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Fcc / sysmaster

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为什么我们要开发sysMaster

sysMaster是openEuler对当前Linux系统初始化和服务管理在嵌入式，服务器，云化等不同场景下面临的问题和特点进行总结和思考后，开展的一种改进和探索，提供统一的，能够支持嵌入式，服务器，云场景下的系统初始化和服务（进程，容器，虚拟机）管理系统。

![](assets/sysmaster-desc.jpeg)

Linux的初始化系统和服务管理

我们都知道1号进程是所有Unix系统中由内核启动的第一个用户态进 程，它是操作系统正常工作的前提，它是操作系统初始化程序的代表（初始化实际包含一些的工具集合），并且需要一直运行在后台，回收孤儿进程，确保系统正常工作。 大家熟悉的初始化系统，有历史悠久的sysvinit，有Debian和Ubuntu等系统的Upstart，以及当前使用广泛的systemd，这些软件各有特点，具体可以参考下表:

Init软件 说明 启动管理 进程回收 服务管理 并行启动 设备管理 资源控制 日志管理
sysvinit 早期版本使用的初始化进程工具, 逐渐淡出舞台。 ✓ ✓
upstart debian, Ubuntu等系统使用的initdaemon ✓ ✓ ✓ ✓
systemd 提高系统的启动速度，相比传统的System V是一大革新，已被大多数Linux发行版所使用。 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

Systemd对Sysvinit做出了很大的改进，尤其是启动速度上，功能也越来越丰富，但这也导致其系统架构和实现越来越复杂，在违背Keep It Simple的道路上越走越远。大而全的功能也不是所有场景都需要的，也不支持灵活组合，对于嵌入式以及一些IOT设备不能做很好的支持。同时与openEuler面向边缘，嵌入式，服务器，云场景OS的愿景不契合。

根据维护问题的统计追踪，Systemd每个版本引入的问题都不是一个收敛状态，并且近些年问题越来越多。而且由于1号进程特殊性，这些问题会带来系统级别的宕机。

![avatar](assets/systemd_problems.png)

云的服务管理

云化场景下，服务的管理对象由进程演变为虚拟机、容器，如通过OpenStack，k8s结合节点上的agent（kubelet，nova）进行管理。agent在node中通过Systemd进行管理，并且也使用了Systemd提供了一些基础能力，如日志输出。

对于Node（VM，Host）内部的一些关键服务，如Ngnix，通过Systemd进行生命周期的管理，并且这些服务也是分布式的，当前出现问题，由服务自行进行处理，无法像容器实例和虚拟机实例一样通过类似K8S、OpenStack平台统一编排。

![avatar](assets/cloud_ori.jpg)

sysMaster应该聚焦什么？

操作系统的初始化以及系统中的服务管理，作为系统中非常重要的一个功能，随着场景和外部形式的变化，我们期望提供一套统一的系统初始化和服务管理框架，并且期望能够消除现有问题以及适应和符合传统场景和云场景的诉求。 对于Linux系统的初始化和服务管理，我们的目标是：

  1. 消除现有初始化系统内存安全类问题，减少故障发生的可能性。
  2. 支持快速部署、升级和恢复，达成故障秒级恢复，做到业务无感知。
  3. 极致轻量，灵活，能够满足嵌入，服务器，云等场景对于资源开销的不同诉求。

对于云场景节点内部的运行实例（如容器，虚拟机，进程），我们的目标是：

  1. 提供统一的实例生命周期的管理接口，对接分布式管理框架(如K8S和OpenStack),屏蔽容器引擎和虚拟化管理平台的差异。
  2. 对于VM中的关键云化服务，能够复用当前云实例调度平台的能力，实现分布式管理。

极致可靠、轻量，满足嵌入式，服务器、云多种场景

![avatar](assets/sysmaster_arch_desc.jpg)

sysMaster通过多级拆分的1+1+N架构，确保每个组件专注自己的职责，降低单组件的复杂性，确保组件架构的及简，从而提升系统整体架构扩展性，和适应性，并降低开发和维护的成本，并拥有以下主要特特点：

  1. 轻量化调度，支持更快的启动速度 sysMaster-core为中的job调度器，事件驱动器来负责相关启动任务的处理，其中 job调度器：对启动服务任务进行调度，提供轻量化，并行化的调度能力，并且支持事务能力，保障服务启动的原子性。 事件驱动器：接受外部事件，并且驱动job调度器完成事件相关任务，如管理控制命令，设备发现等等。
  2. 插件架构，支持服务类型灵活拓展 Unit管理器提供插件化机制，支持动态加载各种服务类型，支持服务的灵活扩展，实现按需加载。
  3. 状态外置，多级还原点；语言级原生安全，支撑极致可靠 可靠性框架：支持状态外置，多级checkpoint支持自定义，并实现资源对账，数据自恢复，实现故障的快速自恢复，同时直至热升级能力，实现不中断业务的版本快速升级能力。 选择内存安全的Rust语言来进行开发，原生消除内存安全类问题，提高1号进程自身的鲁棒性，提升系统整体的可靠性。
  4. 迁移工具支持Systemd到sysMaster无缝迁移。 提供生态迁移工具，支持客户和开发者从Systemd快速切换到sysMaster，实现无缝切换和迁移。
  5. 原生支持鸿蒙和linux内核 sysMaster定位为支持嵌入式和服务器，云等全场景的支持，当前原生支持鸿蒙微内核和Linux内核。为微内核和宏内核提供统一的服务管理框架。

