systemd

markyang92·2021년 5월 4일

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systemd의 on-demand Start-up

systemd의 가장 큰 특징은 유닛이 반드시 필요할 때까지 스타트업을 '지연'하는 능력이다.

1. 서비스 시작, Unit A가 필요한 자원 체크
2. systemd가 자원 체크용 Unit B 활성화
3. systemd가 자원을 모니터링하고, 다른 입력에 대한 자원 차단 및 버퍼링
4. Unit A를 활성화하고 자원 사용케 한다.

보조 유닛으로 부팅 최적화

보조 유닛으로 부팅 최적화: 주문식(on-demand) 스타트업과 유사하다.
- 다른 점: systemd가 보조 유닛을 활성화하자마자 곧 서비스 유닛을 시작한다.

syslog와 dbus는 부팅 타임 서비스 유닛이며, 시간이 상당히 오래 걸리고 다른 많은 유닛들이 이 유닛을 의존한다.
systemd는 유닛의 필수적인 자원(e.g. 소켓 유닛)을 매우 빠르게 제공할 수 있다.
- 필수적인 유닛뿐만 아니라 필수적인 자원에 의존하는 어떤 유닛이라도 즉시 활성화 시킬 수 있다.
- 필수 유닛이 준비가 되면 자원을 통제한다.

아래는 전통적인 시스템
- 부팅 시간표에서 서비스 E는 필수적인 자원 R을 제공한다.
- 서비스 A,B,C는 이 자원 R에 의존하고, 서비스 E가 시작될 때까지 기다려야한다.
- 부팅할 때, 서비스 C를 시작하기까지 상당 시간을 소비한다.

아래는 systemd 부팅 설정 을 보여주고있다.
- 유닛 R은 유닛 E가 제공하는 자원이다.
- systemd는 유닛 E가 시작하는 동안 유닛 R을 위한 인터페이스를 제공할 수 있기 때문에 유닛 A,B,C,E는 모두 동시에 시작될 수 있다.
- 유닛 E는 준비가 되면 유닛 R을 인계 받는다.
- 이는, 유닛 A,B,C는 이들이 스타트업을 마치기 전에 유닛 R에 접속할 필요가 없다는 것이다.
- 병렬적으로 실행되기 때문에, 시스템이 잠시 느려질 수 있다.

중요한 점은 이 경우에 주문형 유닛 스타트업을 생성하고 있지 않더라도 주문형 스타트업과 같은 기능을 사용하게 될 것이라는 점이다. 보편적이고 실질적인 예를 원한다면, systemd를 실행하는 머신에서 syslog, D-Bus 설정 유닛을 보면된다.

소켓 유닛과 서비스에 대한 예

1. `echo.socket`

/etc/systemd/system/echo.socket
- 이 서비스의 기본 개념은 '네트워크 클라이언트'가 이 서비스에 연결했을 때, 서비스는 클라이언트가 보내는 모든 내용을 반복한다는 것이다.
- 유닛은 'TCP Port 22222' 를 듣게된다.
- 우리는 이것을 서비스라고 부를 것이고, 소켓 유닛으로 시작할 것이다.

이 서비스를 active 시키고, Port 22222에 대한 접속이 오면, echo@x.service 인스턴스들이 만들어진다.

2. 인스턴스와 hand-off

echo@.service 유닛은 동시에 여러 개의 인스턴스를 지원하기 때문에 이름에 '@'가 들어간다.
echo.socket의 [Socket]섹션의 Accept=yes 때문에, 서비스 유닛은 반드시 다수의 인스턴스를 지원해야한다.
- 이 옵션은 포트를 읽고 유입되는 연결을 수용하고, 그 유입된 연결을 서비스 유닛으로 전송하도록 systemd에 지시한다.
- 이 때, 개별적인 인스턴스를 갖게 된다.
- 각 인스턴스는 해당 연결로부터 데이터를 읽지만, 데이터가 네트워크 연결로부터 유입되고 있다는 것을 반드시 알아야 할 필요는 없다.
- 서비스 유닛이 연결을 'Accept'하는 것에 관한 모든 작업을 할 수는 있지만, 만약 그렇게 하면 서비스 이름에 '@'를 넣지 않고, 소켓을 완벽하게 제어할 것이다. 그리고 systemd는 서비스를 유닛이 종료될 때까지 네트워크 포트를 다시 들으려는 시도를 하지 않을 것이다.

systemd의 Sys V 호환성

systemd는 System V 호환 init 스크립트를 통해, 더 완벽한 서비스 추적 작업을 시도한다.
- System V 호환성 스크립트를 통해 systemd를 돌리는 모드는 여전히 순차적으로 init 스크립트를 실행

systemd는 runlevel<N>.target을 활성화 시킨다.
/etc/rc<N>.d의 각 심볼릭 링크에 대하여 systemd는 /etc/init.d의 스크립트를 확인한다.
/etc/rc<N>.d
/etc/rc5.d/의 sym link들. /etc/init.d에 연결되어 있다.
systemd는 스크립트 명과 서비스 유닛을 결부 시킨다.
3.1. 예: /etc/init.d/foo는 foo.service가 될 것이다.
systemd는 서비스 유닛을 활성화시키고 rc<N>.d의 이름을 근거로 start나 stop을 인수로하여 스크립트를 실행한다.
systemd는 스크립트의 프로세스들을 서비스 유닛과 연결시키려는 시도를한다.

