systemdは、 Linux上のシステムおよびサービス管理用のソフトウェアスイートです[7]。Linuxディストリビューション間でサービスの設定と動作を統一するために構築されています[8] 。その主要コンポーネントは、ユーザー空間のブートストラップとユーザープロセスの管理に使用されるinitシステムです。また、デバイス管理、ログイン管理、ネットワーク接続管理、イベントログなど、さまざまなデーモンやユーティリティの代替機能も提供します。systemdという名前は、デーモンに文字dを付加するUnixの命名規則に準拠しており[9]、フランス語のSystème D（問題に直面しても迅速に適応し、即興で対応する人の能力）にも由来しています。[10]

2015年以降、ほぼすべてのLinuxディストリビューションがsystemdを採用しています。systemdは、Linux界隈で長年存在していた問題に対し、安定した高速なすぐに使えるソリューションを提供してくれるため、採用したディストリビューションの開発者やユーザーから高く評価されています。[11] [12] [13]採用当時、 systemdはプロセス、デーモン、サービス、マウントポイントの集中管理を提供する唯一の並列ブートおよびinitシステムでした[要出典]。

systemdを批判する人々は、systemdは機能クリープ（機能拡張）に悩まされており、Unix系オペレーティングシステム間の相互運用性を損なっていると主張している（ BSDやSolarisといったLinux以外のUnix派生OSでは動作しないため）。さらに、systemdの豊富な機能セットは攻撃対象領域を拡大させるとも批判している。[14]この批判を受け、systemdをSysVinitやOpenRCといった他のinitシステムに置き換えたマイナーLinuxディストリビューションがいくつか登場している。[15]

歴史

当時Red Hatで働いていたソフトウェアエンジニアで、systemdを最初に開発したレナート・ポエタリングとケイ・シーヴァース[2]は、2010年にLinuxの従来のSystem V initを置き換えるプロジェクトを開始しました。[16]ポエタリングは2010年4月に「PID 1の再考」と題したブログ記事で、後にsystemdとなるものの実験的なバージョンを紹介しました。[17]彼らはいくつかの方法でinitデーモンの効率を上回ろうとしました。彼らは、依存関係を表現するためのソフトウェアフレームワークを改善し、システムの起動中により多くのプロセスを同時または並列に実行できるようにし、シェルの計算オーバーヘッドを削減したいと考えていました。

2011年5月、Fedora LinuxはUpstartに代わり、systemdをデフォルトで有効化した最初の主要Linuxディストリビューションとなりました。当時の理由は、systemdが起動時の広範な並列化、プロセス管理の改善、そしてシステム制御に対するより健全な依存関係ベースのアプローチを提供するというものでした。[18]

2012年10月、Arch LinuxはSysVinitからsystemdをデフォルトに切り替えました。[19]開発者たちは2012年8月から議論を重ねてきましたが[13]、systemdはSysVinitよりも高速で機能が豊富であり、SysVinitを維持するのは労力に見合わないという結論に達しました。[20] systemdに対する批判はソフトウェアの実際の欠点に基づくものではなく、Poetteringに対する個人的な嫌悪感と変更に対する一般的な反対に基づくものだと考える人もいました。systemdに関するいくつかの不満（D-busの使用、 bashの代わりにC 、オプションのオンディスクジャーナル形式など）は、Archのメンテナーによってむしろ利点として説明されました。[21]

2013年から2014年にかけて、Debian技術委員会は、Debian 8でデフォルトとしてどのinitシステムを使用するかについて、メーリングリストで広く公表された議論を行ったが、最終的にsystemdに落ち着いた。 [22] [23] [24]その後まもなく、Debian開発者のJoey Hess [25] 、技術委員会メンバーのRuss Allbery [26]とIan Jackson [27]、systemdパッケージメンテナーのTollef Fog Heen [28]が辞任した。辞任の理由は、DebianとFOSSコミュニティ内でのsystemd統合に関する論争によって日常的なメンテナンスが事実上不可能になったことによる異常なストレスを理由とした。Mark Shuttleworthはその後まもなく、DebianベースのUbuntuで古いUpstart initシステムをsystemdに置き換えると発表した。[29] [30]

