Architecture de systemd¶

systemd suit une architecture modulaire où le daemon principal (PID 1) coordonne un ensemble de composants spécialisés. Cette conception permet une séparation claire des responsabilités tout en maintenant une intégration étroite entre les différents services système.

Le daemon principal : systemd (PID 1)¶

Le processus systemd s'exécute avec le PID 1, ce qui en fait le premier processus lancé par le noyau Linux après le boot. Il est le parent direct ou indirect de tous les autres processus du système.

Responsabilités principales¶

Initialisation du système : Montage des systèmes de fichiers, configuration réseau de base
Gestion des unités : Chargement, démarrage, arrêt et supervision des unités
Gestion des dépendances : Résolution de l'ordre de démarrage basé sur les dépendances
Supervision des processus : Surveillance et redémarrage automatique des services
Gestion des cgroups : Organisation hiérarchique des processus

Communication avec systemd¶

Les utilisateurs et programmes interagissent avec systemd principalement via :

D-Bus : Interface de communication inter-processus pour les commandes et événements
systemctl : Interface en ligne de commande principale
API socket : Pour les applications nécessitant une intégration profonde

Composants de l'écosystème¶

systemd-journald¶

Le daemon de journalisation collecte et stocke les logs du système.

Fonctionnalités :

Stockage binaire structuré avec métadonnées
Indexation pour recherche rapide
Rotation automatique des logs
Forward vers syslog si nécessaire
Collecte des logs kernel, services et applications

Fichiers de configuration : /etc/systemd/journald.conf

systemd-logind¶

Gère les sessions utilisateur et les sièges (seats) multi-utilisateurs.

Fonctionnalités :

Suivi des sessions utilisateur
Gestion de l'alimentation (suspend, hibernate)
Contrôle d'accès aux périphériques
Support multi-seat

Commande associée : loginctl

systemd-udevd¶

Gère les événements des périphériques matériels.

Fonctionnalités :

Détection dynamique du matériel
Chargement automatique des modules kernel
Création des nœuds de périphériques dans /dev
Application de règles udev personnalisées

Répertoire de règles : /etc/udev/rules.d/, /lib/udev/rules.d/

systemd-networkd¶

Daemon de gestion réseau pour la configuration des interfaces.

Fonctionnalités :

Configuration des interfaces réseau
Support DHCP client et serveur
Configuration de VLAN, bridges, bonds
Routage statique

Fichiers de configuration : /etc/systemd/network/*.network

Commande associée : networkctl

systemd-resolved¶

Service de résolution DNS avec cache intégré.

Fonctionnalités :

Résolution DNS avec cache
Support DNSSEC
Support mDNS et LLMNR
Intégration avec systemd-networkd

Fichiers de configuration : /etc/systemd/resolved.conf

Commandes associées : resolvectl, systemd-resolve

systemd-timesyncd¶

Client SNTP léger pour la synchronisation horaire.

Fonctionnalités :

Synchronisation NTP basique
Alternative légère à ntpd/chrony
Stockage du temps dans /var/lib/systemd/timesync/

Fichiers de configuration : /etc/systemd/timesyncd.conf

Commande associée : timedatectl

systemd-boot (anciennement gummiboot)¶

Gestionnaire de démarrage UEFI simple.

Fonctionnalités :

Boot sur systèmes UEFI
Interface minimale
Configuration simple

Commande associée : bootctl

Hiérarchie des répertoires¶

systemd utilise une structure de répertoires bien définie :

Fichiers d'unités¶

graph TB
    root["/"]
    etc["/etc/systemd/system/<br/>(Config admin - Priorité haute)"]
    run["/run/systemd/system/<br/>(Runtime volatile - Priorité moyenne)"]
    usr["/usr/lib/systemd/system/<br/>(Packages système - Priorité basse)"]

    root --> etc
    root --> run
    root --> usr

    style etc fill:#64B5F6
    style run fill:#90CAF9
    style usr fill:#BBDEFB
    style root fill:#E3F2FD

