systemd

Linuxのサービス管理システムであるsystemdについて学びます。

systemdとは

systemdの概要

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    systemd の構成                           │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                              │
│  カーネル起動                                                │
│      │                                                      │
│      ▼                                                      │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐   │
│  │  systemd (PID 1)                                     │   │
│  │                                                      │   │
│  │  ・サービス管理 (起動、停止、再起動)                  │   │
│  │  ・依存関係の解決                                     │   │
│  │  ・並列起動による高速ブート                          │   │
│  │  ・ログ管理 (journald)                               │   │
│  │  ・ソケットアクティベーション                        │   │
│  │  ・タイマー (cron代替)                               │   │
│  │                                                      │   │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘   │
│      │              │              │                        │
│      ▼              ▼              ▼                        │
│  ┌────────┐   ┌────────┐   ┌────────┐                     │
│  │ nginx  │   │ sshd   │   │postgres│                     │
│  │.service│   │.service│   │.service│                     │
│  └────────┘   └────────┘   └────────┘                     │
│                                                              │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

従来のinitシステムとの比較

特徴	SysVinit	systemd
起動方式	シーケンシャル	並列
設定	シェルスクリプト	Unitファイル
依存関係	手動管理	自動解決
ログ	分散	統合(journald)
ソケット	手動	アクティベーション

systemctlコマンド

サービスの操作

# サービスの状態確認
systemctl status nginx
systemctl status nginx.service

# サービスの起動・停止・再起動
sudo systemctl start nginx
sudo systemctl stop nginx
sudo systemctl restart nginx
sudo systemctl reload nginx      # 設定再読み込み（プロセス継続）

# 自動起動の有効化・無効化
sudo systemctl enable nginx      # 起動時に自動起動
sudo systemctl disable nginx     # 自動起動を無効化
sudo systemctl enable --now nginx  # 有効化と起動を同時に

# サービスが有効か確認
systemctl is-enabled nginx
systemctl is-active nginx

サービス一覧

# すべてのサービス
systemctl list-units --type=service

# 実行中のサービスのみ
systemctl list-units --type=service --state=running

# 失敗したサービス
systemctl list-units --type=service --state=failed

# 有効なサービス（自動起動）
systemctl list-unit-files --type=service --state=enabled

依存関係の確認

# 依存しているUnit
systemctl list-dependencies nginx

# 逆依存（このUnitに依存しているもの）
systemctl list-dependencies nginx --reverse

# ツリー表示
systemctl list-dependencies --all nginx

システム全体の操作

# システム再起動
sudo systemctl reboot

# シャットダウン
sudo systemctl poweroff

# サービスのデーモン再読み込み
sudo systemctl daemon-reload

# 全体の状態確認
systemctl status

Unitファイル

Unitの種類

種類	拡張子	説明
Service	.service	デーモン、サービス
Socket	.socket	ソケットアクティベーション
Target	.target	Unitのグループ化
Timer	.timer	スケジュール実行
Mount	.mount	ファイルシステムマウント
Path	.path	パス監視

Unitファイルの場所

# システムUnit（パッケージ提供）
/usr/lib/systemd/system/

# システムUnit（管理者設定）
/etc/systemd/system/

# ユーザーUnit
~/.config/systemd/user/

# Unitファイルの場所を確認
systemctl show nginx -p FragmentPath

Unitファイルの構造

# /etc/systemd/system/myapp.service

[Unit]
Description=My Application Service
Documentation=https://example.com/docs
After=network.target postgresql.service
Requires=postgresql.service
Wants=redis.service

[Service]
Type=simple
User=appuser
Group=appgroup
WorkingDirectory=/opt/myapp
Environment=NODE_ENV=production
EnvironmentFile=/etc/myapp/env
ExecStart=/opt/myapp/bin/start
ExecStop=/opt/myapp/bin/stop
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID
Restart=on-failure
RestartSec=5
TimeoutStartSec=30
TimeoutStopSec=30

[Install]
WantedBy=multi-user.target

セクションの説明

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                 Unitファイルのセクション                     │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                              │
│  [Unit] セクション                                           │
│  ├── Description  説明                                      │
│  ├── After        このUnit以降に起動                        │
│  ├── Before       このUnit以前に起動                        │
│  ├── Requires     必須の依存関係（失敗すると起動しない）     │
│  ├── Wants        推奨の依存関係（失敗しても起動）           │
│  └── Conflicts    排他関係                                  │
│                                                              │
│  [Service] セクション                                        │
│  ├── Type         simple, forking, oneshot, notify          │
│  ├── ExecStart    起動コマンド                              │
│  ├── ExecStop     停止コマンド                              │
│  ├── ExecReload   リロードコマンド                          │
│  ├── Restart      再起動条件 (always, on-failure, etc.)     │
│  ├── RestartSec   再起動までの待機時間                      │
│  ├── User/Group   実行ユーザー/グループ                     │
│  └── Environment  環境変数                                  │
│                                                              │
│  [Install] セクション                                        │
│  ├── WantedBy     enable時のターゲット                      │
│  └── RequiredBy   enable時の必須ターゲット                  │
│                                                              │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