2015年8月、systemdはログインシェルの提供を開始しましたmachinectl shell。これは、経由で呼び出すことができます。 [31]

2016年9月、権限のないユーザーがsystemdに対してサービス拒否攻撃を実行できるセキュリティバグが発見されました。 [32] muslの開発者であるRich Felker氏は、このバグは重大な「システム開発設計上の欠陥」を露呈するものだと述べています。[33] 2017年には、systemd-resolved（ CVE - 2017-9445）に別のセキュリティバグが発見されました。これは「悪意のあるDNSサーバー」によって「サービスの中断を許す」ものでした。[34] [35] 2017年後半、Pwnie Awardsは、これらの脆弱性への対応が評価され、作者のLennart Poettering氏に「最もひどいベンダー対応」賞を授与しました。[36]

デザイン

Tizenで使用されるsystemdのアーキテクチャ。telephony、、、などのいくつかのsystemdターゲットはTizenからのbootmodeものであり、systemdのコンポーネントではありません。[37]dlogtizen service
統合階層cgroupsはsystemdからのみアクセス可能となるsystemd-nspawn。[38]

ポエタリングは、systemdの開発について「決して終わらず、完全ではないが、技術の進歩を追っている」と述べている。2014年5月、ポエタリングはさらに、systemdは以下の3つの一般的な機能を提供することで「ディストリビューション間の無意味な違い」を統合するものであると述べた。[39]

  • システムおよびサービス マネージャー (さまざまな構成を適用してシステムとそのサービスの両方を管理します)
  • ソフトウェアプラットフォーム(他のソフトウェアを開発するための基盤として機能します)
  • アプリケーションとカーネルを結びつける接着剤（カーネルが提供する機能を公開するさまざまなインターフェースを提供する）

systemdには、デーモンのオンデマンド起動、スナップショットサポート、プロセス追跡[40] 、およびInhibitor Locks [41]などの機能が含まれています。これは単にinitデーモンの名前ではなく、systemd initデーモンに加えて、 journald、logind、networkdデーモン、およびその他の多くの低レベルコンポーネントを含む、その周りのソフトウェアバンドル全体も指します。 2013年1月、Poetteringはsystemdを1つのプログラムではなく、69個の個別のバイナリを含む大規模なソフトウェアスイートとして説明しました。[42]統合ソフトウェアスイートとして、systemdは、従来のinitデーモンによって制御される起動シーケンスとランレベル、およびその制御下で実行されるシェルスクリプトを置き換えます。 systemdは、ユーザーログイン、システムコンソール、デバイスのホットプラグ（udevを参照）、スケジュール実行（ cronを置き換え）、ログ記録、ホスト名、ロケールを処理することにより、Linuxシステムで一般的な他の多くのサービスも統合します。

initデーモンと同様に、systemdは他のデーモン（ systemd自身を含む）を管理するデーモンです。systemdはブート時に最初に起動され、シャットダウン時に最後に終了するデーモンです。systemdデーモンはユーザー空間のプロセスツリーのルートとして機能します。最初のプロセス（PID 1）は、Unixシステムにおいて特別な役割を担っており、元の親プロセスが終了した際に親プロセスを置き換えます。そのため、最初のプロセスはデーモンの監視に特に適しています。

systemdは起動シーケンスの要素を並列に実行するため、従来の起動シーケンス方式よりも理論上高速です。[43]プロセス間通信（IPC）のために、 systemdは実行中のデーモンがUnixドメインソケットとD-Busを利用できるようにします。systemd自体の状態もスナップショットに保存し、後で呼び出すことができます。

コアコンポーネントとライブラリ

統合アプローチに従って、systemd は、起動シェル スクリプト、pm-utils、inetd、acpid、syslog、watchdog、cron、atdなど、さまざまなデーモンやユーティリティの代替も提供します。systemdのコア コンポーネントには次のものが含まれます。

