Внутреннее устройство Linux

Термин задание может сбивать с толку еще и потому, что другая версия команды init, Upstart, описанная в данной главе, использует слово «задание» (в общих чертах) применительно к тому, что команда systemd называет модулем. Важно помнить о том, что, если задание команды systemd, связанное с каким-либо модулем, будет завершено, сам модуль останется активным и в дальнейшем работающим, особенно в случае модулей служб.

Обратитесь к разделу 6.7, чтобы узнать о том, как выключать и перезапускать систему.

6.4.5. Добавление модулей в команду systemd

Добавление модулей заключается в создании, активизации и возможном редактировании файлов модулей. Обычно пользовательские файлы модулей следует помещать в каталог системной конфигурации /etc/systemd/system, чтобы не перепутать их с чем-либо, входящим в состав вашей версии системы, и чтобы система не перезаписала их при обновлении.

Поскольку довольно просто создать целевые модули, которые ничего не делают и ни на что не влияют, давайте попробуем. Ниже приведена процедура создания двух целевых модулей, один из которых зависит от другого.

1. Создайте файл модуля с именем test1.target:

[Unit]

Description=test 1

2. Создайте файл test2.target с зависимостью от файла test1.target:

[Unit]

Description=test 2

Wants=test1.target

3. Активизируйте модуль test2.target (помня о том, что зависимость в файле test2.target вынуждает команду systemd активизировать при этом и модуль test1.target):

# systemctl start test2.target

4. Убедитесь в том, что оба модуля активны:

# systemctl status test1.target test2.target

test1.target — test 1

Loaded: loaded (/etc/systemd/system/test1.target; static)

Active: active since Thu, 12 Nov 2015 15:42:34 -0800; 10s ago

test2.target — test 2

Loaded: loaded (/etc/systemd/system/test2.target; static)

Active: active since Thu, 12 Nov 2015 15:42:34 -0800; 10s ago

примечание

Если в файле модуля есть секция [Install], подключите модуль до его активизации:

# systemctl enable unit

Опробуйте это на предыдущем примере. Удалите зависимость из файла test2.target и добавьте секцию [Install] в файл test1.target, содержащую строку WantedBy=test2.target.

Удаление модулей. Чтобы удалить модуль, выполните следующее.

1. Если необходимо, деактивизируйте модуль:

# systemctl stop unit

2. Если в модуле есть секция [Install], отключите модуль, чтобы удалить все зависимые символические ссылки:

# systemctl disable unit

3. Удалите файл модуля, если желаете.

6.4.6. Отслеживание процессов и синхронизация в команде systemd

Команде systemd необходимы разумное количество информации и степень контроля над каждым запускаемым процессом. Основная проблема заключается в том, что службы могут быть запущены различными способами, они могут ответвляться в виде новых экземпляров и даже становиться демонами и открепляться от исходного процесса.

Чтобы свести к минимуму объем работы, который программист или администратор должен выполнить для создания работающего модуля, команда systemd использует группы управления (cgroups) — необязательную функцию ядра Linux, которая предусматривает более точное отслеживание иерархии процессов. Если вы уже работали до этого с командой Upstart, вы знаете, что необходимо проделывать небольшую дополнительную работу, чтобы выяснить, какой процесс является главным для какой-либо службы. В случае с командой systemd вам не надо беспокоиться о том, сколько раз ветвится процесс, важно лишь то, ветвится ли он. Используйте параметр Type в файле модуля для службы, чтобы указать ее поведение при запуске. Существуют два основных стиля запуска.

• Type=simple — процесс службы не ветвится.

• Type=forking — служба ветвится, и команда systemd ожидает завершения исходного процесса службы. По его завершении команда systemd предполагает, что данная служба готова.

