiguration auszugeben, wurde durch -t -D DUMP_VHOSTS ersetzt. Allgemein hat sich die Syntax einiger Anweisungen verändert bzw. ist aufgrund zahlreicher Anregungen und Vorschläge der Benutzer des Apache angepasst worden. Das Modul mod_auth_digest, das im Apache 1.3 experimentellen Status hatte, ist nun ein Standardmodul. Ebenso wurde das Modul mod_mmap_static durch das Modul mod_file_cache ersetzt. Die Distribution wurde komplett reorganisiert und enthält kein unabhängiges src-verzeichnis mehr. Statt dessen wurden die Quellcodes logisch unterhalb des Hauptverzeichnisses der Distribution angeordnet. Die Installationen des kompilierten Servers sollten in ein separates Verzeichnis erfolgen Module von Drittanbietern Aufgrund der tiefgreifenden Änderungen an der Programmierschnittstelle des Apache funktionieren für den Apache 1.3.x entwickelte Module nicht ohne Modifikationen mit der Version 2.x des Apache. Die Kernmodule des Apache sind soweit für die Version 2 verfügbar und auch für einige Drittanbietermodule gibt es bereits dedizierte Versionen für die neue Version des Apache. Leider sind viele Module von Drittanbietern momentan (Oktober 2002) noch nicht für den Apache 2 verfügbar bzw. befinden sich zurzeit noch in der Entwicklung Fazit Kurz und schmerzlos: Vergewissern Sie sich, dass die von Ihnen verwendeten Module auch für den Apache 2 verfügbar sind, erstellen Sie ein Backup Ihrer vorhandenen Daten installieren Sie den Apache in der Version 2 komplett neu! Benutzen Sie dazu kein Produktivsystem, sondern einen Entwicklungsserver oder verwenden Sie für den Apache 2 einen separaten Bereich auf dem Server mit eigener Portnummer (z.b. 8080). Vergewissern Sie sich außerdem, dass das von Ihnen verwendete Laufzeitverhalten (MPM) für Ihr Betriebssystem als stabil gekennzeichnet ist (siehe und lesen Sie dieses Buch :-)

9 1.4 Funktionsweise des Apache Funktionsweise des Apache Apache 1.3.x Die dem Apache 1.3.x zugrunde liegende Architektur beruht auf der Tatsache, dass es unter Linux/Unix durch den Befehl fork möglich ist, identische Kopien von bestehenden Prozessen zu erzeugen. Die Manpage von fork lehrt uns dazu nach Eingabe von man 2 fork Folgendes: BEZEICHNUNG fork, vfork erzeugt einen Kindprozess SYNTAX #include <unistd.h> pid_t fork(void); pid_t vfork(void); DESCRIPTION fork erzeugt einen Kindprozess, der sich vom Vaterprozess nur durch die PID und PPID unterscheidet und darin, dass die Verwendung von Ressourcen auf 0 gesetzt ist. File locks und noch ausstehende Signale werden nicht vererbt. Unter Linux ist fork unter Benutzung von copy-on-write-seiten implementiert, so dass der einzige Nachteil von fork die Zeit und der Speicher ist, der benötigt wird, um den die Page-Tables des Vaterprozesses zu kopieren und einen Task-Record für den Kindprozess anzulegen. Der Apache macht sich dieses Prinzip zu eigen und arbeitet im Gegensatz zu einigen anderen Webservern als so genannter Preforking-Server, d.h. sofort nach dem Start legt der gestartete Hauptprozess (Vaterprozess) eine in der Konfigurationsdatei festgelegte Anzahl an identischen Kopien (auch Kindprozess genannt) seiner selbst an, die auf eingehende Anfragen warten. Dabei gibt die Konfigurationsanweisung StartServers die Anzahl der zu startenden Kindprozesse an, wobei der Standardwert bei fünf liegt. Der Server kontrolliert die Anzahl der Serverprozesse dynamisch während der Laufzeit und kann diese je nach Auslastung und Anzahl der gleichzeitigen Zugriffe flexibel erhöhen oder auch verringern. Es stehen dafür die Konfigurationsoptionen MinSpareServers und MaxSpareServers bereit, die die Anzahl der leer laufenden Prozesse kontrollieren. Damit wird versucht, immer eine gewisse Anzahl von Prozessen, definiert durch die Option MinSpareServers, in Reserve zu haben, um auch auf eine plötzlich eintretende, sehr hohe Anzahl von gleichzeitigen Clientanfragen reagieren zu können, ohne dass der Server unter dieser unerwarteten Last zusammenbricht. Interessanterweise verarbeitet der Server selber nie direkt die Anfragen der Clients, sondern gibt diese nur an die Kindprozesse ab, die die weitere Be- und Verarbeitung der Anfragen übernehmen. Der Hauptserverprozess ist durch diese Konstruktion geschützt, da er niemals direkten Kontakt mit einem Client hat. Da-