systemd 종류

systemd --system (default)
systemd --user

로 분류할 수 있음

systemd (system)

systemd
- 부팅 시, init system(PID 1)

systemd --user

systemd --user 프로세스
user가 login할 때 pam_systemd 모듈이 systemd --user 인스턴스를 launch

$USER: dhyang, PID: 1068, /lib/systemd/systemd --user

systemd user instance는 User Service를 관리한다.
systemd user instance는 per user target으로 하는 default.target으로 bring up
- 다른 유닛은 systemctl --user로 manually 컨트롤할 수 있다.

주의!!
1. systemd --user 인스턴스는 per-user process이지 per-session 프로세스는 아니다!
2. systemd --user는 systemd --system프로세스와 별도의 프로세스이다.
2-1. User unit은 system unit이나 다른 user의 unit을 참조/depend on (X)

Unit 파일

Unit파일은 XDG 데스크톱 엔트리 사양에서 유래되었다. (.desktop 파일들의 경우 MS에서는 .ini 파일과 유사하다.)
대괄호 ([ ])로 섹션 이름들을 넣고 각 섹션에 변수와 값(옵션)을 할당하게 되어 있다.
(fedora 기준)/usr/lib/systemd/system의 유닛 파일 /media.mount를 보면 /media tmpfs 파일 시스템을 나타낸다.
- 이는 이동식 미디어를 마운트하는 '컨테이너 디렉토리'이다.

[Unit]
Description=Media Directory
Before=local-fs.target

[Mount]
What=tmpfs
Where=/media
Type=tmpfs
Options=mode=755,nosuid,nodev,noexec

systemd 위치

system unit dir(전역)

systemd의 system unit directory는 systemd의 전역 설정에 관련된 파일들이 존재하는 곳
- 건드리지 않는편이 좋다.
/usr/lib/systemd/system

system configure dir(지역)

systemd의 system configure directory는 systemd의 지역 설정에 관련된 파일들이 존재
- 이 곳을 수정하는 편이 낫다.
/etc/systemd/system

systemd --system 관련 위치

systemd location	description
`/usr/`lib`/systemd/system`	system unit directory. systemd의 전역 설정에 관련된 파일 존재
`/usr/`lib`/systemd/user`	설치된 패키지 소속 Unit
`/`etc`/systemd/system`	system configure directory. systemd의 지역 설정에 관련 파일 존재
`/`etc`/systemd/user`	system administrator에 의해 설치된 system-wide user unit
`/`etc`/systemd/system/<service,timer>`	여기에 제작한 service, timer를 둬야 systemd --system이 알아먹음

systemd --user 관련 위치

systemd location	description
`~/.local/share/systemd/user`	home direcoty에서 속하여 설치된 패키지
`~/.config/systemd/user`	systemd --user의 Unit

systemd-[Component]

/etc/systemd/에 존재한다.
- 그냥 이런게 있다고 생각하자

systemd	Description	필수 유무
systemd	init daemon (PID: 1)	O
systemd-journald	다른 대몬프로세스들 출력(syslog, 표준 출력, 표준 에러 출력), 로그 저장 대몬	O
systemd-logind	사용자 로그인, 세션 등 관리 대몬	O
systemd-udevd	장치 관리자 대몬	O
systemd-networkd	네트워크 관리 대몬, DHCP 및 Virtual LAN 설정 가능	X
systemd-resolved	DNS 해석 대몬	X
systemd-timesyncd	NTP로 컴퓨터 시간 동기화 대몬	X
systemd-boot	UEFI 부트로더	X

systemd-resolved

DNS 해석 대몬
사용법은 DNS 구조 글 참고

systemd 설정

system, user 別 서비스,타이머

systemd --system, root로 소유 및 실행할 서비스/타이머 위치
- /etc/systemd/system/<SERVICE>.service
- /etc/systemd/system/<TIMER>.timer
systemd --user, $USER로 소유 및 실행할 서비스/타이머의 위치
- /home/$USER/.config/systemd/user/<SERVICE>.service
- /home/$USER/.config/systemd/user/<TIMER>.timer

Environment variables

systemd --user는 ~/.bashrc 같은 환경 변수를 inherit 하지 않는다.
systemd --user 인스턴스에 대한 다양한 방법의 환경 변수 셋팅 법이 있다.

$HOME/.config/environment.d/ 디렉토리에 NAME=VAL form으로 작성한다. environment.d 참고
모든 유저 유닛에게 영향을 미치는 /etc/systemd/user.conf 파일에 DefaultEnvironment 옵션을 사용한다.
/etc/systemd/system/user@.service.d/에 config file(.conf, e.g local.conf)을 추가한다.