Параметр Type=simple не учитывает тот факт, что службе может потребоваться некоторое время на настройку, а команда systemd не знает, когда запускать зависимости, для которых абсолютно необходима готовность данной службы. Один из способов справиться с этим — использовать отложенный запуск (см. подраздел 6.4.7). Однако с помощью некоторых стилей параметра Type можно указать, чтобы служба сама известила команду systemd о своей готовности:

• Type=notify — когда служба готова, она отправляет уведомление специально для команды systemd (с помощью вызова функции sd_notify());

• Type=dbus — когда служба готова, она регистрирует себя в шине D-Bus (шина рабочего стола).

Еще один вариант запуска задается параметром Type=oneshot. Здесь процесс службы завершается полностью по окончании своей работы. Для служб подобного типа непременно следует добавлять параметр RemainAfterExit=yes, чтобы команда systemd по-прежнему рассматривала данную службу как активную даже после завершения ее процессов.

И наконец, последний стиль: Type=idle. Он просто указывает команде systemd не запускать службу, пока в системе есть активные задания. Идея заключается в простом откладывании запуска службы до тех пор, пока не будут запущены другие службы, чтобы снизить нагрузку на систему или избежать перекрывания выводов различных служб. Помните: как только служба запущена, задание команды systemd, которое запустило службу, завершается.

6.4.7. Запуск по запросу и распараллеливание ресурсов в команде systemd

Одной из самых важных функций команды systemd является ее способность откладывать запуск модуля до тех пор, пока он не станет абсолютно необходим. Обычно это выглядит так.

1. Создается в обычном порядке модуль systemd (назовем его модуль А) для системной службы, которую вы собираетесь обеспечить.

2. Определяется системный ресурс (например, сетевой порт/сокет, файл или устройство), который модуль А использует для предоставления своих служб.

3. Создается еще один модуль systemd, модуль R, для предоставления данного ресурса. Эти модули являются специальными: модули сокетов, модули путей и модули устройств.

На деле это происходит следующим образом.

1. После активизации модуля R команда systemd контролирует его ресурс.

2. Если что-либо пытается получить доступ к этому ресурсу, команда systemd блокирует ресурс, а ввод в данный ресурс буферизуется.

3. Команда systemd активизирует модуль A.

4. Когда служба модуля A будет готова, она получает управление ресурсом, считывает содержимое буфера и переходит в нормальный режим работы.

Есть моменты, о которых следует позаботиться.

• Вы должны убедиться в том, что модуль ресурсов охватывает все ресурсы, предоставляемые службой. Это не составляет сложности, поскольку у большинства служб всего одна точка доступа.

• Следует убедиться в том, что модуль ресурсов прикреплен к модулю службы, которую он представляет. Это может быть сделано неявно или явно. В некоторых случаях разные параметры определяют различные способы, с их помощью команда systemd передает управление модулю службы.

• Не все серверы знают, как выполнить стыковку с модулями, которые может предоставить команда systemd.

Если вы уже знакомы с тем, как работают утилиты наподобие inetd, xinetd и automount, вы увидите много сходного. Действительно, сама концепция не нова (и в действительности команда systemd включает поддержку модулей automount). Мы перейдем к примеру модуля сокета в пункте «Пример модуля сокета и службы» далее. Однако сначала рассмотрим, какую помощь оказывают модули ресурсов при загрузке системы.

Оптимизация загрузки и вспомогательные модули

При обычном способе активизации модулей в команде systemd предпринимаются попытки упростить порядок следования зависимостей и ускорить время загрузки системы. Это напоминает запуск по запросу тем, что модуль службы и вспомогательный модуль представляют ресурс, предлагаемый модулем службы, только в данном случае команда systemd запускает модуль службы, как только она активизирует вспомогательный модуль.

В основе данной схемы лежит то, что таким важным модулям служб времени загрузки, как syslog и dbus необходимо некоторое время для запуска, а многие другие модули зависят от них. Однако команда systemd способна предоставить важный для модуля ресурс (например, модуль сокета) очень быстро, после чего она может немедленно активизировать не только важный модуль, но также и любые другие модули, которые зависят от данного важного ресурса. Как только важный модуль будет готов, он забирает управление ресурсом.