单节点运行对象生命周期管理的统一接口，对接分布式调度框架。

sysMaster吸收现有运化场景的一些特点，结合容器引擎(iSulad)和Qemu，提供统一的容器实例和虚拟化实例的管理接口，以及由sysMaster管理的一些关键应用实例的管理统一对接到Kubernetes和OpenStack。

![avatar](assets/cloud_new.jpg)

sysmaster项目里程碑及愿景

atlas

代码目录结构说明

源码仓库以workspaces方式管理，每一个目录是一个package，每个package包含一个crate（lib或bin形式）， 公共lib crate的目录带lib前缀，使用cargo new --lib libtests创建, daemon类型的bin crate的目录以d结尾。

/ (根目录)
|...coms (插件)
|      |...service (unit type crate)
|      |...socket  (unit type crate)
|      |...target  (unit type crate)
|...libs (对外接口)
|      |...libtest (test lib crate)
|      |...libcgroup (cgroup lib crate)
|      |...libcmdproto(cmd proto lib crate)
|...extends (sysmaster-extends组件)
|     |...sysmaster (daemon,and libsysmaster
|     |...udevd (daemon)
|     |...random-seed (bin)
|...sysmaster (sysmaster-core核心组件)
|...tools
|     |...musl_build
|     |...run_with_sd
|...docs
|...requirements.sh (安装依赖)