Serviceのタイプ

Type	説明
simple	デフォルト。ExecStartがメインプロセス
forking	デーモン化するプロセス（バックグラウンド）
oneshot	起動して終了するタスク
notify	sd_notify()で準備完了を通知
idle	他のジョブ完了後に実行

サービスの作成

シンプルなサービス

# アプリケーション準備
sudo mkdir -p /opt/myapp
cat << 'EOF' | sudo tee /opt/myapp/app.sh
#!/bin/bash
while true; do
    echo "$(date): Running..." >> /var/log/myapp.log
    sleep 10
done
EOF
sudo chmod +x /opt/myapp/app.sh

# Unitファイル作成
cat << 'EOF' | sudo tee /etc/systemd/system/myapp.service
[Unit]
Description=My Application
After=network.target

[Service]
Type=simple
ExecStart=/opt/myapp/app.sh
Restart=always
RestartSec=5

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# サービス登録と起動
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now myapp
sudo systemctl status myapp

環境変数付きサービス

# 環境変数ファイル
cat << 'EOF' | sudo tee /etc/myapp/env
DATABASE_URL=postgresql://localhost/mydb
API_KEY=secret123
EOF

# Unitファイル
cat << 'EOF' | sudo tee /etc/systemd/system/myapp.service
[Unit]
Description=My Application with Environment
After=network.target postgresql.service

[Service]
Type=simple
User=appuser
EnvironmentFile=/etc/myapp/env
WorkingDirectory=/opt/myapp
ExecStart=/opt/myapp/bin/start
Restart=on-failure
RestartSec=10

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

タイマー（cronの代替）

# サービスUnit（実行内容）
cat << 'EOF' | sudo tee /etc/systemd/system/backup.service
[Unit]
Description=Daily Backup

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/opt/scripts/backup.sh
EOF

# タイマーUnit
cat << 'EOF' | sudo tee /etc/systemd/system/backup.timer
[Unit]
Description=Run backup daily

[Timer]
OnCalendar=daily
Persistent=true

[Install]
WantedBy=timers.target
EOF

# タイマー有効化
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now backup.timer

# タイマー一覧
systemctl list-timers

ターゲットとランレベル

ターゲットの概念

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    ターゲットの階層                          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                              │
│  graphical.target (旧 runlevel 5)                           │
│      │                                                      │
│      ▼                                                      │
│  multi-user.target (旧 runlevel 3)                          │
│      │                                                      │
│      ├── nginx.service                                      │
│      ├── sshd.service                                       │
│      ├── postgresql.service                                 │
│      │                                                      │
│      ▼                                                      │
│  basic.target                                               │
│      │                                                      │
│      ▼                                                      │
│  sysinit.target                                             │
│                                                              │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

ランレベルとの対応

ランレベル	ターゲット	説明
0	poweroff.target	シャットダウン
1	rescue.target	シングルユーザー
3	multi-user.target	マルチユーザー（CLI）
5	graphical.target	マルチユーザー（GUI）
6	reboot.target	再起動

ターゲットの操作

# 現在のターゲット
systemctl get-default

# デフォルトターゲット変更
sudo systemctl set-default multi-user.target

# ターゲット切り替え
sudo systemctl isolate rescue.target

# ターゲットに含まれるUnit
systemctl list-dependencies multi-user.target

journalctlでログ確認

基本的な使い方

# すべてのログ
journalctl

# 最新のログ（逆順）
journalctl -r

# 末尾をフォロー
journalctl -f

# 今回の起動以降のログ
journalctl -b

# 前回起動のログ
journalctl -b -1

フィルタリング

# 特定のサービス
journalctl -u nginx
journalctl -u nginx -u postgresql

# 優先度でフィルタ
journalctl -p err         # error以上
journalctl -p warning     # warning以上

# 時間でフィルタ
journalctl --since "1 hour ago"
journalctl --since "2024-01-15 10:00" --until "2024-01-15 12:00"
journalctl --since today

