Comprendre les cibles systemd : Concepts essentiels expliqués

Systemd est devenu le système d'initialisation de facto pour la plupart des distributions Linux, révolutionnant la manière dont les services et les processus sont gérés. Au cœur des capacités sophistiquées d'initialisation et de gestion d'état de systemd se trouve le concept de cibles (targets). Bien plus qu'une simple collection de services, les cibles sont des unités systemd spéciales qui définissent un état système souhaité, agissant comme des points de synchronisation pendant le processus de démarrage et au-delà.

Cet article vise à démystifier les cibles systemd, en expliquant leur rôle fondamental dans le regroupement d'autres unités et le contrôle de l'état général de votre système. Nous explorerons comment les cibles se rapportent aux runlevels traditionnels, détaillerons les cibles les plus courantes que vous rencontrerez, et fournirons des commandes pratiques pour interagir avec elles et les gérer. À la fin, vous aurez une compréhension claire de la manière dont les cibles orchestrent le parcours de votre système, de l'allumage à un environnement entièrement opérationnel.

Qu'est-ce qu'une cible systemd ?

Dans l'écosystème systemd, une cible est un type spécial de fichier d'unité (comme les fichiers .service ou .socket) qui remplit une fonction organisationnelle critique. Contrairement aux unités de service qui définissent comment démarrer ou arrêter un processus spécifique, les unités de cible définissent un état système ou une collection d'unités qui doivent être actives ensemble. Elles agissent comme des points de regroupement logique et des points de synchronisation pour d'autres unités systemd.

Considérez les cibles comme des étapes dans le parcours opérationnel du système. Lorsque systemd démarre, il ne lance pas simplement une liste de services de manière arbitraire ; il s'efforce d'atteindre une cible spécifique. Cette cible, à son tour, inclut tous les services, sockets, points de montage et autres cibles nécessaires pour que cet état soit atteint. Cette approche basée sur les dépendances garantit un processus de démarrage prévisible et efficace.

Pour ceux qui connaissent les anciens systèmes d'initialisation Linux comme SysVinit, les cibles systemd sont l'équivalent moderne des runlevels. Alors que SysVinit avait un ensemble fixe de runlevels (par exemple, runlevel 3 pour le mode texte multi-utilisateur, runlevel 5 pour le mode graphique multi-utilisateur), les cibles systemd sont plus flexibles. Elles sont nommées, pas numérotées, et vous pouvez définir des cibles personnalisées, offrant une granularité et une extensibilité plus grandes.

Comment fonctionnent les cibles : regroupement et dépendances

Les cibles réalisent leurs capacités de regroupement et de définition d'état grâce à des dépendances explicites définies dans leurs fichiers d'unité. Les directives principales utilisées à cet effet sont Wants=, Requires=, After=, et Before=.

Wants=: Spécifie les dépendances "faibles". Si cible A Wants= unité B, systemd essaiera de démarrer unité B lorsque cible A sera activée. Cependant, cible A démarrera quand même même si unité B échoue à démarrer. Ceci est couramment utilisé pour regrouper des services associés qui sont souhaitables mais pas strictement essentiels.
Requires=: Spécifie les dépendances "fortes". Si cible A Requires= unité B, alors unité B doit démarrer avec succès pour que cible A soit activée. Si unité B échoue, cible A échouera également ou ne démarrera pas. Ceci est utilisé pour les dépendances critiques.
After=: Définit une dépendance d'ordre. Si cible A a After= unité B, alors cible A ne démarrera qu'après que unité B ait démarré. Ceci n'implique pas une dépendance de succès, seulement un ordre.
Before=: L'inverse de After=. Si cible A a Before= unité B, alors unité B ne démarrera qu'après que cible A ait démarré.
Conflicts=: Garantit que certaines unités ne sont pas actives simultanément. Si cible A Conflicts= unité B, alors l'activation de cible A arrêtera unité B si elle est en cours d'exécution, et vice-versa.

Ces directives permettent aux cibles d'agir comme des orchestrateurs robustes, en incluant les services et autres cibles si nécessaire, et en définissant l'ordre dans lequel ils doivent démarrer. Par exemple, multi-user.target utilise généralement Wants= network.target et divers autres services, garantissant qu'ils sont actifs lorsque le système atteint un état multi-utilisateur.

Vous pouvez inspecter le contenu d'un fichier d'unité de cible pour voir ses dépendances :

systemctl cat multi-user.target

Cette commande affichera le contenu du fichier d'unité multi-user.target, montrant sa Description, sa Documentation, et surtout, ses directives Wants=, Requires=, After=, et autres qui définissent ce qui constitue l'état multi-utilisateur.