如：

  - lib crate: libs/libevent, libs/libutils
  - bin crate: extends/init, sysmaster
  - daemon crate: extends/udevd, extends/logind
木兰宽松许可证, 第2版 木兰宽松许可证， 第2版 2020年1月 http://license.coscl.org.cn/MulanPSL2 您对“软件”的复制、使用、修改及分发受木兰宽松许可证，第2版（“本许可证”）的如下条款的约束： 0. 定义 “软件”是指由“贡献”构成的许可在“本许可证”下的程序和相关文档的集合。 “贡献”是指由任一“贡献者”许可在“本许可证”下的受版权法保护的作品。 “贡献者”是指将受版权法保护的作品许可在“本许可证”下的自然人或“法人实体”。 “法人实体”是指提交贡献的机构及其“关联实体”。 “关联实体”是指，对“本许可证”下的行为方而言，控制、受控制或与其共同受控制的机构，此处的控制是指有受控方或共同受控方至少50%直接或间接的投票权、资金或其他有价证券。 1. 授予版权许可 每个“贡献者”根据“本许可证”授予您永久性的、全球性的、免费的、非独占的、不可撤销的版权许可，您可以复制、使用、修改、分发其“贡献”，不论修改与否。 2. 授予专利许可 每个“贡献者”根据“本许可证”授予您永久性的、全球性的、免费的、非独占的、不可撤销的（根据本条规定撤销除外）专利许可，供您制造、委托制造、使用、许诺销售、销售、进口其“贡献”或以其他方式转移其“贡献”。前述专利许可仅限于“贡献者”现在或将来拥有或控制的其“贡献”本身或其“贡献”与许可“贡献”时的“软件”结合而将必然会侵犯的专利权利要求，不包括对“贡献”的修改或包含“贡献”的其他结合。如果您或您的“关联实体”直接或间接地，就“软件”或其中的“贡献”对任何人发起专利侵权诉讼（包括反诉或交叉诉讼）或其他专利维权行动，指控其侵犯专利权，则“本许可证”授予您对“软件”的专利许可自您提起诉讼或发起维权行动之日终止。 3. 无商标许可 “本许可证”不提供对“贡献者”的商品名称、商标、服务标志或产品名称的商标许可，但您为满足第4条规定的声明义务而必须使用除外。 4. 分发限制 您可以在任何媒介中将“软件”以源程序形式或可执行形式重新分发，不论修改与否，但您必须向接收者提供“本许可证”的副本，并保留“软件”中的版权、商标、专利及免责声明。 5. 免责声明与责任限制 “软件”及其中的“贡献”在提供时不带任何明示或默示的担保。在任何情况下，“贡献者”或版权所有者不对任何人因使用“软件”或其中的“贡献”而引发的任何直接或间接损失承担责任，不论因何种原因导致或者基于何种法律理论，即使其曾被建议有此种损失的可能性。 6. 语言 “本许可证”以中英文双语表述，中英文版本具有同等法律效力。如果中英文版本存在任何冲突不一致，以中文版为准。 条款结束 如何将木兰宽松许可证，第2版，应用到您的软件 如果您希望将木兰宽松许可证，第2版，应用到您的新软件，为了方便接收者查阅，建议您完成如下三步： 1， 请您补充如下声明中的空白，包括软件名、软件的首次发表年份以及您作为版权人的名字； 2， 请您在软件包的一级目录下创建以“LICENSE”为名的文件，将整个许可证文本放入该文件中； 3， 请将如下声明文本放入每个源文件的头部注释中。 Copyright (c) [Year] [name of copyright holder] [Software Name] is licensed under Mulan PSL v2. You can use this software according to the terms and conditions of the Mulan PSL v2. You may obtain a copy of Mulan PSL v2 at: http://license.coscl.org.cn/MulanPSL2 THIS SOFTWARE IS PROVIDED ON AN "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OF ANY KIND, EITHER EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO NON-INFRINGEMENT, MERCHANTABILITY OR FIT FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the Mulan PSL v2 for more details. Mulan Permissive Software License，Version 2 Mulan Permissive Software License，Version 2 (Mulan PSL v2) January 2020 http://license.coscl.org.cn/MulanPSL2 Your reproduction, use, modification and distribution of the Software shall be subject to Mulan PSL v2 (this License) with the following terms and conditions: 0. Definition Software means the program and related documents which are licensed under this License and comprise all Contribution(s). Contribution means the copyrightable work licensed by a particular Contributor under this License. Contributor means the Individual or Legal Entity who licenses its copyrightable work under this License. Legal Entity means the entity making a Contribution and all its Affiliates. Affiliates means entities that control, are controlled by, or are under common control with the acting entity under this License, ‘control’ means direct or indirect ownership of at least fifty percent (50%) of the voting power, capital or other securities of controlled or commonly controlled entity. 1. Grant of Copyright License Subject to the terms and conditions of this License, each Contributor hereby grants to you a perpetual, worldwide, royalty-free, non-exclusive, irrevocable copyright license to reproduce, use, modify, or distribute its Contribution, with modification or not. 2. Grant of Patent License Subject to the terms and conditions of this License, each Contributor hereby grants to you a perpetual, worldwide, royalty-free, non-exclusive, irrevocable (except for revocation under this Section) patent license to make, have made, use, offer for sale, sell, import or otherwise transfer its Contribution, where such patent license is only limited to the patent claims owned or controlled by such Contributor now or in future which will be necessarily infringed by its Contribution alone, or by combination of the Contribution with the Software to which the Contribution was contributed. The patent license shall not apply to any modification of the Contribution, and any other combination which includes the Contribution. If you or your Affiliates directly or indirectly institute patent litigation (including a cross claim or counterclaim in a litigation) or other patent enforcement activities against any individual or entity by alleging that the Software or any Contribution in it infringes patents, then any patent license granted to you under this License for the Software shall terminate as of the date such litigation or activity is filed or taken. 3. No Trademark License No trademark license is granted to use the trade names, trademarks, service marks, or product names of Contributor, except as required to fulfill notice requirements in Section 4. 4. Distribution Restriction You may distribute the Software in any medium with or without modification, whether in source or executable forms, provided that you provide recipients with a copy of this License and retain copyright, patent, trademark and disclaimer statements in the Software. 5. Disclaimer of Warranty and Limitation of Liability THE SOFTWARE AND CONTRIBUTION IN IT ARE PROVIDED WITHOUT WARRANTIES OF ANY KIND, EITHER EXPRESS OR IMPLIED. IN NO EVENT SHALL ANY CONTRIBUTOR OR COPYRIGHT HOLDER BE LIABLE TO YOU FOR ANY DAMAGES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO ANY DIRECT, OR INDIRECT, SPECIAL OR CONSEQUENTIAL DAMAGES ARISING FROM YOUR USE OR INABILITY TO USE THE SOFTWARE OR THE CONTRIBUTION IN IT, NO MATTER HOW IT’S CAUSED OR BASED ON WHICH LEGAL THEORY, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGES. 6. Language THIS LICENSE IS WRITTEN IN BOTH CHINESE AND ENGLISH, AND THE CHINESE VERSION AND ENGLISH VERSION SHALL HAVE THE SAME LEGAL EFFECT. IN THE CASE OF DIVERGENCE BETWEEN THE CHINESE AND ENGLISH VERSIONS, THE CHINESE VERSION SHALL PREVAIL. END OF THE TERMS AND CONDITIONS How to Apply the Mulan Permissive Software License，Version 2 (Mulan PSL v2) to Your Software To apply the Mulan PSL v2 to your work, for easy identification by recipients, you are suggested to complete following three steps: i Fill in the blanks in following statement, including insert your software name, the year of the first publication of your software, and your name identified as the copyright owner; ii Create a file named “LICENSE” which contains the whole context of this License in the first directory of your software package; iii Attach the statement to the appropriate annotated syntax at the beginning of each source file. Copyright (c) [Year] [name of copyright holder] [Software Name] is licensed under Mulan PSL v2. You can use this software according to the terms and conditions of the Mulan PSL v2. You may obtain a copy of Mulan PSL v2 at: http://license.coscl.org.cn/MulanPSL2 THIS SOFTWARE IS PROVIDED ON AN "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OF ANY KIND, EITHER EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO NON-INFRINGEMENT, MERCHANTABILITY OR FIT FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the Mulan PSL v2 for more details.
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