  • systemd は、Linux オペレーティング システム用のシステムおよびサービス マネージャーです。
  • systemctlは、systemd システムおよびサービスマネージャの状態を検査および制御するコマンドです。sysctlと混同しないでください。
  • systemd-analyze は、システムの起動時のパフォーマンス統計を決定し、システムおよびサービス マネージャーからその他の状態およびトレース情報を取得するために使用できます。

systemdはプロセス識別子（PID）の代わりにLinuxカーネルのcgroupsサブシステムを使用してプロセスを追跡します。そのため、デーモンは二重フォークによってもsystemdから「逃れる」ことはできません。systemdはcgroupsを使用するだけでなく、Linuxコンテナの作成と管理を容易にする2つのユーティリティプログラムであるsystemd -nspawnとmachinectlでcgroupsを拡張します。[44]バージョン205以降、systemdはLinuxカーネルcgroupsへのAPIであるControlGroupInterfaceも提供しています。[45] Linuxカーネルcgroupsはkernfsをサポートするように適応されており、[46]統一された階層をサポートするように変更されています。[47]

補助部品

Linux init システムを提供するという主な目的のほかに、systemd スイートは次のコンポーネントを含む追加機能を提供できます。

systemd-bootのスクリーンショット
timedatectlのスクリーンショット
ジャーナル
systemd-journald はイベントログを記録するデーモンであり、ログファイルとして追記型のバイナリファイルを使用します。システム管理者は、システムイベントのログ記録にsystemd-journald、syslog-ng、rsyslogのいずれかを選択できます。バイナリ形式の破損の可能性については、激しい議論が交わされています。[48]
libudev
libudev はudev を利用するための標準ライブラリであり、サードパーティのアプリケーションが udev リソースを照会できるようにします。
ローカライズされた
localed はシステムロケールとキーボードレイアウトを管理します。
ログインした
systemd-logindは、ユーザーのログインとシートを様々な方法で管理するデーモンです。これは統合ログインマネージャであり、マルチシート機能の改善[49]を提供し、メンテナンスが終了したConsoleKitの代替となります。 [50] X11ディスプレイマネージャの場合、logindへの移行には最小限の移植作業で済みます。[51] systemdバージョン30で統合されました。
ホスト名
hostnamed はシステムのホスト名を管理します。
帰宅した
homed は、現在のシステム構成に依存しないポータブルな人間ユーザー アカウントを提供するデーモンです。homed は、ファイルシステム全体のさまざまな場所から UID/GID などのさまざまなデータを 1 つのファイルに移動します。homed は、プレーン ディレクトリ、btrfsサブボリューム、Linux Unified Key Setupボリューム、fscrypt ディレクトリ、SMBサーバーからのマウントなど、さまざまな方法でユーザーのホーム ディレクトリを管理します。~/.identity
ネットワーク化された
networkdはネットワークインターフェースの設定を扱うデーモンです。バージョン209で初めて統合されたとき、サポートは静的に割り当てられたアドレスとブリッジ設定の基本的なサポートに限定されていました。[52] [53] [54] [55] [56] 2014年7月、systemdバージョン215がリリースされ、IPv4ホスト用のDHCPサーバーやVXLANサポートなどの新機能が追加されました。[57] [58] systemd-networkdが見るネットワークリンクの状態を確認するのに使用できます。[59]新しいインターフェースの設定は、.network拡張子で終わる新しいファイルとして/lib/systemd/network/の下に追加する必要があります。 networkctl
解決済み
ローカルアプリケーションにネットワーク名解決を提供します
systemd-boot
systemd-bootはブートマネージャーで、以前はgummibootとして知られていました。Kay Sievers がこれを rev 220 で systemd に統合しました。
システムd-bsod
systemd-bsod は、ブルー スクリーン オブ デスを生成するために使用されるエラー レポーターです。
systemd-nspawn
systemd-nspawn は、名前空間コンテナ内でコマンドまたは OS を実行するために使用できます。
日付指定
systemd-timedatedは、システム時刻、システムタイムゾーン、 UTCとローカルタイムゾーンのシステムクロックの選択など、時間関連の設定を制御するために使用できるデーモンです。D-Bus経由でアクセスできます。[60] systemdバージョン30で統合されました。
タイムシンク
timesyncd は、ネットワーク全体でシステム クロックを同期するためのクライアントNTPデーモンです。
tmpファイル
systemd-tmpfilesは、一時ファイルとディレクトリの作成とクリーンアップを行うユーティリティです。通常、起動時に一度実行され、その後は指定された間隔で実行されます。
udevd
udevはLinuxカーネルのデバイスマネージャであり、/devディレクトリと、デバイスの追加/削除（ファームウェアのロードを含む）時のすべてのユーザー空間アクションを処理します。2012年4月、udevのソースツリーはsystemdのソースツリーに統合されました。 [61] [62] udevのバージョン番号に合わせるため、systemdのメンテナーはバージョン番号を44から183に直接引き上げました。[63]
2014年5月29日、カーネルがファームウェアのロードを担当することになったため、udevを介したファームウェアのロードのサポートはsystemdから削除されました。[64]

