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CentOS 7 Systemd 이해하기

CentOS 7로 배포판 버전이 바뀌면서 가장 크게 바뀐것이 Systemd 입니다. 기존의 볼수 없었던 서비스 하나일뿐이라고 생각할 수 있지만 Systemd 는 단지 서비스 하나의 문제가 아닙니다.

Linux 의 기본 뼈대 프로세스

Linux는 운영체제 입니다. 전원을 넣고 부팅이 되는 과정에서 시스템을 초기화하고 기타 서비스들을 위한 환경을 조성하고 그들을 시작시켜주는 일을 하는 초기화 프로세스가 필요합니다.

CentOS 6 까지는 Sys V 라고해서 init 프로세스가 이것을 담당했습니다. 커널이 메모리에 로딩되면 가장 먼저 실행되는 프로세스로 init 프로세스를 실행시킵니다. 이 프로세스는 init 스크립트, init 설정등을 기반으로 RunLevel 이나 각 서비스별 실행 스크립트를 실행시키는 겁니다.

CentOS 7 로 올라오면서 Sys V 의 init 프로세스를 버리고 Systemd 로 바꾼 겁니다. 이는 Linux 의 기본 뼈대 프로세스를 바꾼 것으로 매우 큰 변화라고 할만 합니다. Systemd 는 기준의 Sys V init 보다 훨씬 많은 기능을 제공 합니다.

  1. 시스템 부팅 프로세스
  2. Service Management
  3. cgroup 을 이용한 프로세스 자원관리
  4. 서비스 프로세스 관리

흔히들 Daemon 프로그램들을 위한 로깅, 자원할당, 부팅관리등 Systemd 로 모두 할 수 있습니다.

주요한 명령어들

Systemd 를 위한 주요한 명령어들은 다음과 같습니다.

  1. systemctl
  2. systemd-analyze
  3. systemd-cgls
  4. systemd-cgtop
  5. systemd-loginctl

현재 작동하고 있는 서비스들 목록은 다음과 같이 확인 가능 합니다.

systemctl
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~]# systemctl
  UNIT                                                                                LOAD   ACTIVE SUB       DESCRIPTION
  proc-sys-fs-binfmt_misc.automount                                                   loaded active waiting   Arbitrary Executable File Formats File System Automount Point
  sys-devices-pci0000:00-0000:00:01.1-ata2-host1-target1:0:0-1:0:0:0-block-sr0.device loaded active plugged   QEMU_DVD-ROM
  sys-devices-pci0000:00-0000:00:03.0-virtio0-net-eth0.device                         loaded active plugged   Virtio network device
  sys-devices-pci0000:00-0000:00:04.0-sound-card0.device                              loaded active plugged   82801FB/FBM/FR/FW/FRW (ICH6 Family) High Definition Audio Controller (QEMU Virtual Machine)
  sys-devices-pci0000:00-0000:00:05.0-virtio1-block-vda-vda1.device                   loaded active plugged   /sys/devices/pci0000:00/0000:00:05.0/virtio1/block/vda/vda1
  sys-devices-pci0000:00-0000:00:05.0-virtio1-block-vda-vda2.device                   loaded active plugged   /sys/devices/pci0000:00/0000:00:05.0/virtio1/block/vda/vda2
  sys-devices-pci0000:00-0000:00:05.0-virtio1-block-vda.device                        loaded active plugged   /sys/devices/pci0000:00/0000:00:05.0/virtio1/block/vda
  sys-devices-platform-serial8250-tty-ttyS1.device                                    loaded active plugged   /sys/devices/platform/serial8250/tty/ttyS1
  sys-devices-platform-serial8250-tty-ttyS2.device                                    loaded active plugged   /sys/devices/platform/serial8250/tty/ttyS2
  sys-devices-platform-serial8250-tty-ttyS3.device                                    loaded active plugged   /sys/devices/platform/serial8250/tty/ttyS3
  sys-devices-pnp0-00:04-tty-ttyS0.device                                             loaded active plugged   /sys/devices/pnp0/00:04/tty/ttyS0
  sys-module-configfs.device                                                          loaded active plugged   /sys/module/configfs
  sys-subsystem-net-devices-eth0.device                                               loaded active plugged   Virtio network device
  -.mount                                                                             loaded active mounted   /
  dev-hugepages.mount                                                                 loaded active mounted   Huge Pages File System
  dev-mqueue.mount                                                                    loaded active mounted   POSIX Message Queue File System
  run-user-0.mount                                                                    loaded active mounted   /run/user/0

위 목록은 현재 동작중인 서비스들만 보여주는데, 모든 서비스들을 보고 싶다면 다음과 같습니다.