10 26 1 Apache-Grundlagen durch kann der Hauptprozess, der unter der Kennung des root-benutzers läuft, ungestört wichtige Funktionen wie das Einlesen und Auswerten der Konfigurationsdateien oder das Schreiben von Logdateien übernehmen. Zusätzlich verwaltet der Hauptprozess die Anzahl der Kindprozesse, die unter der Kennung eines unprivilegierten Systembenutzers (z.b. nobody) laufen. Falls einer dieser Kindprozesse unerwartet beendet wird oder es zu einem ernsthaften Fehlverhalten kommt, startet der Hauptserverprozess den Kindprozess automatisch neu. Außerdem kann ein Kindprozess nach einer gewissen Zeit automatisch beendet und neugestartet werden, wenn dieser eine konfigurierbare Anzahl von Anfragen bewältigt hat. Dadurch wird verhindert, dass im Laufe der Zeit etwa durch ein Fehlverhalten eines Kindprozesses, das beispielsweise durch einen Programmierfehler in einem externen Modul verursacht worden ist, ein nicht freigegebener Speicherbereich entsteht und womöglich weiter anwächst, der die Stabilität und die Funktion des gesamten Servers beeinträchtigen kann. Der Vorteil dieser Funktionsweise liegt darin, dass das Fehlverhalten eines einzelnen Kindprozesses die Stabilität des gesamten Servers nicht beeinträchtigen kann. Der Nachteil dabei ist allerdings eine verminderte Geschwindigkeit bei der Beantwortung von eingehenden Clientanfragen, da für jeden Kindprozess auch Prozessorzeit durch das Betriebssystem zur Verfügung gestellt werden muss, und die kaum mögliche Kommunikation sowie Daten- und Informationsteilung der einzelnen Kindprozesse untereinander. Die nachfolgende Grafik verdeutlicht die Funktionsweise nochmals: Abbildung 1.2 Struktur des Laufzeitverhaltens des Apache 1.3.x

11 1.4 Funktionsweise des Apache 27 Im krassen Gegensatz zu Linux/Unix ist es unter Windows hingegen nicht möglich, laufende Prozesse zu kopieren. Mit der Portierung auf die Windows-Plattform ergab sich nun bei Erscheinen der Version 1.3.x das Problem, dass die oben beschriebene Preforking-Methode überhaupt nicht mehr möglich war. Infolgedessen war es nötig, das gesamte Laufzeitverhalten für die Windows-Plattform grundlegend zu ändern. Deshalb erzeugte man zwei Prozesse, einen zur reinen Beantwortung der Clientanfragen sowie einen zur Überwachung des anderen Prozesses. Falls nötig, konnte dieser überwachende Prozess den anderen neu starten (z.b. infolge eines Absturzes). Innerhalb des Prozesses, der die Anfragen der Clients beantwortete, liefen mehrere Threads, die je nach Beanspruchung des Servers neu erzeugt oder auch wieder entfernt werden konnten. Die Entwickler versuchten so, das unter Unix/Linux erfolgreich verwendete Preforking-Prinzip unter Windows abzubilden, was nur teilweise gelang. Die verschiedenen Laufzeitverhalten (Prozesse unter Linux/Unix, Threads unter Windows) erforderten zusätzlich große Änderungen im Quelltext des Apache und es war nötig, innerhalb des Quellcodes des Apache betriebssystem- und laufzeitspezifische Unterscheidungen (im Quellcode gekennzeichnet durch C typische ifdef-anweisungen) zwischen den beiden Versionen für die unterschiedlichen Plattformen vorzunehmen. Die Pflege des Quellcodes wurde für die Entwickler zusehends schwieriger, da der gesamte Quellcode unübersichtlicher wurde Apache 2.x Die fast drei Jahre dauernde Entwicklung der Version 2 des Apache hatte u.a. die Zielsetzung, Portierungen auf andere Plattformen zu erleichtern und damit eine noch weitere Verbreitung des Apache zu ermöglichen. Deshalb ist die saubere Trennung von plattformspezifischem Code eines der obersten Ziele der Entwickler gewesen, da der Umfang sowie die weitgehende Verbreitung des Apache eine Portierung auf viele, höchst unterschiedliche Plattformen erforderte. Gleichzeitig sollten Entwickler eine standardisierte Schnittstelle zur Verfügung gestellt bekommen, die ihnen die betriebssystemunabhängige Entwicklung von Erweiterungen für den Apache ermöglicht. Ein Entwickler sollte nicht unbedingt wissen müssen, welche speziellen Gegebenheiten auf einer bestimmten Betriebssystemplattform herrschen und ihm eventuell Probleme bereiten könnten. Er sollte in der Lage sein, unabhängig von dem zugrunde liegenden Betriebssystem allein durch seine bereits vorhandenen Programmierkenntnisse eine Erweiterung für den Apache zu schreiben, die auf eine gemeinsame Bibliothek und Schnittstelle aufsetzt und auf allen Betriebssystemen gleichermaßen und ohne Änderungen funktioniert. Das Ergebnis dieser Überlegungen und Anstrengungen der Entwickler des Apache heißt:

12 28 1 Apache-Grundlagen Apache Portable Runtime Da der Apache inzwischen für eine Vielzahl von Plattformen (z.b. Unix/Linux und Windows) verfügbar ist und sogar auf Plattformen wie BeOS, Mac OS X oder Sony Playstation 2 (http://www.phi-web.co.uk/ps2-apache/) gewohnt stabil läuft, sind tiefgreifende und plattformspezifische Anpassungen notwendig gewesen, die den Quellcode des Apache zusätzlich aufblähten. Das Problem dabei ist, dass die meisten Betriebssysteme ähnliche oder sogar dieselben Funktionen für Netzwerkoperationen, Speicherverwaltung, Interprozesskommunikation usw. bereitstellen, diese aber meist höchst unterschiedlich implementieren. Dies hat zur Folge, dass augenscheinlich zwar dieselben Funktionsmerkmale verfügbar sind, sich aber von der programmiertechnischen Seite her Konzepte und Lösungen zwischen den einzelnen Betriebssystemen nicht ohne Änderungen übertragen lassen. Sogar innerhalb von gleichartigen Betriebssystemen (z.b. verschiedene Unix-Derivate) bzw. Betriebssystemen mit gleichem Ursprung unterscheiden sich die vorhandenen Programmierfunktionen und -schnittstellen teilweise erheblich, was zu Inkompatibilitäten zwischen den unterschiedlichen Herstellern und Versionen führt. Frühere Versionen des Apache mussten mit diesem Zustand zurechtkommen und die unterschiedlichen Gegebenheiten der Betriebssysteme durch spezielle und an eine Plattform gebundene Lösungen umgehen. Es entstand plattformspezifiischer Quellcode, der den ohnehin recht umfangreichen Quellcods des Apache unnötig aufblähte und die Pflege des Quellcodes zusehends erschwerte. Diese Problematik wurde von den Entwicklern des Apache 2 aufgegriffen und gelöst, in dem sie alle betriebssystem-abhängigen Funktionen in eine gemeinsame und betriebssystemunabhängige Bibliothek namens Apache Portable Runtime (APR) ausgelagert haben. Durch die Einführung der Apache Portable Runtime (APR), einer Schnittstelle zwischen dem jeweiligen Betriebssystem und dem Kern des Apache 2, existiert für Entwickler nun eine plattformunabhängige Bibliothek, die ihnen einen standardisierten und betriebssystemunabhängigen Zugriff auf grundlegende Funktionen eines Betriebssystems (u.a. Datei- und Netzwerkfunktionen, Zeit, Speicherverwaltung, Thread- und Prozessverwaltung etc.) zur Verfügung stellt, ohne dass diese sich mit den speziellen Gegeben- und Besonderheiten einer einzelnen Plattform auseinander setzen müssen. Der Quellcode des Apache und der Module wird wesentlich klarer strukturiert. Plattformspezifische Änderungen können in der Apache Portable Runtime vorgenommen werden und beeinflussen oder stören nicht mehr die Funktionalität auf anderen Plattformen. Zusätzlich benutzt der Apache in der neuen Version die so genannten POSIX-Schnittstellen (POSIX Portable Operating System Interface for UniX) Schnittstellen nicht mehr, da aufgrund schlecht oder fehlerhaft implementierter POSIX Bibliotheken, die Software auf Nicht- Unix-Betriebssystemen nicht sonderlich performant war. Ferner greift er nicht mehr direkt auf das zugrunde liegende Betriebssystem zu, sondern benutzt vielmehr die durch die API (Application Programming Interface, eine Art Programmierschnittstelle) des APR (Apache Portable Runtime) zur Verfügung stehenden,

13 1.4 Funktionsweise des Apache 29 standardisierten und plattformunabhängigen Funktionen wie folgende Darstellung verdeutlicht: Abbildung 1.3 Zusammenspiel zwischen APR und Betriebssystem aus Sicht eines Entwicklers Die Version 1.0 des APR stellt dabei alle Funktionen bereit, die zum Betrieb des Apache 2.0 benötigt werden und ist intern in zwei Kernbibliotheken, die Apache Portable Runtime (APR) sowie die Apache Portable Runtime-Utils (APR-Utils) aufgeteilt. Darüber hinaus ist geplant, die Apache Portable Runtime unabhängig vom Apache weiterzuentwickeln und als freie Bibliothek für plattformunabhängige Softwareentwicklung zu veröffentlichen. Einen Überblick über den Stand der Entwicklung der Apache Portable Runtime erhalten Sie, ebenso wie weitere Unterstützung und diverse Programmierbeispiele, unter Multi Processing Modules Eine weitere, sehr wichtige Neuerung im Apache 2.x ist die Einführung von so genannten Multi Processing Modules (MPM), einer speziellen Sorte von Modulen, in die der Teil des Quellcodes ausgelagert worden ist, der für das Laufzeitverhalten verantwortlich ist. Dabei kann der Apache sich spezielle Fähigkeiten des jeweils zugrundeliegenden Betriebssystems zu nutze machen und entweder als prozess-basierender oder thread-basierender Server agieren. Auch die Kombination aus beiden Laufzeitverhalten ist in einem so genannten Hybrid-Modus möglich.

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