关于linux:sysMaster-全新1号进程实现方案秒级自愈保障系统全天在线

意识 1 号过程和 sysMaster

在 Linux 操作系统中，1 号过程是 init 过程，它是所有其余过程的先人过程。init 过程是系统启动时第一个被创立的过程，它负责启动和治理其余所有过程，并在零碎关机时敞开它们。在古代 Linux 零碎中，init 过程曾经被 systemd 过程所取代，然而 1 号过程的概念依然存在。它的最小性能包含系统启动和回收僵尸过程。

「sysMaster」 是 openEuler 针对不同场景下 Linux 零碎初始化和服务治理面临的问题和特点进行总结和思考后的一种改良和摸索，旨在改良传统的 init 守护过程，提供对立的零碎初始化和服务治理解决方案，反对嵌入式、服务器和云场景下的过程、容器和虚拟机治理。应用 rust 语言编码, 引入故障监测和秒级自愈等多种技术手段, 从而晋升 OS 的稳定性和业务的可用度。

如下 sysMaster 零碎架构图所示，次要蕴含三个方面的内容:

• sysmaster-init：提供零碎初始化 / 僵尸过程回收 / 监控保活等性能，性能极简，特地是可独自利用于嵌入式场景。
• sysmaster-core：提供服务单元的生命周期治理等外围性能，反对热重启 / 热降级 / 秒级自愈等能力，保障业务 24 小时在线。
• sysmaster-extends：提供零碎要害性能的组件汇合(如设施治理 devMaster, 总线通信 busMaster，对立代理 uniMaster 等)，各组件可独自应用, 在不同场景下灵便选用。

为什么开发 sysMaster

常见的初始化零碎有 sysvinit、Upstart 和 systemd，它们各有特点，如下表所示：

只管 systemd 在启动速度和性能方面有很大的改良，但其零碎架构和实现越来越简单，不合乎 Keep It Simple 的准则，也不反对灵便组合，对于嵌入式和一些 IoT 设施等场景的反对有余。此外，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，这些问题会带来零碎级别的宕机。这与 openEuler 面向边缘、嵌入式、服务器和云场景的愿景不符。

在云化场景下，服务的治理对象由过程演变为虚拟机和容器。通过 OpenStack、Kubernetes 等平台联合节点上的 agent（如 kubelet、nova）进行治理。这些 agent 在节点上通过 Systemd 进行治理，并且也应用了 Systemd 提供的一些根底能力，如日志输入。对于 Node（VM、Host）外部的一些要害服务，如 Nginx，通过 Systemd 进行生命周期的治理。这些服务也是分布式的，以后呈现问题时，由服务自行进行解决，无奈像容器实例和虚拟机实例一样通过相似 Kubernetes、OpenStack 平台对立编排。

现有的成熟初始化零碎，如 systemd 和 Upstart，明确不反对嵌入式场景。其中最有名的 systemd, 组件泛滥，性能不独立，依赖关系简单，且资源占用较高，无奈在嵌入式等场景很好的发挥优势。

sysMaster 应该聚焦什么

操作系统的初始化和服务治理是零碎中十分重要的性能，随着场景和内部模式的变动，咱们冀望提供一套对立的零碎初始化和服务治理框架，以打消现有问题并适应传统场景和云场景的需要。

咱们的指标是：

1. 打消现有初始化零碎内存安全类问题，升高故障产生的可能性。
2. 反对疾速部署、降级和复原，实现故障秒级复原，对业务无感知。
3. 极致轻量、灵便，可能满足嵌入、服务器和云等场景对资源开销的不同需要。

对于云场景节点外部的运行实例（如容器、虚拟机和过程），咱们的指标是：

1. 提供对立的实例生命周期治理接口，对接分布式治理框架（如 Kubernetes 和 OpenStack），屏蔽容器引擎和虚拟化治理平台的差别。
2. 对于 VM 中的要害云化服务，可能复用以后云实例调度平台的能力，实现分布式治理。

sysMaster 采纳多级拆分的 1+1+N 架构，确保每个组件专一于本人的职责，升高单组件的复杂性，确保组件架构简略，从而晋升零碎整体架构的扩展性和适应性，升高开发和保护老本。sysMaster 具备以下次要特点：

1. 轻量化调度，反对更快的启动速度。sysMaster-core 中的 job 调度器和事件驱动器负责相干启动工作的解决。job 调度器提供轻量化、并行化的调度能力，并反对事务能力，保障服务启动的原子性。事件驱动器承受内部事件并驱动 job 调度器实现事件相干工作，如管理控制命令和设施发现等。
2. 插件架构，反对服务类型灵便拓展。Unit 管理器提供插件化机制，反对动静加载各种服务类型，实现按需加载，反对服务的灵便扩大。
3. 状态外置，多级还原点；语言级原生平安，撑持极致牢靠。可靠性框架反对状态外置、多级 checkpoint 反对自定义，并实现资源对账、数据自复原，实现故障的疾速自复原，同时具备热降级能力，实现不中断业务的版本疾速降级能力。sysMaster 抉择内存平安的 Rust 语言进行开发，原生打消内存安全类问题，进步 1 号过程本身的鲁棒性，晋升零碎整体的可靠性。
4. 迁徙工具反对 Systemd 到 sysMaster 无缝迁徙。提供生态迁徙工具，反对客户和开发者从 Systemd 疾速切换到 sysMaster，实现无缝切换和迁徙。
5. sysMaster 排汇现有云化场景的一些特点，联合容器引擎（iSulad）和 Qemu，提供对立的容器实例和虚拟化实例的治理接口，并将由 sysMaster 治理的一些要害利用实例的治理对立对接到 Kubernetes 和 OpenStack 等散布式调度框架。这样，sysMaster 能够提供单节点运行对象生命周期治理的对立接口。
6. 原生反对鸿蒙和 Linux 内核。sysMaster 定位为反对嵌入式、服务器和云等全场景的反对，以后原生反对鸿蒙微内核和 Linux 内核，为微内核和宏内核提供对立的服务治理框架。

sysMaster 以后停顿及布局

自 2022 年 9 月份公布首个技术验证版本以来，最新版的 sysMaster 引入了故障复原机制，当 sysMaster 服务治理性能异样导致过程解体时，能够秒级复原，而不是重启整个零碎来复原故障。同时，sysMaster 已实现 init 全副性能以及 core 主体性能，买通了零碎容器 / 虚拟机的场景。

往年，sysMaster 将重点发力疾速启动方面的个性，以晋升 sysMaster 在启动速度和运行底噪方面的劣势。这将包含对 sysMaster-core 中的 job 调度器和事件驱动器进行优化，以进步启动速度和响应速度。此外，sysMaster 还将重点开发设施治理及其他必要组件，以满足虚机场景的需要。设施治理 (devMaster) 是 sysMaster 的一个重要组件，它能够帮忙用户治理和监控零碎中的硬件设施，包含网络接口、磁盘、CPU 等。这将有助于进步零碎的可靠性和稳定性。将来，sysMaster 将持续摸索在云场景下的利用，以满足一直变动的需要。sysMaster 将持续优化其架构和性能，以进步零碎的可扩展性和适应性。同时，sysMaster 还将持续开发新的性能和组件，以满足不同场景下的需要，如容器化、虚拟化、边缘计算等。sysMaster 将一直致力，成为一个弱小的系统管理框架，为用户提供更好的应用体验和更高的效率。

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sysMaster 我的项目地址：https://gitee.com/openeuler/sysmaster