systemdの設定

systemd-manager、systemdを設定するためのツール

systemdはプレーンテキストファイル経由でのみ設定されますが、systemd-manager などの GUI ツールも利用できます。

systemdは、各デーモンの初期化命令を設定ファイル（「ユニットファイル」と呼ばれる）に記録します。この設定ファイルは宣言型言語を使用しており、従来使用されていたデーモンごとの起動シェルスクリプトに代わるものです。この言語の構文は、.iniファイルから着想を得ています。[65]

ユニットファイルの種類[66]には以下のものがある:

  • 。サービス
  • 。ソケット
  • .device（systemd [67]によって自動的に初期化される）
  • 。マウント
  • .automount
  • 。スワップ
  • 。ターゲット
  • 。パス
  • .timer （ cronのようなジョブスケジューラとして使用可能[68]）
  • .スナップショット
  • .slice（プロセスとリソースをグループ化して管理するために使用される[69]）
  • .scope（ワーカープロセスをグループ化するために使用され、ユニットファイル経由で設定することを意図したものではない[70]）

採択

多くのディストリビューションはデフォルトでsystemdを起動しますが、他のinitシステムを使用できるディストリビューションもあります。この場合、適切なパッケージをインストールすることでinitシステムを切り替えることができます。DebianのフォークであるDevuanはsystemdを回避するために開発され[100] [101]、安定使用のためにバージョン5.0に達しています。2019年12月、Debianプロジェクトは、ディストリビューションのデフォルトのinitシステムとしてsystemdを維持することを支持しましたが、「代替手段の検討」はサポートしました[102] 。

他のソフトウェアとの統合

systemdとGNOMEデスクトップ環境の相互運用性を高めるために、systemdの共著者であるLennart Poetteringは、GNOMEプロジェクトにsystemdをGNOME 3.2の外部依存関係にすることを検討するよう依頼した。 [103]

2012年11月、GNOMEプロジェクトは、GNOMEの基本機能はsystemdに依存すべきではないという結論を下した。[104]しかし、GNOME 3.8では、コンパイル時にlogindとConsoleKit APIのいずれかを選択できるようになり、当時は前者はsystemdによってのみ提供されていた。Ubuntuは別途logindバイナリを提供していたが、ほとんどのLinuxディストリビューションではsystemdがGNOMEの事実上の依存関係となった。特にConsoleKitは積極的にメンテナンスされなくなり、アップストリームでは代わりにsystemd-logindの使用を推奨している。[105] Gentoo Linuxの開発者もこれらの変更をOpenRCに取り入れようとしたが、実装にバグが多すぎたため、ディストリビューションではsystemdをGNOMEの依存関係としてマークすることになった。[106] [107]

GNOMEはさらにlogindを統合しました。[108] Mutterバージョン3.13.2以降、 logindはWaylandセッションの依存関係にあります。[109]

受付

systemdの設計は、フリーソフトウェアコミュニティ内で論争を巻き起こしました。批評家はsystemdが過度に複雑で、機能の過剰追加が続いていると見なし、そのアーキテクチャはUnix哲学に反していると主張しています。また、systemdは相互に連動した依存関係のシステムを形成し、ユーザー空間ソフトウェアがそのコンポーネントに依存するようになるにつれて、ディストリビューションのメンテナーがsystemdを採用せざるを得なくなるという懸念もあります。これは、レナート・ポエタリングの別のプロジェクトであるPulseAudioが引き起こした問題と似ています。[110] [111]