모든 서비스 목록
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~]# systemctl list-unit-files
UNIT FILE                                   STATE
session-2.scope                             static
arp-ethers.service                          disabled
auditd.service                              enabled
autovt@.service                             disabled
avahi-daemon.service                        enabled
blk-availability.service                    disabled
brandbot.service                            static
console-getty.service                       disabled
console-shell.service                       disabled
container-getty@.service                    static
cpupower.service                            disabled
crond.service                               enabled
dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service   enabled
dbus-org.freedesktop.Avahi.service          enabled
dbus-org.freedesktop.hostname1.service      static
dbus-org.freedesktop.locale1.service        static
dbus-org.freedesktop.login1.service         static
dbus-org.freedesktop.machine1.service       static
dbus-org.freedesktop.network1.service       invalid

서비스 활성화, 비활성화, 시작, 정지, 재시작

부팅시에 서비스를 시작하도록 하기위 해서는 다음과 같이 해줍니다.

부팅시 서비스 활성화 방법
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~]# systemctl enable vsftpd
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/vsftpd.service to /usr/lib/systemd/system/vsftpd.service.

서비스 비활성화, 시작, 중지, 재시작, 릴로드는 다음과 같습니다.

비활성화, 시작, 중단, 재시작, 릴로드 방법
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~]# systemctl disable vsftpd
~]# systemctl start vsftpd
~]# systemctl stop vsftpd
~]# systemctl restart vsftpd
~]# systemctl reload vsftpd

서비스가 활성화, 실행중인지 다음과 같이 질의를 할 수 있습니다.

서비스가 활성화, 실행 질의.
ZSH
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~]# systemctl is-enabled vsftpd
[enabled, disabled]
~]# systemctl is-active vsftpd
[inactive, active, failed]

서비스 및 설정 파악

서비스에 대한 systemd 설정에 대한 모든 정보를 다음과 같이 확인할 수 있습니다.

서비스의 systemd 정보 확인.
ZSH
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]# systemctl show http.service

각 서비스들은 서로간의 의존관계를 가지고 있습니다. 이는 다음과 같은 명령어로 확인이 가능합니다.

systemctl list-dependencies
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~]# systemctl list-dependencies
default.target
● ├─auditd.service
● ├─avahi-daemon.service
● ├─brandbot.path
● ├─crond.service
● ├─dbus.service
● ├─irqbalance.service
● ├─kdump.service
● ├─mariadb.service
● ├─network.service
● ├─NetworkManager.service
● ├─nginx.service
● ├─openstack-glance-api.service
● ├─openstack-glance-registry.service
● ├─php-fpm.service
● ├─plymouth-quit-wait.service
● ├─plymouth-quit.service

특정 서비스에 대한 의존성을 알고 싶다면 서비스명을 주면 됩니다.

systemctl list-dependencies mariadb.service
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~]# systemctl list-dependencies mariadb.service
mariadb.service
● ├─-.mount
● ├─system.slice
● └─basic.target
●   ├─firewalld.service
●   ├─microcode.service
●   ├─rhel-autorelabel-mark.service
●   ├─rhel-autorelabel.service
●   ├─rhel-configure.service
●   ├─rhel-dmesg.service
●   ├─rhel-loadmodules.service
●   ├─paths.target
●   ├─slices.target
●   │ ├─-.slice
●   │ └─system.slice

Systemd 자체를 재시작하기 위해서는 다음과 같이 합니다.

systemd 재시작.
ZSH
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]# systemctl daemon-reload

Unit File 편집

다음과 같이 Unit file 출력도 지원합니다.

Unit file 내용 보기.
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]# systemctl cat ntpd.service
# /usr/lib/systemd/system/ntpd.service
[Unit]
Description=Network Time Service
After=syslog.target ntpdate.service sntp.service
 
[Service]
Type=forking
EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/ntpd
ExecStart=/usr/sbin/ntpd -u ntp:ntp $OPTIONS
PrivateTmp=true
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

Systemd 는 기본적으로 /usr/lib/system 디렉토리에 Unit File 을 보관합니다. 그런데, 커스터마이징 하기위해서 이 파일들을 직접 편집하기 보다는 /etc/systemd/system/ntpd.service.d 처럼 커스터마이징 하고 싶은 서비스의 디렉토리를 만들고 .conf 로 끝나는 설정파일을 만들어서 바꾸고자하는 설정을 넣으면 됩니다. 만일 이러한 과정이 귀찮다면 단순하게 다음과 같이 함으로써 자동으로 알아서 커스터마이징 설정파일을 만들어줍니다.

커스터 마이징 설정파일 만들기.
ZSH
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]# systemctl edit ntpd

위 명령어는 다음을 수행 합니다.

  1. /etc/systemd/system/ntpd.service.d 디렉토리 생성
  2. 시스템에 등록된 기본 편집기(대부분 VIM)을 연다.
  3. 내용을 입력하고 저장하면 1에서 생성한 디렉토리에 override.conf 파일을 생성하고 내용을 읽는다. (여기서 systemctl daemon-reload 는 불필요)

만일 /usr/lib/system/system/ntpd.service Unit File 자체를 편집하고 싶다면 –full 옵션을 주면 됩니다.

