LXF137:Что за штука

Подписка на печатную версию Весь 2015 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Подписка на электронную версию Весь 2015 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Подшивки старых номеров журнала (печатные версии) Весь 2014 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Что за штука… SystemD?

Ско­ро ваш лю­би­мый ди­ст­ри­бу­тив Linux бу­дет за­гру­жать­ся го­раз­до бы­ст­рее, бла­го­да­ря трем раз­ра­бот­чи­кам-доб­ро­воль­цам. Пусть Боб Мосс все объ­яснит...

• Раз­ве моя систе­ма гру­зит­ся недоста­точ­но бы­ст­ро?

Ну, во-пер­вых, это весь­ма субъ­ек­тив­ный во­прос! А во-вто­рых, для за­пуска фо­но­вых служб и за­груз­ки систе­мы боль­шин­ство со­вре­мен­ных ди­ст­ри­бу­ти­вов при­ме­ня­ет уста­рев­ший sysvinit или Upstart от Canonical. По­следний ак­тив­но по­шел в ход в боль­шин­стве круп­ных Linux’ов в по­следние год-два, и это при­ве­ло к зна­чи­тель­но­му уско­рению за­груз­ки.

• А что это за sysvinit, о ко­то­ром вы упо­мя­ну­ли?

Это про­цесс, ро­ди­тель­ский для лю­бо­го про­цес­са, ра­бо­таю­ще­го в систе­ме Linux. Ес­ли точнее, яд­ро за­пуска­ет sysvinit (обыч­но это /sbin/init) для то­го, что­бы ак­ти­ви­ро­вать «под­про­грам­мы», из ко­то­рых за­тем ком­по­ну­ют­ся фо­но­вые служ­бы. Sysvinit вы­зы­ва­ет все ком­понен­ты систе­мы и под­чи­нён­ные служ­бы в оп­ре­де­лён­ном по­ряд­ке, по­это­му яв­ля­ет­ся важней­шей ча­стью ОС.

• Если sysvinit — важней­шая часть, по­че­му вы об­зы­вае­те её уста­рев­шей?

Sysvinit бы­л соз­дан за­дол­го до по­яв­ления со­вре­мен­ных ОС, а в нынешних усло­ви­ях стал из­лишне гро­мозд­ким и неэф­фек­тив­ным. Про­цес­сы за­гру­жа­ют­ся один по­сле дру­го­го и стро­го по­оди­ноч­ке – то есть по­тен­ци­ал ап­па­рат­но­го обес­пе­чения ис­поль­зу­ет­ся сла­бо (ес­ли не го­во­рить об ар­ха­ич­ных од­но­ядер­ных про­цес­со­рах). Или возь­мём ши­ро­кое ис­поль­зо­вание скрип­тов обо­лоч­ки. В об­щем-то кри­ми­на­ла в этом нет, но ведь для ка­ж­до­го скрип­та sysvinit за­гру­жа­ет все мо­ду­ли обо­лоч­ки, за­пуска­ет служ­бу, вы­пол­ня­ет коман­ды, оста­нав­ли­ва­ет служ­бу и вы­гру­жа­ет мо­ду­ли. Нетруд­но до­га­дать­ся, что все эти дей­ствия из­ряд­но тор­мо­зят про­цесс, и те ди­ст­ри­бу­ти­вы, ко­то­рые до сих пор ис­поль­зу­ют от­ста­лую тех­но­ло­гию, по ско­ро­сти за­груз­ки (по крайней ме­ре, в рас­че­те на один сер­вис) не идут ни в ка­кое сравнение с бо­лее про­дви­ну­ты­ми со­брать­я­ми.

• По­ла­гаю, Upstart и есть та тех­но­ло­гия, ко­то­рая идет на сме­ну?

Вы схва­ты­вае­те на ле­ту! Upstart соз­дал Скотт Джеймс Рем­нант [Scott James Remnant] в сво­бод­ное вре­мя, ста­ра­ясь уско­рить за­груз­ку Linux. По­сле то­го, как ра­бо­ту Скот­та вклю­чи­ли в основ­ной про­ект Ubuntu (а в Canonical осоз­на­ли, что ав­тор – не  кто иной, как их со­трудник), ав­тор­ское пра­во пе­ре­шло к ком­пании. В со­об­ще­стве хо­ди­ли слу­хи о том, что ав­то­ру весь­ма на­стоя­тель­но ре­ко­мен­до­ва­ли так по­сту­пить – од­на­ко, неза­ви­си­мо от слу­хов и по­ли­ти­че­ских ин­триг, тех­но­ло­гия ока­за­лась весь­ма по­лез­ной и, воз­мож­но, пря­мо сей­час ра­бо­та­ет в ва­шей систе­ме.

• Хо­ти­те ска­зать, в мо­ей систе­ме ору­ду­ет Upstart, а я и знать не знаю об этом?