2012年のインタビューで、Slackwareの責任者であるパトリック・フォルカーディングはsystemdアーキテクチャについて懸念を表明し、その設計は狭く定義された機能を持つ相互接続されたユーティリティというUnixの哲学に反すると考えていると述べた。[112] 2018年8月現在、Slackwareはsystemdをサポートしておらず、使用もしていないが、フォルカーディングはsystemdへの切り替えの可能性を否定していない。[113]

2013年1月、レナート・ポエタリングは「最大の神話」というブログ記事でsystemdに関する懸念に対処しようと試みました。[42]

2014年2月、muslのRich Felkerは、PID 1は特別な役割を担うにはあまりにも特殊であり、PID 1はinitシステムの残りの部分を起動してゾンビプロセスを処理する役割のみを担うべきであり、systemdによって追加された機能は他の場所で提供することができ、PID 1の複雑さと攻撃対象領域を不必要に増加させる可能性があると意見を述べた。[114]

2014年3月、エリック・S・レイモンドは、systemdの設計目標はミッションクリープとソフトウェアの肥大化に陥りやすいとコメントした。[115] 2014年4月、リーナス・トーバルズは、systemdの主要開発者であるケイ・シーヴァースの、ユーザーやバグ報告に対する態度について、シーヴァースが提出したLinuxカーネルの変更について懸念を表明した。[116] 2014年4月下旬、systemdのボイコット運動が開始され、ウェブサイトではsystemdの採用に反対するさまざまな理由が列挙された。[117] [118]

2014年8月にInfoWorldに掲載された記事で、ポール・ヴェネツィアはsystemd論争について論じ、この論争はUnix哲学への違反と「自分は何も間違えないという強大なエゴ」に起因すると述べた。[119]また、この記事ではsystemdのアーキテクチャが、 Microsoft Windowsの重要なシステムコンポーネントであり、幅広い機能範囲を持つsvchost.exeのアーキテクチャに類似していると述べている。 [119]

2014年9月のZDNetのインタビューで、著名なLinuxカーネル開発者であるセオドア・ツォ氏は、systemdの中央集権的な設計哲学をめぐる論争は、技術的な懸念というよりも、Linuxエコシステムの画一化、オープンソースコミュニティの一部の疎外と周縁化、そして代替プロジェクトの余地の減少という危険な傾向を示しているとの見解を表明した。ツォ氏は、GNOMEプロジェクトにおける非標準設定に対する姿勢との類似点を挙げた。[120]ツォ氏はその後、ソーシャルメディア上で、シーヴァース氏と共同開発者のレナート・ポエタリング氏の姿勢をGNOME開発者の姿勢と比較した。[121]

フォークと代替実装

systemdのフォークは、上記のセクションで概説した批判と密接に結びついています。フォークは通常、移植性（他のlibcやUnix系システムへの）、モジュール性、サイズのいずれか、あるいはそれ以上の改善を目指します。いくつかのフォークはFreeInitの旗印の下で共同作業を行っています。[122]

コンポーネントのフォーク

ユーデフ

2012年、Gentoo Linuxプロジェクトは、systemdアーキテクチャへの依存を回避するためにudevのフォークを作成しました。このフォークはeudevと呼ばれ、systemdなしでudevの機能を利用できるようになります。[123]このプロジェクトの目標は、eudevをLinuxディストリビューションやinitシステムから独立させることです。[124] 2021年、Gentooはeudevのサポートを2022年初頭に終了すると発表しました。それ以来、独立したメンテナーグループがeudevを引き継いでいます。[125]

elogind

Elogindは、systemdプロジェクトの「logind」をスタンドアロンデーモンとして抽出したものです。PAMと統合することで、システムにログインしているユーザーの集合と、グラフィカルログイン、コンソールログイン、リモートログインのいずれであるかを把握します。Elogindは、標準のorg.freedesktop.login1 D-Busインターフェース、およびsystemdの標準/run/systemdレイアウトを使用したファイルシステムを介してこの情報を公開します。Elogindは、「libsystemd」が提供する機能のサブセットである「libelogind」も提供します。また、 「libelogind.pc」というpkg-configファイルも存在します。 [126]