# プロセスでフィルタ
journalctl _PID=1234
journalctl _UID=1000

# カーネルメッセージ
journalctl -k

出力形式

# JSON形式
journalctl -o json
journalctl -o json-pretty

# 詳細表示
journalctl -o verbose

# 行数制限
journalctl -n 100

# ページャーなし
journalctl --no-pager

ディスク使用量管理

# 使用量確認
journalctl --disk-usage

# 古いログを削除
sudo journalctl --vacuum-time=7d    # 7日以上古いログ削除
sudo journalctl --vacuum-size=1G    # 1GB以下に削減

# 設定ファイル
cat /etc/systemd/journald.conf

コンテナとsystemd

Docker内でのsystemd

# systemdを使用するコンテナ
FROM ubuntu:22.04

RUN apt-get update && apt-get install -y systemd

# systemd用の設定
ENV container docker
STOPSIGNAL SIGRTMIN+3

# 不要なサービスを無効化
RUN rm -f /lib/systemd/system/multi-user.target.wants/* \
    /etc/systemd/system/*.wants/* \
    /lib/systemd/system/local-fs.target.wants/* \
    /lib/systemd/system/sockets.target.wants/*udev* \
    /lib/systemd/system/sockets.target.wants/*initctl* \
    /lib/systemd/system/sysinit.target.wants/systemd-tmpfiles-setup* \
    /lib/systemd/system/systemd-update-utmp*

VOLUME ["/sys/fs/cgroup"]
CMD ["/lib/systemd/systemd"]

Dockerでsystemdコンテナを実行

# cgroup v2 の場合
docker run -d --name systemd-container \
  --privileged \
  --cgroupns=host \
  -v /sys/fs/cgroup:/sys/fs/cgroup:rw \
  systemd-image

# コンテナ内でsystemctl
docker exec systemd-container systemctl status

Kubernetesでのsystemd

コンテナではsystemdを使わず、Kubernetesのマニフェストで直接アプリケーションを起動するのが一般的です。

# Kubernetes では systemd は通常使わない
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp
spec:
  containers:
  - name: app
    image: myapp:latest
    command: ["/app/bin/start"]  # 直接実行

まとめ

主要なsystemctlコマンド

コマンド	説明
systemctl status	状態確認
systemctl start/stop	起動/停止
systemctl enable/disable	自動起動設定
systemctl restart	再起動
systemctl daemon-reload	Unit再読み込み

主要なjournalctlコマンド

コマンド	説明
journalctl -u SERVICE	サービスのログ
journalctl -f	リアルタイム表示
journalctl -p LEVEL	優先度フィルタ
journalctl --since	時間フィルタ

次のステップ

ログ管理 - より詳しいログ管理
パフォーマンス - システム監視

systemd

目次

systemdとは

systemdの概要

従来のinitシステムとの比較

systemctlコマンド

サービスの操作

サービス一覧

依存関係の確認

システム全体の操作

Unitファイル

Unitの種類

Unitファイルの場所

Unitファイルの構造

セクションの説明

Serviceのタイプ

サービスの作成

シンプルなサービス

環境変数付きサービス

タイマー（cronの代替）

ターゲットとランレベル

ターゲットの概念

ランレベルとの対応

ターゲットの操作

journalctlでログ確認

基本的な使い方

フィルタリング

出力形式

ディスク使用量管理

コンテナとsystemd

Docker内でのsystemd

Dockerでsystemdコンテナを実行

Kubernetesでのsystemd

まとめ

主要なsystemctlコマンド

主要なjournalctlコマンド

次のステップ

参考リソース

目次​

systemdとは​

systemdの概要​

従来のinitシステムとの比較​

systemctlコマンド​

サービスの操作​

サービス一覧​

依存関係の確認​

システム全体の操作​

Unitファイル​

Unitの種類​

Unitファイルの場所​

Unitファイルの構造​

セクションの説明​

Serviceのタイプ​

サービスの作成​

シンプルなサービス​

環境変数付きサービス​

タイマー（cronの代替）​

ターゲットとランレベル​

ターゲットの概念​

ランレベルとの対応​

ターゲットの操作​

journalctlでログ確認​

基本的な使い方​

フィルタリング​

出力形式​

ディスク使用量管理​

コンテナとsystemd​

Docker内でのsystemd​

Dockerでsystemdコンテナを実行​

Kubernetesでのsystemd​

まとめ​

主要なsystemctlコマンド​

主要なjournalctlコマンド​

次のステップ​

参考リソース​

目次

systemdとは

systemdの概要

従来のinitシステムとの比較

systemctlコマンド

サービスの操作

サービス一覧

依存関係の確認

システム全体の操作

Unitファイル

Unitの種類

Unitファイルの場所

Unitファイルの構造

セクションの説明

Serviceのタイプ

サービスの作成

シンプルなサービス

環境変数付きサービス

タイマー（cronの代替）

ターゲットとランレベル

ターゲットの概念

ランレベルとの対応

ターゲットの操作

journalctlでログ確認

基本的な使い方

フィルタリング

出力形式

ディスク使用量管理

コンテナとsystemd

Docker内でのsystemd

Dockerでsystemdコンテナを実行

Kubernetesでのsystemd

まとめ

主要なsystemctlコマンド

主要なjournalctlコマンド

次のステップ

参考リソース