Unit File 자체 편집
ZSH
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]# systemctl edit ntpd --full

부팅 상태 분석

Systemd 의 주요한 임무는 부팅 과정을 관리하고 정보를 제공하는 것입니다. 부팅 시간 정보는 다음과 같이 확인할 수 있습니다.

부팅 시간 정보
ZSH
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]# systemd-analyze
Startup finished in 474ms (kernel) + 2.750s (initrd) + 1min 25.289s (userspace) = 1min 28.514s

총 1분 28초 정도 부팅하는데 걸렸다는 걸 알수 있습니다.

부팅과정에 각 서비스별 초기화하는데 걸린 시간은 다음과 같이 확인할 수 있습니다.

각 서비스별 초기화 시간
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]# systemd-analyze blame
     1min 4.411s kdump.service
         16.581s mariadb.service
         11.789s tuned.service
          9.934s nginx.service
          6.167s postfix.service
          5.610s NetworkManager-wait-online.service
          5.402s dev-vda2.device
          4.589s firewalld.service
          3.102s vsftpd.service
          1.745s NetworkManager.service
          1.723s systemd-logind.service

초기화하는데 걸린 시간을 기준으로 정렬해서 정보를 보여줍니다. kdump.service 가 1분 4초정도의 시간을 소비했습니다.

이러한 분석은 다음과 같이 html 파일로 덤프해서 볼 수도 있습니다.

부팅 과정 분석 html 파일로 덤프
ZSH
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]# systemd-analyze plot > plot.html

plot.html 은 다음과 같습니다.

systemd-analyze plot

부팅시에 시간이 많이 걸리는 서비스들에 대해서 빨강색으로 표시해줍니다. 이 정보는 부팅과정에서 소비되는 시간을 측정해서 개선점을 찾게 도와줍니다.

시간을 많이 잡아먹는 서비스들을 트리형태로 엮어서(chain)로 볼수도 있습니다.

systemd-analyze critical-chain
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~]# systemd-analyze critical-chain
The time after the unit is active or started is printed after the "@" character.
The time the unit takes to start is printed after the "+" character.
 
multi-user.target @37.350s
└─mariadb.service @20.768s +16.581s
  └─network.target @20.696s
    └─network.service @19.797s +898ms
      └─NetworkManager.service @12.438s +1.745s
        └─firewalld.service @7.848s +4.589s
          └─basic.target @7.819s
            └─sockets.target @7.819s
              └─dbus.socket @7.819s
                └─sysinit.target @7.804s
                  └─swap.target @7.804s
                    └─dev-disk-by\x2duuid-5b371896\x2d7383\x2d405b\x2d8ef2\x2da702722db7d9.swap @7.761s +42ms
                      └─dev-disk-by\x2duuid-5b371896\x2d7383\x2d405b\x2d8ef2\x2da702722db7d9.device @7.761s

MariaDB 서비스에 대해서 엮여서 시간을 많이 소모하는 하는 서비스들을 보여 줍니다.

특정 서비스에 대해서 critical-chain 을 보고 싶다면 인수로 서비스명을 주면 됩니다.

firewalld.service 에 대한 critical-chain
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~]# systemd-analyze critical-chain firewalld.service
The time after the unit is active or started is printed after the "@" character.
The time the unit takes to start is printed after the "+" character.
 
firewalld.service +4.589s
└─basic.target @7.819s
  └─sockets.target @7.819s
    └─dbus.socket @7.819s
      └─sysinit.target @7.804s
        └─swap.target @7.804s
          └─dev-disk-by\x2duuid-5b371896\x2d7383\x2d405b\x2d8ef2\x2da702722db7d9.swap @7.761s +42ms
            └─dev-disk-by\x2duuid-5b371896\x2d7383\x2d405b\x2d8ef2\x2da702722db7d9.device @7.761s

서비스 실행을 실패한 서비스들은 다음과 같이 체크 가능 합니다.

실패한 서비스들 보기
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~]# systemctl --failed
  UNIT           LOAD   ACTIVE SUB    DESCRIPTION
● kdump.service  loaded failed failed Crash recovery kernel arming
● vsftpd.service loaded failed failed Vsftpd ftp daemon

타겟바꾸기

Systemd 에서 타겟(Target)은 동시에 서비스들을 시작하는걸 허용하기 위한 그룹 메커니즘입니다. 이는 Sys V 에 Run Level 과 비슷합니다. Sys V 에서는 init 명령어를 통해서 Run Level 를 바꿀 수 있었는데, Systemd 는 타겟을 바꿀 수 있습니다.

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]# systemctl rescue
]# systemctl isolate runlevel3.target (혹은 multi-user.target)
]# systemctl isolate graphical.target

이 타겟에 따라서 부팅시 시작되는 서비스들이 달라집니다. 기본 값은 muti-user.target 입니다. 기본 값은 다음과 같이 바꿀 수 있습니다.

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]# systemctl set-default graphical.target  # 타겟 바꾸기
]# systemctl get-default
graphical.target