Ordre de priorité : /etc > /run > /usr/lib

Configuration¶

graph LR
    etc["/etc/systemd/"]
    system["system/"]
    user["user/"]
    journald["journald.conf"]
    logind["logind.conf"]
    resolved["resolved.conf"]
    networkd["networkd.conf"]
    timesyncd["timesyncd.conf"]

    etc --> system
    etc --> user
    etc --> journald
    etc --> logind
    etc --> resolved
    etc --> networkd
    etc --> timesyncd

    style etc fill:#81C784
    style system fill:#C8E6C9
    style user fill:#C8E6C9
    style journald fill:#C8E6C9
    style logind fill:#C8E6C9
    style resolved fill:#C8E6C9
    style networkd fill:#C8E6C9
    style timesyncd fill:#C8E6C9

Données runtime¶

/run/systemd/
  ├── system/                 # État runtime du système
  ├── sessions/               # Sessions utilisateur actives
  └── units/                  # État des unités

Données persistantes¶

/var/lib/systemd/
  ├── catalog/                # Catalogues de messages du journal
  ├── coredump/               # Core dumps des applications
  └── timesync/               # Données de synchronisation horaire

Gestion des cgroups¶

systemd organise tous les processus dans une hiérarchie de cgroups (control groups) qui permet de :

Limiter les ressources (CPU, mémoire, I/O)
Mesurer l'utilisation des ressources
Isoler les processus
Tuer tous les processus d'un service de manière fiable

Hiérarchie typique¶

graph TB
    root["/sys/fs/cgroup/"]
    system["system.slice"]
    user["user.slice"]
    machine["machine.slice"]

    sshd["sshd.service"]
    nginx["nginx.service"]
    postgres["postgresql.service"]

    user1000["user-1000.slice"]

    root --> system
    root --> user
    root --> machine

    system --> sshd
    system --> nginx
    system --> postgres

    user --> user1000

    style root fill:#FFB74D
    style system fill:#FFE0B2
    style user fill:#FFE0B2
    style machine fill:#FFE0B2
    style sshd fill:#FFF3E0
    style nginx fill:#FFF3E0
    style postgres fill:#FFF3E0
    style user1000 fill:#FFF3E0

Chaque service systemd s'exécute dans son propre cgroup, permettant une isolation et un contrôle précis.

Communication D-Bus¶

systemd utilise intensivement D-Bus pour la communication inter-processus.

Bus système¶

Le bus D-Bus système permet :

L'envoi de commandes à systemd
La notification d'événements système
L'intégration avec d'autres services système

Activation par bus¶

Les services peuvent être activés automatiquement lors d'une requête D-Bus, permettant un démarrage à la demande.

Intégration kernel¶

systemd s'appuie sur plusieurs fonctionnalités du noyau Linux :

cgroups v2 : Organisation et limitation des ressources
namespaces : Isolation des processus
capabilities : Privilèges granulaires
seccomp : Filtrage des appels système
autofs : Montage automatique
fanotify/inotify : Surveillance du système de fichiers

Schéma d'ensemble¶

graph TB
    kernel["Noyau Linux<br/>cgroups, namespaces<br/>capabilities, seccomp"]
    systemd["systemd (PID 1)<br/>Gestion unités, dépendances, cgroups"]

    journald["systemd-<br/>journald"]
    logind["systemd-<br/>logind"]
    networkd["systemd-<br/>networkd"]
    resolved["systemd-<br/>resolved"]
    udevd["systemd-<br/>udevd"]
    timesyncd["systemd-<br/>timesyncd"]

    tools["Outils utilisateur<br/>systemctl, journalctl<br/>networkctl, loginctl, etc."]

    kernel <--> systemd

    systemd --> journald
    systemd --> logind
    systemd --> networkd
    systemd --> resolved
    systemd --> udevd
    systemd --> timesyncd

    journald --> tools
    logind --> tools
    networkd --> tools
    resolved --> tools
    udevd --> tools
    timesyncd --> tools
    systemd ==> tools

    style kernel fill:#FFCDD2
    style systemd fill:#E1BEE7
    style journald fill:#C5CAE9
    style logind fill:#C5CAE9
    style networkd fill:#C5CAE9
    style resolved fill:#C5CAE9
    style udevd fill:#C5CAE9
    style timesyncd fill:#C5CAE9
    style tools fill:#B2DFDB

Cette architecture modulaire et intégrée fait de systemd un système d'initialisation puissant et flexible, capable de gérer tous les aspects du cycle de vie d'un système Linux moderne.