Cibles systemd courantes expliquées

Systemd fournit une variété de cibles prédéfinies, chacune correspondant à un état système ou une fonctionnalité spécifique. Comprendre celles-ci est crucial pour l'administration système :

default.target: C'est la cible la plus importante car elle définit l'état par défaut dans lequel votre système démarrera. C'est généralement un lien symbolique vers graphical.target (pour les bureaux) ou multi-user.target (pour les serveurs).
graphical.target: Cette cible est généralement utilisée pour les systèmes dotés d'un environnement de bureau graphique. Elle inclut multi-user.target puis ajoute les services requis pour le gestionnaire de connexion graphique et le serveur d'affichage (par exemple, GDM, LightDM, Xorg, Wayland).
multi-user.target: C'est l'état standard pour les systèmes multi-utilisateurs sans interface graphique. Il est courant pour les serveurs et fournit tous les services nécessaires pour l'accès en ligne de commande, le réseau, et la plupart des opérations de démons.
basic.target: Un état minimal qui inclut les services système de base requis pour les opérations fondamentales, mais avant multi-user.target. Il inclut généralement sysinit.target et d'autres services essentiels.
sysinit.target: Cette cible est atteinte très tôt dans le processus de démarrage. Elle est responsable des tâches d'initialisation système de base comme le montage des systèmes de fichiers /etc/fstab (à l'exclusion des systèmes distants), la configuration du swap, et d'autres initialisations liées au matériel.
local-fs.target: Garantit que tous les systèmes de fichiers locaux spécifiés dans /etc/fstab sont montés.
remote-fs.target: Garantit que tous les systèmes de fichiers distants (par exemple, NFS, CIFS) spécifiés dans /etc/fstab sont montés.
network.target: Indique qu'une connectivité réseau de base est disponible (par exemple, les interfaces réseau sont actives). Il ne garantit pas une connectivité Internet complète ni l'attribution d'adresses IP.
network-online.target: Une cible réseau plus robuste, indiquant que le système dispose d'une connectivité réseau complète, y compris les adresses IP attribuées et potentiellement les passerelles joignables. Les services qui nécessitent un accès Internet actif devraient utiliser After=network-online.target.
rescue.target: Fournit un shell mono-utilisateur avec un minimum de services en cours d'exécution et les systèmes de fichiers locaux montés. Utile pour la récupération et le dépannage du système.
emergency.target: Un environnement encore plus minimal que rescue.target. Il fournit un shell sur le système de fichiers racine, qui est généralement monté en lecture seule. Aucun autre service n'est démarré. Pour les situations d'urgence critiques.
poweroff.target, reboot.target, halt.target: Ces cibles sont utilisées pour arrêter, redémarrer ou suspendre le système, respectivement. Lorsqu'elles sont activées, elles arrêtent la plupart des services et préparent le système pour l'état d'alimentation souhaité.

Gestion des cibles systemd

L'interaction avec les cibles systemd implique principalement l'utilitaire en ligne de commande systemctl.

Affichage des cibles actives et par défaut

Pour voir dans quelle cible votre système est actuellement en cours d'exécution :

systemctl get-default

Pour lister toutes les unités de cible actuellement chargées :

systemctl list-units --type=target

Cette commande affiche les cibles actives, chargées et statiques, ainsi que leurs descriptions.

Modification de la cible de démarrage par défaut

Vous pouvez modifier la cible dans laquelle votre système démarre par défaut. Par exemple, pour définir multi-user.target comme cible par défaut :

sudo systemctl set-default multi-user.target

Pour revenir à graphical.target :

sudo systemctl set-default graphical.target

Cette commande crée un lien symbolique de /etc/systemd/system/default.target vers le fichier de cible souhaité.

Démarrage dans une cible différente temporairement

Parfois, vous devez démarrer dans une cible spécifique juste une fois (par exemple, pour le dépannage). Vous pouvez y parvenir en ajoutant un paramètre de noyau lors du démarrage. Lorsque le menu de démarrage GRUB apparaît, éditez l'entrée de démarrage (généralement en appuyant sur e) et ajoutez systemd.unit=nom_cible.target à la ligne de commande du noyau.

Par exemple, pour démarrer en mode de secours :

systemd.unit=rescue.target

Changement de cibles pendant l'exécution

Vous pouvez passer à une autre cible pendant que le système est en cours d'exécution en utilisant la commande systemctl isolate. Cette commande arrêtera tous les services non requis par la nouvelle cible et démarrera tous les services requis par celle-ci.

Attention: L'utilisation de systemctl isolate peut perturber le fonctionnement de votre système, surtout si vous passez à une cible de niveau inférieur comme multi-user.target depuis graphical.target sur une machine de bureau. Utilisez avec prudence.

