Systemd и SysVinit: сравнение систем инициализации Linux

В данной статье рассматривается сравнение систем инициализации Linux: SysVinit и systemd. Освещаются основные аспекты и роли этих систем, история появления и функциональность. Приводится анализ различий в модульности, управлении зависимостями и влиянии на современные дистрибутивы Linux.

Ключевые слова : гипервизоры, компьютерная безопасность, система инициализации, linux, systemd, sysvnit, unix.

Система инициализации является критически важным компонентом, который определяет, как операционная система (ОС) запускается и загружается. Эта система служит первым уровнем, который вступает в действие сразу после запуска ядра Linux [1], выполняя роль связующего звена между ядром ОС и высокоуровневыми приложениями.

О системах инициализации

Система инициализации выполняет несколько ключевых задач:

— Запуск процессов: она инициирует и управляет различными процессами, необходимыми для работы системы и пользовательских приложений: управление сетевыми соединениями, системными логами, планировщиком задач и другими критически важными сервисами.

— Управление зависимостями: система инициализации управляет порядком и условиями запуска служб, обеспечивая правильное разрешение всех необходимых зависимостей и запуск сервисов в нужном порядке.

— Контроль за процессами: после начальной загрузки система инициализации продолжает контролировать работающие процессы, перезапуская службы в случае их сбоя или остановки для обеспечения стабильности и надёжности системы.

Система инициализации играет важную роль в процессе выключения и перезагрузки системы, корректно останавливая службы и процессы для безопасного завершения работы системы. Процесс загрузки ОС на базе ядра Linux представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Процесс загрузки дистрибутива на базе ядра Linux

В данной статье основное внимание уделяется двум важным и широко используемым системам инициализации в дистрибутивах на базе ядра Linux : SysVinit и Systemd [2–3]. Стоит отметить, что Unix -подобные ОС, использующие рассматриваемые системы инициализации, широко применяются системными администраторами, сетевыми администраторами и специалистами информационной безопасности.

Система инициализации SysVinit

SysVinit — система, лежащая в основе разработки Unix -подобных систем, долгие годы оставалась стандартом для многих дистрибутивов Linux . Её простота и предсказуемость сделали данную систему популярным выбором на протяжении многих лет. Однако, со временем, SysVinit был заменён новой системой инициализации — Systemd . Эта система была разработана Леннартом Поттерингом и Каем Зиверсом, а с середины 2010-х годов проект развивается силами Поттеринга и других сотрудников Red Hat. Systemd предложила расширенные возможности и иное управление системными процессами в Linux .

SysVinit , сокращение от « System V Init» , является традиционной системой инициализации для Unix -подобных ОС. История SysVinit берёт начало в ранних версиях Unix , где она стал стандартом для запуска и остановки системных служб и процессов. SysVinit работает последовательно, выполняя shell -скрипты инициализации, расположенные, как правило, в директории /etc/init.d , в соответствии с порядковыми номерами. Данная модель предлагает простую и понятную структуру, где каждый скрипт отвечает за определённый сервис или задачу.

Основные особенности SysVinit :

 последовательное выполнение скриптов, что обеспечивает лёгкость в понимании и отладке;

 простота управления сервисами через символические ссылки и скрипты;

 минимальные зависимости от стороннего программного обеспечения, что делает её правильным выбором систем с ограниченными ресурсами.

SysVinit долгое время служила надёжным фундаментом для многих дистрибутивов Linux , однако, с развитием технологий и растущими требованиями к эффективности управления системными процессами при использовании SysVinit проявляются некоторые ограничения.

Система инициализации Systemd , появившаяся в 2010 году, была разработаны как более современная альтернатива SysVinit . Данная система предлагает загрузку системы за счёт параллельного запуска сервисов и активного управления зависимостями между ними. Systemd содержит ряд компонентов для управления системой и службами ( systemctl , Systemd - analyze ), что делает её более просто системой инициализации.

Специалисты отмечают ряд ключевых особенности Systemd :

 параллельный запуск сервисов, значительно ускоряющий процесс загрузки;

 сложная система управления зависимостями сервисов (когда исполнение одного сервиса зависит от другого), позволяющая более гибко настраивать службы;

 встроенные инструменты для журналирования и управления системными ресурсами.

Systemd быстро стала стандартом для большинства основных дистрибутивов Linux . С 2011 года Fedora стал первым крупным дистрибутивом, использующим systemd по-умолчанию. В том же году дистрибутив OpenSUSE также стал использовать systemd по-умолчанию. А с 2015 года такие дистрибутивы, как Ubuntu и Debian , перешли на данную систему инициализации, как стандартную.

