Prozessmanagement mit systemd im Userspace

Über systemd

systemd ist seit einigen Jahren das Init-System aller gängigen Linux-Distributionen. Der init-Prozess hat im laufenden System die Prozessnummer "1". Er verwaltet alle anderen Prozesse als Kind-Prozesse.

Auch ein normaler Account ohne besondere Privilegien kann systemd nutzen, um Prozesse im Userspace zu starten und zu kontrollieren. Auf der Hostsharing Managed Operations Platform kann jeder Account mit einer gültigen Login-Shell Dienste unter der Kontrolle von systemd starten.

Im Hostsharing Managed Webspace ist es zwingend, systemd als Prozessmonitor für eigene Serverdienste zu nutzen; auf einem Hostsharing Managed Server ist es die empfohlene Vorgehensweise ("Best practice").

Eigene Serverdienste mit systemd

Die systemd-Konfiguration wird in dem Verzeichnis des Benutzers eingerichtet, unter dem die Anwendung laufen soll. In diesem Beispiel soll die Anwendung GotoSocial unter der Benutzerkennung von xyz00-service laufen. Nachdem die Anwendung im Benutzer xyz00-service installiert wurde, erfolgt nun die Konfiguration von systemd in demselben Benutzer.

Benutzer, die systemd steuern sollen, müssen über eine gültige Shell verfügen, so dass man sich per ssh oder vom Paketadmin mit dem Befehl sudo -i -u xyz00-service anmelden kann. Die Umgebungsvariable XDG_RUNTIME_DIR sollte im Environment des Users gesetzt sein, wenn man erfolgreich angemeldet ist. Das testet man mit

echo $XDG_RUNTIME_DIR

Die Ausgabe sollte sein:

xyz00-service@h01:~$ echo $XDG_RUNTIME_DIR 
/run/user/112345
xyz00-service@h01:~$

Dabei wird statt 112345 eine andere Zahl erscheinen. Diese Zahl ist die numerische User-Id des Users xyz00-service im System.

systemd Units

Die systemd-Units für einen User werden im Verzeichnis $HOME/.config/systemd/user/ verwaltet. Dieser Pfad ist fest vorgegeben. Der Pfad muss bei einem neuen Benutzer angelegt werden.

mkdir -p $HOME/.config/systemd/user

In diesem Verzeichnis wird für jeden Service eine Datei mit der Endung .service angelegt. In diesem Beispiel ist dies eine GotoSocial-Instanz. GotoSocial ist ein einfaches Binärprogramm, das in der Programmiersprache Go programmiert ist.

[Unit]
Description=GotoSocial Service
#After=my-redis.service

[Service]
Type=simple
WorkingDirectory=%h/gotosocial
Environment="PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin"
ExecStart=%h/gotosocial/gotosocial --config-path %h/gotosocial/config.yaml server start
StandardOutput=append:%h/var/gotosocial.log
StandardError=inherit
Restart=always
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=default.target

Folgende Eigenschaften sind einstellbar:

After

Hier kann eingestellt werden, welcher Dienst bereits laufen muss, bevor dieser Dienst gestartet wird. Wenn GotoSocial eine Redis-Instanz benötigt, könnte das entsprechend eingestellt werden.

Type=simple

simple ist die Voreinstellung und kann weggelassen werden. Evtl. braucht man auch forking, wenn ein Dienst als Daemon im Hintergrund startet. Wenn man die Wahl hat, sollte man den Dienst immer im Vordergrund starten und nicht forken.

WorkingDirectory

ist das Verzeichnis, in dem der Dienst gestartet wird. %h ist in dieser Datei eine Abkürzung für das Home-Verzeichnis des Users.

Environment

Hier wird die Variable PATH definiert. Man kann mehrere Einträge des Namens Environment eintragen und bei Bedarf eine beliebige Anzahl von Environment-Variablen definieren.

ExecStart

Das Programm, das als Dienst ausgeführt wird. Man kann eine komplette Kommandozeile angeben.

StandardOutput

Eine Log-Datei, in die die Standardausgabe des laufenden Dienstes geschrieben wird.

StandardError

Entsprechend zu StandardOutput. Mit inherit wird die Datei von StandardOutput geerbt.

Restart=always

Der Dienst soll grundsätzlich neu gestartet werden, wenn der Prozess unerwartet beendet wird.

PrivateTmp=true

/tmp und /var/tmp werden temporär im Namespace gemountet, so dass sie nicht mit anderen Prozessen geteilt werden.

WantedBy

sollte im Usermodus von systemd meistens default.target sein. Andere Targets sind z.B. base.target oder timers.target. Für eine komplette Liste: systemctl list-units --user --type=target

RAM- und CPU-Limits

Auf Wunsch kann man die RAM- und CPU-Ressourcen für den Dienst begrenzen. Dazu trägt man weitere Eigenschaften im Abschnitt Service ein:

[Service]
...
MemoryAccounting=true
CPUAccounting=true
MemoryHigh=512M
MemoryMax=768M
CPUQuota=50%

MemoryHigh

Weiches RAM-Limit, das ggf. überschritten werden kann, wenn es unvermeidlich ist.

MemoryMax

Hartes, absolutes RAM-Limit.

CPUQuota

Maximale Belegung eines CPU-Threads in Prozent. Werte über 100% sind sinnvoll, wenn mehr als ein CPU-Thread verfügbar ist.