# ====== /etc/systemd/system/user@.service.d/local.conf ====== #
[Service]
Environment="PATH=/usr/lib/ccache/bin:/usr/local/bin:/usr/bin:/bin"
Environment="EDITOR=nano -c"
Environment="BROWSER=firefox"
Environment="NO_AT_BRIDGE=1"

$ systemctl --user set-environment, $ systemctl --user import-environment명령
running 중이 아닌, 앞으로 실행할 유저 유닛에게 환경 변수 설정
$ dbus-update-activation-environment -systemd --all
5-1. dbug에 의해 제공된다.
5-2. $ systemctl --user import-environment과 같은 효과를 가지면서, D-BUS에게도 영향을 미친다.
5-3. 이 명령을 shell initialization file의 끝에 추가하면된다.
$ systemctl --user show-environment로 현재 설정된 환경 변수를 볼 수 있다.

PATH

~/.bash_profile의 PATH를 가져와 set한다고 가정하자.
systemd가 수정된 PATH를 알게하고 싶다면, ~/.bash_profile에 PATH를 inherit하게 등록하면된다.

# ====== ~/.bash_profile ======= #
systemctl --user import-environment PATH

PATH가 import되기 전, 시작한 systemd service에는 영향을 끼치지 않는다!

pam_environment

pam_env.so를 사용하여 환경변수를 만들 수 있다. Using pam_env 참고

systemd --user 항상 시작

systemd --user는 유저의 첫 로그인 때 시작, user의 last session close 이후 종료된다.
서버 같은 경우엔 로그인 없이도 boot 이후 실행되고 user의 last session이 close되거나 해도 항상 실행되게 할 필요가 있다.
- 오픈된 session 없이 user process running을 필요로한다면, Lingering이 사용된다.
- 아래의 명령을 사용해 lingering을 specific user에게 enable 하자.
- 서비스가 서버가 켜졌을 때 항상 시작되게 할 수 있다.

# loginctl enable-linger <username>

systemd service는 세션이 아니다!. logind의 외부에서 실행한다. lingering을 사용하여 automatic login 활성화를 하지마라. 이는 세션을 break 시킨다. session-permission 참고

systemd dependency

부트 타임과 운영 중에 dependency는 매우 복잡하다.
UNIX 부트 타임 작업은 상당한 fault tolerant를 가지고 있고 종종 실패할 수도 있지만 표준 서비스에 대해서는 심각한 문제를 일으키지 않는다.
- 예: 시스템의 디스크가 삭제되었지만, /etc/fstab에 아직 남아 있다면, 초기 파일 시스템 마운트는 실패하지만 운영에는 심각한 영향을 미치지 않는다.

`$ systemd-analyze dot`

종속성 트리 그래프(dependency tree diagram)를 만들 수 있음
그래프의 유닛 아래 모든 유닛들이 활성화된다.

`$ systemd-analyze dot 'ssh*' > ssh.svg`

$ systemctl-analyze dot 'ssh*' > ssh.svg
   Color legend: black     = Requires
                 dark blue = Requisite
                 dark grey = Wants
                 red       = Conflicts
                 green     = After

'ssh*' service에 대한 dependency를 dot file로 출력

$ xdot ./ssh.svg

prerequisit tool: xdot ($ sudo apt install xdot)

markyang92

pllpokko@alumni.kaist.ac.kr

다음 포스트

systemd

systemd

systemd의 on-demand Start-up

보조 유닛으로 부팅 최적화

소켓 유닛과 서비스에 대한 예

1. `echo.socket`

2. 인스턴스와 hand-off

systemd의 Sys V 호환성

systemd 종류

systemd (system)

systemd --user

Unit 파일

systemd 위치

system unit dir(전역)

system configure dir(지역)

systemd-[Component]

systemd-resolved

systemd 설정

system, user 別 서비스,타이머

Environment variables

PATH

pam_environment

systemd --user 항상 시작

systemd dependency

`$ systemd-analyze dot`

`$ systemd-analyze dot 'ssh*' > ssh.svg`

systemctl 명령

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systemd

systemd

systemd의 on-demand Start-up

보조 유닛으로 부팅 최적화

소켓 유닛과 서비스에 대한 예

1. echo.socket

2. 인스턴스와 hand-off

systemd의 Sys V 호환성

systemd 종류

systemd (system)

systemd --user

Unit 파일

systemd 위치

system unit dir(전역)

system configure dir(지역)

systemd-[Component]

systemd-resolved

systemd 설정

system, user 別 서비스,타이머

Environment variables

PATH

pam_environment

systemd --user 항상 시작

systemd dependency

$ systemd-analyze dot

$ systemd-analyze dot 'ssh*' > ssh.svg

systemctl 명령

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1. `echo.socket`

`$ systemd-analyze dot`

`$ systemd-analyze dot 'ssh*' > ssh.svg`