На рис. 6.2 показано, как такая схема могла бы работать в традиционной системе. В данной последовательности загрузки служба E предоставляет важный ресурс R. Службы A, B и C зависят от этого ресурса и должны ожидать запуска службы E. Во время загрузки такой системе потребуется довольно много времени, чтобы добраться до запуска службы С.

Рис. 6.2. Временнáя последовательность загрузки. Указана зависимость ресурсов

На рис. 6.3 показана эквивалентная конфигурация загрузки с помощью команды systemd. Службы представлены модулями A, B и C, а новый модуль R представляет ресурс, который предоставляет модуль E. Поскольку команда systemd способна обеспечить интерфейс для модуля R, пока запускается модуль E, модули A, B, C и E могут быть все запущены одновременно. Модуль E заступает на место модуля R, когда будет готов. Интересным моментом здесь является то, что модулям A, B и C может не понадобиться явный доступ к модулю R до завершения их запуска — это демонстрирует на схеме модуль B.

примечание

При подобном распараллеливании запуска есть вероятность того, что система на некоторое время замедлит свою работу вследствие большого количества одновременно стартующих модулей.

В конечном счете, хотя вы и не создаете в данном случае запуск модуля по запросу, вы используете те же функции, которые делают его возможным. Чтобы увидеть примеры из реальной жизни, загляните в модули конфигурации syslog и D-Bus на компьютере, использующем команду systemd; очень возможно, что они будут распараллелены подобным же образом.

Пример модуля сокета и службы

Рассмотрим теперь в качестве примера простую службу сетевого эхо-запроса, которая использует модуль сокета. Этот материал достаточно сложный, и вы, вероятно, сможете понять его только после прочтения глав 9 и 10, в которых рассмотрены протокол TCP, порты, прослушивание и сокеты. По этой причине сейчас можно его пропустить и вернуться к нему позже.

Рис. 6.3. Временнáя последовательность загрузки с помощью systemd и модуля ресурсов

Идея, заложенная в эту службу, заключается в том, что, когда сетевой клиент подключается к данной службе, она повторяет все, что отправляет клиент. Модуль будет прослушивать TCP порт 22222. Мы назовем его службой эхо-запроса и начнем с модуля сокета, представленного следующим файлом модуля echo.socket:

[Unit]

Description=echo socket

[Socket]

ListenStream=22222

Accept=yes

Обратите внимание на то, что внутри файла модуля нет упоминания о том, какой модуль службы поддерживается данным сокетом. Каков же тогда соответствующий файл модуля службы?

Он называется echo@.service. Эта ссылка составлена на основе соглашения о присвоении имен: если у файла модуля службы такой же префикс, что и у файла. socket (в данном случае echo), команда systemd знает о том, что надо активизировать данный модуль службы, когда в модуле сокета возникает активность. В данном случае команда systemd создает экземпляр echo@.service, когда возникает активность сокета echo.socket.

Вот файл модуля службы echo@.service:

[Unit]

Description=echo service

[Service]

ExecStart=-/bin/cat

StandardInput=socket

примечание

Если вам не нравится неявная активизация модулей на основе префиксов или же вам необходимо создать механизм активизации между двумя модулями с разными префиксами, можно использовать вариант явного присвоения в модуле, который определяет ресурс. Применяйте, например, запись Socket=bar.socket внутри файла foo.service, чтобы модуль bar.socket предоставлял свой сокет службе foo.service.

Чтобы данная служба заработала, необходимо запустить после нее сокет echo.socket:

# systemctl start echo.socket

Теперь можно проверить эту службу, подключившись к локальному порту 22222. Когда приведенная ниже команда telnet установит соединение, наберите что-либо и нажмите клавишу Enter. Служба возвратит вам набранный текст.

$ telnet localhost 22222

Trying 127.0.0.1…