Ausführliche Dokumentation der Direktiven

Eine ausführliche Dokumentation der Direktiven findet sich hier:

https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/latest/systemd.directives.html

systemd Unit starten und stoppen

Nachdem die systemd-Unit definiert ist, soll der Dienst gestartet werden. Für die Verwaltung des Dienstes stehen die folgenden Kommandos zur Verfügung:

Reload

systemctl --user daemon-reload

Die Konfigurationsdateien im Verzeichnis $HOME/.config/systemd/user/ werden neu eingelesen. Dieses Kommando ist nach jeder Änderung einer .service-Datei nötig.

Start und Stopp

systemctl --user start gotosocial.service

bzw.

systemctl --user stop gotosocial.service

sind die Kommandos zum Starten und Beenden des Dienstes.

Enable und Disable

Wenn ein Dienst nach einem Reboot des Servers automatisch gestartet werden soll, muss er aktiviert werden:

systemctl --user enable gotosocial.service

Wenn er nicht automatisch nach einem Reboot starten soll, muss der Dienst entsprechend deaktiviert werden:

systemctl --user disable gotosocial.service

sind die Kommandos, die den Dienst für einen Reboot des Servers aktivieren bzw. deaktivieren.

Status

systemctl --user status

oder

systemctl --user status gotosocial.service

zeigen den Status aller Dienste des Users bzw. eines bestimmten Dienstes an.

Zeitgesteuerte Ausführung mit systemd

Mit Hilfe von systemd können auch wiederkehrende Aufgaben zeitgesteuert automatisiert werden. Cronjobs, die früher für solche Zwecke benutzt wurden, lassen sich also durch systemd Units ersetzen. Neben dem »service-file« wird dazu eine weitere Unit, nämlich ein »timer-file«, mit der Endung ».timer« angelegt und aktiviert.

Einrichten des »service-files«

$ cat $HOME/.config/systemd/user/my-cleanup.service 

[Unit]
Description=My Cleanup Service

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=%h/bin/cleanup-script

Testen

$ systemctl --user start my-cleanup.service

Einrichten des »timer-files«

$ cat $HOME/.config/systemd/user/my-cleanup.timer 

[Unit]
Description=Daily My Cleanup Timer

[Timer]
OnCalendar=daily
RandomizedDelaySec=3600
Persistent=true

[Install]
WantedBy=timers.target

Der RandomizedDelay bewirkt, dass der Prozess zufällig im Zeitraum einer Stunde gestartet wird. Wenn mehrere Timer-Aufgaben täglich (daily) auf einem System gestartet werden, verhindert diese Einstellung, dass alle Prozesse exakt zur gleichen Zeit starten und das System eventuell überlasten.

Die zufällige Verzögerung sollte in einem sinnvollen Verhältnis zur Frequenz der Zeitsteuerung erfolgen. Bei täglich ausgeführten Aufgaben mag eine Stunde (3600 Sekunden) sinnvoll sein. Bei Aufgaben, die stündlich ausgeführt werden, wählt man eine kürzere Verzögerung, zum Beispiel fünf Minuten.

Die Syntax der Datei lässt sich mit diesem Befehl prüfen:

systemd-analyze verify $HOME/.config/systemd/user/my-cleanup.timer

Einzelne Kalendereinträge lassen sich mit Erklärung ausgeben:

systemd-analyze calendar '*:0/2'

Eine ausführliche Dokumentation der Direktiven findet sich hier:

https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/latest/systemd.timer.html

Aktivieren der zeitgesteuerten Ausführung

Der Timer muss noch aktiviert und gestartet werden:

$ systemctl --user enable my-cleanup.timer --now

RAM Kontingent eines Webspace

Den aktuell belegten RAM eines Webspace xyz00 kann man sich mit dem Befehl

systemctl status pacs-xyz00.slice

ansehen.

Etwa in der fünften Zeile der Ausgabe findet man eine Angabe der Form:

Memory: 58.4M (max: 14.8G available: 14.8G)

Hier sind aktuell 58,4 Megabyte RAM genutzt, es sind 14,8 Gigabyte RAM für den Webspace verfügbar. Der verfügbare RAM ist das gebuchte Kontingent. Das gebuchte Kontigent wird im Shared Hosting deutlich kleiner sein.

Das RAM Kontingent wird in Schritten von jeweils 128 Ḿegabyte gebucht. Änderungen des RAM Kontingents für einen Webspace nimmt der Service unter service@hostsharing.net entgegen, wie es bei anderen Paketoptionen die Vorgehensweise ist.

Beliebte Fehler

Fehler: Failed to connect to bus: No such file or directory

Wenn ich einen systemctl Befehl ausführe, kommt:

systemctl --user daemon-reload
Failed to connect to bus: No such file or directory

Bitte prüfen, ob Lingering für den Benutzer aktiviert ist. Dazu muss im Hsadmin beim Benutzer die Login Shell /bin/bash eingetragen sein. Falls das bereits der Fall ist, ist es vielleicht ein sehr alter Benutzer. Dann bitte kurz auf /usr/bin/passwd stellen, und dann wieder auf /bin/bash zurückstellen.

Evtl. hilft es auch, die Umgebungsvariable XDG_RUNTIME_DIR zu setzen:

export XDG_RUNTIME_DIR=/run/user/$UID

Das kann auch in die Datei $HOME/.profile eingefügt werden.

Fehler: Beim Starten passiert nichts

Ich hatte das Problem bei einem Redis Dienst. Er stoppte innerhalb von Millisekunden. In der Log Datei stand nichts.

Ursache: in der Service Datei war bei WorkingDirectory ein nicht existierendes Verzeichnis eingetragen.

weiterführende Links

• https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/latest/systemd.directives.html
• https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/latest/systemd.timer.html
• https://documentation.suse.com/smart/systems-management/html/systemd-working-with-timers/index.html#systemd-timer-catchup
• https://wiki.archlinux.org/title/Systemd/Timers#As_a_cron_replacement

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