Ес­ли вы поль­зуе­тесь одним из основ­ных со­вре­мен­ных ди­ст­ри­бу­ти­вов – ско­рее все­го, всё так и есть, и Upstart из­вле­ка­ет на­мно­го боль­ше поль­зы из ва­шей ма­ши­ны, чем sysvinit. Ме­то­ди­ку Upstart мож­но услов­но на­звать «пра­ви­ла­ми дей­ствий». Эти пра­ви­ла предпи­сы­ва­ют, на­при­мер, сле­дую­щее: служ­ба, за­пускае­мая по неко­му со­бы­тию, не мо­жет ра­бо­тать, ес­ли не за­пу­ще­ны служ­бы X и Y, и не долж­на ра­бо­тать од­но­вре­мен­но со служ­бой Z (так как они кон­флик­ту­ют); а по­сле за­пуска дан­ной служ­бы долж­ны быть за­пу­ще­ны мо­ду­ли A, B и C. Ка­ж­дое пра­ви­ло дей­ствия свя­зы­ва­ет­ся с оп­ре­де­лён­ным со­бы­ти­ем, ко­то­рое мо­жет быть чем угод­но, от за­пуска про­грамм­но­го па­ке­та до под­клю­чения USB-на­ко­пи­те­ля. Upstart ра­бо­та­ет в ди­на­ми­ке и обес­пе­чи­ва­ет за­пуск всех служб, необ­хо­ди­мых для об­ра­бот­ки лю­бо­го со­бы­тия, со­глас­но предпи­сан­ным пра­ви­лам дей­ствия.

• Тогда за­чем при­ду­мы­вать ещё ка­кой-то SystemD?

Не всё иде­аль­но и в тех­но­ло­гии Upstart. Во-пер­вых, про­грам­мист дол­жен оп­ре­де­лить пра­ви­ла дей­ствия для всех мыслимых со­бы­тий, ведь сце­на­ри­ев си­туа­ции мо­жет быть ве­ли­кое мно­же­ство. Нуж­но ука­зать ка­ж­дый мо­дуль и ка­ж­дую служ­бу, ко­то­рые сле­ду­ет за­гру­зить до, по­сле и во вре­мя вы­полнения ка­ж­до­го пра­ви­ла, а так­же опи­сать воз­мож­ные кон­флик­ты. Кро­ме то­го, по­сколь­ку при ра­бо­таю­щем Upstart нель­зя уз­нать, что имен­но бы­ло тем са­мым со­бы­ти­ем, при серь­ез­ных сбо­ях очень труд­но до­быть по­лез­ные ди­аг­но­сти­че­ские све­дения. До­бавь­те сю­да попрежнему ин­тен­сив­ное ис­поль­зо­вание обо­лоч­ки для со­вмести­мо­сти с sysvinit', осо­бое от­но­шение к про­цес­сам D-Bus – и вы пой­мё­те, что при­чин за­менить Upstart чем-нибудь бо­лее эф­фек­тив­ным очень да­же хва­та­ет.

• Кто раз­ра­ба­ты­ва­ет SystemD?

Над SystemD ра­бо­та­ют: Лен­нарт Пот­те­ринг [Lennart Poettering] (со­трудник Red Hat, от­ве­ча­ет за раз­ра­бот­ку PulseAudio); Кай Си­верс [Kay Sievers] (из Novell) и Дха­вал Гиани [Dhaval Giani] (ранее ра­бо­тал в IBM). Как и с Upstart, про­грам­ми­сты пи­шут SystemD в сво­бод­ное от основ­ной ра­бо­ты вре­мя: ника­кая ком­пания спе­ци­аль­но этим не занима­ет­ся. Идею уже по­при­вет­ство­ва­ли ко­ри­феи сво­бод­но­го ПО: мно­гие из них нега­тив­но от­но­сят­ся к во­про­сам ав­тор­ско­го пра­ва на Upstart. На­звание SystemD об­ра­зо­ва­но по об­щим пра­ви­лам име­но­вания ра­бо­таю­щих де­мо­нов (на­при­мер, clamd) и недву­смыс­лен­но сви­де­тель­ству­ет о то­таль­ном влиянии на систе­му.

• Ка­ко­вы же глав­ные досто­ин­ства SystemD?

