Теория информационных систем. Страница 28.

Сборка при загрузке замедляет процесс загрузки программы (впрочем, для современных процессоров это замедление вряд ли имеет большое значение), но упрощает, с одной стороны, разделение кода, а с другой стороны — разработку программ. Действительно, из классического цикла внесения изменения в программу: редактирование текста — перекомпиляция — пересборка — перезагрузка (программы, не обязательно всей системы) выпадает целая фаза. В случае большой программы это может быть длительная фаза. В случае Novell Netware решающим оказывается первое преимущество (рис. 3.14), в случае систем реального времени одинаково важны оба.

В большинстве современных ОС, в действительности, сборка в момент загрузки происходит не из объектных модулей, а из предварительно собранных разделяемых библиотек. Такие библиотеки отличаются от обсуждавшихся в разд.Во-первых, тем, что из них невозможно извлечь отдельный модуль: все межмодульные ссылки внутри такой библиотеки разрешены, и ее необходимо всегда загружать как целое; и, во-вторых, тем, что список символов, экспортируемых такой библиотекой, не является объединением списков экспорта составляющих ее объектных модулей. При сборке такой библиотеки необходимо указать, какие из символов будут экспортироваться. Некоторые редакторы связей позволяют на этом этапе создавать дополнительные символы.

Динамические библиотеки

В Windows и OS/2 используется именно такой способ загрузки. Исполняемый модуль в этих системах содержит ссылки на другие модули, называемые DLL (Dynamically Loadable Library, динамически загружаемая библиотека). Фактически, каждый модуль в этих системах обязан содержать хотя бы одну ссылку на DLL, потому что интерфейс к системным вызовам в этих ОС также реализован в виде DLL.

DLL представляют собой библиотеки в том смысле, что обычно они собираются из нескольких объектных модулей. Но, в отличие от архивных библиотек, из DLL нельзя извлечь отдельный модуль, при присоединении библиотеки к программе она присоединяется и загружается целиком.

Главное достоинство DLL состоит в том, что модуль (как основной, так и библиотечный), по собственному желанию, может выбирать различные библиотеки, подгружая их уже после своей собственной загрузки. При этом нет даже строгого ограничения на совместимость этих библиотек по вызовам (две библиотеки совместимы по вызовам, если они имеют одинаковые точки входа с одинаковой семантикой): загрузчик предоставляет возможность просмотреть список глобальных символов, определенных в библиотеке и получить указатель на каждый символ, обратившись к нему по имени' (впрочем, количество и типы параметров или тип переменной, а тем более их семантику, загрузчик не сообщает — эту информацию надо получать из других источников, например из списка зарегистрированных в системе объектов СОМ).

Особенно удобна возможность вызывать любую функцию по имени при обращении к внешним модулям из интерпретируемых языков. В примере 3.9 для подключения внешних библиотек (в данном случае это стандартная библиотека RexxUtil и библиотека доступа к сетевым сервисам rxSock) применяются две процедуры: сначала RxFuncAdd с тремя параметрами: имя символа REXX, который будет использоваться для обращения к вызываемой функции, имя DLL и имя символа в этой DLL, а потом специальная функция, предоставляемая модулем (sysLoadFunc и sockLoadFunc соответственно), которая регистрирует в интерпретаторе REXX остальные функции модуля.

При сборке DLL из нескольких объектных модулей программист должен предоставить DEF-файл (пример 3.10). В этом файле содержится перечисление символов, экспортируемых библиотекой (в отличие от обычных, "архивных" библиотек, набор этих символов не обязательно равен объединению наборов экспортных символов всех включенных в библиотеку объектов), а также некоторые другие параметры. Например, можно указать, что DLL имеет функции инициализации и терминации. Эти функции могут запускаться как при первой загрузке библиотеки (INITGLOBAL), так и при подключении библиотеки очередной программой (INITINSTANCE). Можно также управлять разделением сегмента данных DLL — применять общий сегмент данных для всех программ, использующих библиотеку, или создавать свою копию для каждой программы.

DLL являются удобным средством разделения кода и создания отдельно загружаемых программных модулей, но их использование сопряжено с определенной проблемой, которая будет подробнее объясняться в разд. Разделяемые библиотеки. Забегая вперед, скажем, что концепция разделяемых DLL наиболее естественна в системах, где веб задачи используют единое адресное пространство — но при этом ошибка в любой из программ может привести к порче данных или кода другой задачи. Стандартный же способ борьбы с этой проблемой — выделение каждому процессу своего адресного пространства — значительно усложняет разделение кода.

Другая проблема, обусловленная широким использованием разделяемого кода, состоит в слежении за версией этого кода. Действительно, представим себе жизненную ситуацию: в системе одновременно загружены тридцать программ, использующие библиотеку LIBC.DLL. При этом десять из них разрабатывались и тестировались с версией 1.0 этой библиотеки, пять — с версией 1.5 и пятнадцать — с версией 1.5а. Понятно, что рассчитывать на устойчивую работу всех тридцати программ можно только при условии, что все три версии библиотеки полностью совместимы снизу вверх не только по набору вызовов и их параметров, но и по точной семантике каждого из этих вызовов. Последнее требование иногда формулируют как bug-for-bug compatibility (корректно перевести это словосочетание можно так: полная совместимость не только по спецификациям, но и по отклонениям от них).

Казалось бы, исправление ошибок должно лишь улучшать работу программ, использующих исправленный код. На практике же бывают ситуации, когда код основной программы содержит собственные обходные пути, компенсирующие ошибки в библиотеке. Эти обходы могут быть как внесены сознательно (когда поставщик библиотеки исправит, еще неизвестно, а программа нужна сейчас), так и получиться сами собой (арифметический знак, перепутанный четное число раз и т. д.). В этих случаях исправление ошибки может привести к труднопредсказуемым последствиям. Нельзя также забывать и о возможности внесения новых ошибок при исправлении старых, поэтому при разработке и эксплуатации сложных программных систем, необходимо тщательно следить за тем, что именно и где изменилось, а не просто фиксировать ошибки.

Требование "совместимости с точностью до ошибок" — это лишь полемически заостренная формулировка требования контролируемости поведения кода. Из вышеприведенных соображений понятно, что нарушения такой контролируемости представляют собой проблему, которая, не будучи так или иначе разрешена, может серьезно усложнить работу администраторов системы и приложений.