コンポーネントの代替

コンソールキット2

ConsoleKitは、その機能を維持し、Linux以外のオペレーティングシステムでも利用できるようにしたいというXfce開発者によって2014年10月にフォークされました。メイン開発者は、長期的には元のリポジトリを復活させる可能性を排除していませんが、SystemBSDが成熟するまでの一時的な必要性としてConsoleKit2を考えています。[127]

放棄されたフォーク

コンポーネントのフォーク

ログインキット

LoginKitは、systemd-logindに依存するパッケージが特定のinitシステムに依存せずに動作できるようにするlogind（systemd-logind）shimを実装する試みでした。 [128]このプロジェクトは2015年2月以降廃止されています。[129]

システムBSD

2014年、これらのAPIのOpenBSD向け代替実装を提供するために、「systembsd」というGoogle Summer of Codeプロジェクトが開始されました。元のプロジェクト開発者は、LinuxからOpenBSDへの移行を容易にするためにこのプロジェクトを開始しました。[130]プロジェクトの開発は2016年7月に終了しました。[131]

systembsdプロジェクトはinitの代替品を提供するのではなく、hostnamed、timedated、localed、logindに対応するデーモンをOpenBSDに提供することを目的としていました。このプロジェクトはsystemdのような新しい機能を開発するのではなく、ネイティブのOpenBSDシステムのラッパーとしてのみ機能することを目的としていました。開発者は、systembsdをベースシステムの一部としてではなく、 Ports Collectionの一部としてインストールできるようにすることを目指しており、「systemdと*BSDは、哲学と開発手法において根本的に異なる」と述べています。[130]

システム化されていない

notsystemdは、あらゆるinitシステムで動作するsystemdのすべての機能を実装することを目指しています。[132]これは、Parabola GNU/Linux-libre開発者によってフォークされ、systemd-nspawnを実行するためにsystemdをインストールすることなく、開発ツールでパッケージを構築できるようにしました。開発は2018年7月に終了しました。[133]

initシステムを含むフォーク

役に立たない

2014年、uselessdはsystemdの軽量フォークとして開発されました。このプロジェクトは、initシステムに不要とみなされる機能やプログラムを削除し、その他の欠陥に対処することを目指しました。[134]プロジェクトの開発は2015年1月に停止しました。[135]

uselessdはmuslおよびμClibcライブラリをサポートしていたため、組み込みシステムで使用されていた可能性がありますが、systemdはglibcのみをサポートしています。uselessdプロジェクトは、クロスプラットフォーム互換性のさらなる向上、および将来的なLinuxビルド向けのアーキテクチャの見直しとリファクタリングを計画していました。[136]

イニティウェア

InitWareはsystemdのモジュールリファクタリングであり、glibcやLinux固有のシステムコールを使用せずにシステムをBSDプラットフォームに移植します。DragonFly BSD、FreeBSD、NetBSD、GNU/Linuxで動作することが確認されています。不要と判断されたコンポーネントは削除されます。[137]

すべて順調です！

レナート・ポエタリング氏がAll Systems Go! 2024で講演

All Systems Go!はベルリンで開催される毎年恒例のsystemdカンファレンスです。[138]主なトピックはsystemdですが、TPM、DBus、デスクトップ環境、コンテナ、eBPFなど、 他のLinux分野も取り上げられています。

参照

注記

  1. ^ 日付は一般公開リリースの日付です。
  2. ^ systemdは、GentooでOpenRCの代替としてサポートされています。OpenRCはデフォルトのinitシステムです[81]。これは「systemdを代わりに使いたい、またはGnome 3.8以降（systemdが必要）を使う予定」の人向けです[82]。
  3. ^ systemd以外のinitシステムでは機能が不足している[引用が必要]

参考文献

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