Во-пер­вых, раз­ра­бот­чи­ки на­ме­ре­ны све­сти к миниму­му ис­поль­зо­вание обо­лоч­ки, а сце­на­рии sysvinit ис­пол­нять па­рал­лель­но, для по­вы­шения бы­ст­ро­дей­ствия. Во-вто­рых, в SystemD не ис­поль­зу­ют­ся пра­ви­ла и со­бы­тия для ру­ко­во­дства вы­полнением про­цес­сов, служб и мо­ду­лей. Вме­сто это­го раз­лич­ные объ­ек­ты – на­при­мер, служ­бы, со­ке­ты, уст­рой­ства, точ­ки мон­ти­ро­вания, це­ли и сним­ки систе­мы – оп­ре­де­ля­ют­ся как «мо­ду­ли» (units), ко­то­рые мож­но за­пускать, оста­нав­ли­вать, пе­ре­за­гру­жать и пе­ре­за­пускать так же, как лю­бой про­цесс. Про­грам­ми­стам станет удобнее, по­сколь­ку SystemD сам соз­да­ёт и про­слу­ши­ва­ет со­ке­ты: те­перь ра­бо­ты по оп­ре­де­лению длин­но­го пе­реч­ня усло­вий и дей­ствий для ка­ж­до­го со­бы­тия станет мень­ше. Управ­ление при­ви­ле­гия­ми так­же осу­ще­ств­ля­ет SystemD: для это­го при­ме­ня­ют­ся те же «кон­троль­ные груп­пы», что и в яд­ре Linux. На­конец, про­грам­ми­стам боль­ше не нуж­но за­бо­тить­ся о ‘sid’, вы­зо­вах PID-фай­лов и разветвлении про­цес­сов. Ко­ро­че го­во­ря, SystemD бе­рёт на се­бя из­ряд­ную до­лю за­бот про­грам­ми­ста и цен­тра­ли­зу­ет управ­ление «мо­ду­ля­ми», ра­ди по­вы­шения эф­фек­тив­но­сти за­груз­ки.

• Эй, а за­чем здесь кон­троль­ные груп­пы?

В яд­ре Linux эти груп­пы оп­ре­де­ля­ют доступ про­цес­сов к ре­сур­сам (фай­лам, ОЗУ и пр.) систе­мы. SystemD при­ме­ня­ет их для пре­достав­ления соз­да­вае­мым «мо­ду­лям» досту­па в пре­де­лах пол­но­мо­чий оп­ре­де­лён­ной груп­пы, вый­ти за ко­то­рые они мо­гут толь­ко по осо­бо­му доз­во­лению про­грам­ми­ста, ес­ли он по­вы­сит пол­но­мо­чия до root. Всё это уби­ра­ет мно­го лишней ра­бо­ты, сбе­ре­гая вре­мя про­грам­ми­стов для ко­ди­ро­вания.

• А по­че­му раз­ветв­ление про­цес­сов — это пло­хо?

Ес­ли ро­ди­тель­ский про­цесс соз­да­ст дру­гой про­цесс, тот ста­нет «на­следником» про­цес­са-соз­да­те­ля. Это спо­соб­но при­вести к возник­но­вению мас­сы кло­нов в систе­ме, и ес­ли ро­ди­тель­ско­му про­цес­су при­свое­ны по­вы­шен­ные пол­но­мо­чия, все его по­том­ки при­об­ре­тут те же при­ви­ле­гии, что непрак­тич­но и небезо­пас­но.

• По­че­му па­рал­лель­ная ра­бо­та скрип­тов sysvinit по­вы­ша­ет бы­ст­ро­дей­ствие?

Как я уже упо­ми­нал, sysvinit не слиш­ком эф­фек­ти­вен, а в его скрип­тах мо­жет со­ дер­жать­ся ин­фор­ма­ция, ненуж­ная и да­же вред­ная для ра­бо­ты SystemD. Скрип­ты об­ра­ба­ты­ва­ют­ся поч­ти так же, как про­цес­сы D-Bus, и это име­ет смысл, ес­ли при­помнить, что D-Bus за­пуска­ет про­цес­сы па­рал­лель­но, а не по­сле­до­ва­тель­но (в от­ли­чие от sysvinit). Вот и SystemD об­ра­ба­ты­ва­ет про­цес­сы па­рал­лель­но, в русле D-Bus, тогда как sysvinit – по од­но­му, в за­дан­ном по­ряд­ке. Есте­ствен­но, под­ход SystemD го­раз­до эф­фек­тивнее ис­поль­зу­ет мощь со­вре­мен­ных ма­шин.

• Когда же SystemD при­дёт и на мою систе­му?

Во вре­мя напи­сания ста­тьи но­вая тех­но­ло­гия но­си­ла ста­тус экс­пе­ри­мен­таль­ной, бу­ду­чи в ин­тен­сив­ной раз­ра­бот­ке, но в но­вых вер­си­ях неко­то­рых ди­ст­ри­бу­ти­вов, на­при­мер Fedora 14, уже планиру­ет­ся за­менить Upstart на SystemD для уско­рения за­груз­ки и об­ще­го по­вы­шения бы­ст­ро­дей­ствия.

• Неу­же­ли так ско­ро?! А где мож­но уз­нать об этом под­робнее?

Луч­ше все­го на­чать от­сю­да: http://0pointer.de/blog/projects/systemd.html. Это ис­ход­ный пост в бло­ге ве­ду­ще­го раз­ра­бот­чи­ка: здесь под­роб­но разъ­яс­ня­ют­ся осно­вы SystemD; а ком­мен­та­рии то­же достой­ны про­чтения. Мож­но по­пы­тать­ся при­менить но­вин­ку и на су­ще­ствую­щей систе­ме: ру­ко­во­дство для OpenSUSE 11.3 вы­ло­же­но на http://bit.ly/aDGtZL.