Сравнительный анализ Systemd и SysVinit

При сравнении Systemd и SysVinit обнаруживаются ключевые различия, оказывающие влияние на функциональность, производительность и управление системой. Основные отличия представлены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнение систем инициализации

Таблица 2

Различия управления процессами и сервисами

Сравнение по времени загрузки и потреблении оперативной памяти

Сравнения, демонстрирующие различия систем инициализации во времени загрузки и потреблении оперативной памяти, проводилось между дистрибутивами Debian 12.4 «Bookworm» (с Systemd ) [4] и DevuanDaedalus 5.0 (с SysVinit ) [5]. Данный выбор был сделан потому, что Devuan является ответвлением от Debian , основной особенностью которого является возможность выбора системы инициализации. Сравнение производилось в гипервизоре 2-го типа VMWareWorkstation 17 [6–7]. В качестве настроек были выбраны 4 потока и 4 гигабайта оперативной памяти. Пример работы SysVinit приведен на рисунке 2.

Рис. 2. Пример работы SysVinit

Пример работы Systemd приведен на рисунке 3.

В таблице 3 представлены измерения времени загрузки рассматриваемых систем инициализации.

Таблица 3

Время загрузки системы (дистрибутива) с различными системами инициализации

Информация, представленная в таблице 3, позволяет сделать вывод, что дистрибутив с системой инициализации SysVinit в среднем загружается на 29 % быстрее, чем система с system при указанных настройка.

В таблице 4 представлены измерения количества потребляемой оперативной памяти рассматриваемых систем инициализации.

Таблица 4

Количество потребляемой оперативной памяти

Из таблицы можно сделать вывод, что система инициализации SysVinit в среднем потребляет на 84 % меньше оперативной памяти, чем Systemd .

Проблемы Systemd

Система инициализации Systemd , предлагая ряд улучшений в управлении системными процессами, столкнулась с критикой и рядом значимых проблем, включая ошибки и вопросы безопасности [8].

Таблица 5

Проблемы Systemd

Также одним из ключевых моментов дискуссии вокруг Systemd является её соответствие классическим принципам разработки программного обеспечения, присущим Unix [13], которые выделяют важность модульности, простоты и концепцию «одна программа — одна задача». С появлением данной системы инициализации возникли вопросы относительно важности данных принципов. Systemd представляет более комплексное решение, идущее в противоречии с традиционным подходом к разработке. Подобное объединение множества функций в один инструментарий приводит к увеличению сложности программного обеспечения.

Заключение

Проведя исследование, можно сделать вывод, что использование дистрибутивов с SysVinit подойдет для встраиваемых систем, когда важно использовать легковесную систему с компонентами, не потребляющими большого количества ресурсов.

Systemd благодаря утилите управления systemctl , входящей в стандартный пакет установки, подойдет для начинающих специалистов и энтузиастов, который хотят освоить системное администрирование, из-за простого и централизованного управления процессами и службами.

Литература:

1. The Linux Kernel Archives. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.kernel.org/ (Дата обращения: 19.01.2024).
2. SysVinit Project. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://savannah.nongnu.org/projects/sysvinit/ (Дата обращения: 19.01.2024).
3. System and Service Manager (systemd). [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://systemd.io/ (Дата обращения: 19.01.2024).
4. Debian News. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.debian.org/News/2023/20231210 (Дата обращения: 20.01.2024).
5. Devuan GNU+Linux. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.devuan.org/os/announce/daedalus-release-announce-2023–08–14 (Дата обращения: 20.01.2024).
6. Николаев А. М., Савицкий Д. Д. Анализ и сравнение популярных гипервизоров // Молодой ученый. 2023. № 24 (471). С. 23–26. ISSN: 2072–0297; eISSN: 2077–8295.
7. VMWare. Understanding Virtualization. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.vmware.com/topics/glossary/content/virtualization (Дата обращения: 20.01.2024).
8. No Systemd. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://nosystemd.org/ (Дата обращения: 21.01.2024).
9. Inside Datadog’s $5M Outage (Real-World Engineering Challenges #9). The Pragmatic Engineer. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://newsletter.pragmaticengineer.com/p/inside-the-datadog-outage (Дата обращения: 21.01.2024).
10. systemd-udevd: Run net_setup_link on 'change' uevents to prevent DNS outages on Azure. Ubuntu. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://bugs.launchpad.net/ubuntu/+source/systemd/+bug/1988119 (Дата обращения: 21.01.2024).
11. CVE-2018–15688. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2018–15688 (Дата обращения: 21.01.2024).
12. System Down: A systemd-journald exploit. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.openwall.com/lists/oss-security/2019/01/09/3 (Дата обращения: 21.01.2024).
13. Керниган Б., Пайк Р. UNIX. Программное окружение: Пер. с англ. — Санкт-Петербург: Символ-Плюс, 2003. — 416 с., ил. ISBN 5–93286–029–4.