Pour passer de graphical.target à multi-user.target :

sudo systemctl isolate multi-user.target

Pour revenir à graphical.target (en supposant que c'était l'état précédent) :

sudo systemctl isolate graphical.target

Création de cibles personnalisées

Bien que systemd fournisse de nombreuses cibles utiles, vous pourriez rencontrer des situations où la création d'une cible personnalisée est bénéfique. C'est particulièrement vrai pour les déploiements d'applications complexes où vous devez regrouper plusieurs services qui devraient toujours démarrer et s'arrêter ensemble, ou définir un environnement spécifique pour votre application.

Pour créer une cible personnalisée :

Créez un fichier .target: Placez-le dans /etc/systemd/system/. Par exemple, my-application.target.
ini # /etc/systemd/system/my-application.target [Unit] Description=Ma Cible d'Application Personnalisée Wants=my-database.service my-webserver.service After=my-database.service my-webserver.service
- Description: Une description lisible par l'homme.
- Wants=: Listez les services ou autres cibles que cette cible doit inclure.
- After=: Définissez l'ordre. La cible démarrera après ces unités.
Créez les services: Assurez-vous que my-database.service et my-webserver.service (ou tout autre service que vous listez) existent et sont correctement configurés.
Rechargez systemd: Informez systemd du nouveau fichier d'unité.
bash sudo systemctl daemon-reload
Activez et démarrez: Vous pouvez maintenant activer et démarrer votre cible personnalisée, ce qui démarrera à son tour ses services désirés.
bash sudo systemctl enable my-application.target sudo systemctl start my-application.target

Cela vous permet de gérer un groupe de services liés comme une seule unité logique, simplifiant les déploiements d'applications complexes.

Dépannage avec les cibles

Les cibles sont également inestimables pour le dépannage des problèmes de démarrage ou des échecs de service :

Identification des dépendances: Si un service ne parvient pas à démarrer, l'inspection de la cible à laquelle il appartient peut révéler des dépendances manquantes ou défaillantes. Utilisez systemctl status <nom_service> et systemctl list-dependencies <nom_cible>.
Démarrage dans des cibles minimales: Si votre système ne parvient pas à démarrer dans graphical.target ou multi-user.target, essayez de démarrer dans rescue.target ou emergency.target en utilisant la méthode du paramètre de noyau. Cela fournit un environnement minimal où vous pouvez diagnostiquer les problèmes sans la complexité de nombreux services en cours d'exécution.
Vérification des journaux: Après avoir tenté de démarrer une cible ou un service, vérifiez toujours les journaux journalctl pour les erreurs :
bash journalctl -b -u <nom_cible_ou_service>

Bonnes pratiques et astuces

Privilégiez network-online.target: Si votre service a besoin d'une connectivité réseau active (par exemple, pour atteindre une API externe), assurez-vous qu'il utilise After=network-online.target plutôt que simplement network.target ou des services réseau spécifiques. Cela rend votre service plus robuste face aux variations de temps de configuration réseau.
Comprendre l'ordre de démarrage: Familiarisez-vous avec le flux général de sysinit.target à basic.target, puis multi-user.target/graphical.target. Cela aide à déboguer les services qui échouent tôt dans le processus de démarrage.
Soyez prudent avec default.target: La modification de default.target peut altérer considérablement le comportement de démarrage de votre système. Testez toujours les configurations personnalisées dans un environnement non-production d'abord.
Utilisez Wants= pour les dépendances non critiques: Pour les services qui sont utiles mais pas strictement nécessaires pour qu'une cible soit considérée comme "active", utilisez Wants= au lieu de Requires=. Cela évite qu'un seul échec de service optionnel ne se propage et n'empêche l'activation de la cible entière.

Conclusion

Les cibles systemd sont une pierre angulaire de la gestion moderne des systèmes Linux, fournissant un mécanisme flexible et puissant pour définir, contrôler et orchestrer les états système. En comprenant comment les cibles regroupent les unités, gèrent les dépendances et définissent le processus de démarrage, les administrateurs et les développeurs acquièrent un contrôle significatif sur le comportement de leurs systèmes. Des cibles courantes comme multi-user.target aux cibles personnalisées spécifiques aux applications, maîtriser ces concepts est essentiel pour une administration système efficace, le dépannage et la construction d'environnements Linux robustes et maintenables.

Au fur et à mesure que vous continuez votre parcours avec systemd, rappelez-vous que les cibles sont votre carte pour naviguer dans le paysage complexe des dépendances d'unités et de l'initialisation système, garantissant que vos services démarrent de manière prévisible et que votre système atteint son état opérationnel prévu.