Control de servicios systemd y escritura de archivos unit

systemd es el sistema de inicio y el gestor de servicios que utilizan la mayoría de las distribuciones modernas de Linux. Se encarga de iniciar, detener y gestionar los servicios del sistema, así como de administrar las secuencias de arranque y el estado del sistema.

La herramienta principal para interactuar con systemd es systemctl. Con ella puede:

• Iniciar y detener servicios
• Activar o desactivar servicios durante el arranque
• Consultar el estado y los registros de los servicios
• Recargar la configuración sin reiniciar

Todos los servicios gestionados por systemd se definen mediante archivos de unidad, que son archivos de configuración declarativos almacenados en /etc/systemd/system/ (para todo el sistema) o ~/.config/systemd/user/ (por usuario).

Estos son los comandos de systemctl más utilizados para la gestión diaria de servicios. Cada comando opera sobre un nombre de unidad, como nginx.service o simplemente nginx.

• systemctl start <unit> — iniciar un servicio inmediatamente
• systemctl stop <unit> — detener un servicio en ejecución
• systemctl restart <unit> — detener y volver a iniciar (reinicio completo)
• systemctl reload <unit> — enviar SIGHUP para volver a cargar la configuración sin detener el servicio
• systemctl enable <unit> — crear enlaces simbólicos para que la unidad se inicie durante el arranque
• systemctl disable <unit> — eliminar esos enlaces simbólicos
• systemctl status <unit> — mostrar el estado, el PID y las líneas de registro recientes

systemctl status proporciona una vista detallada de una unidad. Comprender su salida es fundamental para diagnosticar problemas rápidamente.

• Loaded: ruta al archivo de unidad y si está habilitado durante el arranque
• Active: estado actual — active (running), inactive (dead), failed
• Main PID: identificador del proceso principal del servicio
• CGroup: todos los procesos secundarios pertenecientes al servicio
• Log lines: las entradas más recientes del journal para esta unidad

También puede consultar únicamente el estado activo con systemctl is-active y el estado de habilitación con systemctl is-enabled, lo que resulta ideal para utilizarlos en scripts.

Al gestionar muchos servicios, necesita formas de listar y filtrar unidades de manera eficiente. systemctl list-units muestra todas las unidades cargadas actualmente, mientras que list-unit-files muestra todos los archivos de unidad instalados y su estado de habilitación.

Opciones de filtrado útiles:

• --type=service — mostrar solo las unidades de servicio
• --state=failed — mostrar solo las unidades que han fallado
• --state=active — mostrar solo las unidades activas
• --all — incluir las unidades inactivas en el listado

Combinar estos filtros con grep permite crear potentes cadenas de inspección en scripts de mantenimiento.

Un archivo de unidad de servicio es un archivo de texto plano con formato similar a INI, compuesto por secciones. Cada sección controla un aspecto diferente del ciclo de vida de la unidad.

• [Unit] — metadatos: descripción y dependencias de orden (After=, Requires=, Wants=)
• [Service] — cómo iniciar y detener el proceso: ExecStart, ExecStop, Restart, User, WorkingDirectory
• [Install] — cuándo debe habilitarse esta unidad: WantedBy=multi-user.target significa que se activa durante un arranque normal multiusuario

Después de colocar o editar un archivo de unidad en /etc/systemd/system/, debe ejecutar systemctl daemon-reload para que systemd detecte los cambios.

Vamos a crear un archivo de unidad de servicio sencillo para un script personalizado de servidor HTTP en Python. El archivo de unidad indica a systemd exactamente cómo gestionar este proceso, como si fuera cualquier otro servicio del sistema.

Directivas [Service] principales utilizadas aquí:

• Type=simple — systemd trata el proceso de ExecStart como el proceso principal
• User=www-data — ejecutarlo con una cuenta que no sea root por motivos de seguridad
• WorkingDirectory — establecer el directorio de trabajo del proceso
• Restart=on-failure — reiniciar automáticamente el proceso si termina con un código distinto de cero
• RestartSec=5 — esperar 5 segundos entre los intentos de reinicio

La directiva Type= de [Service] indica a systemd cómo determinar cuándo un servicio ha terminado de iniciarse. Elegir el tipo incorrecto es una causa frecuente de errores de orden.

• Type=simple — valor predeterminado; systemd considera que el servicio se ha iniciado en cuanto se ejecuta ExecStart. No se necesita ninguna señal de disponibilidad.
• Type=forking — el proceso de ExecStart crea un proceso hijo y termina; el daemon real se ejecuta como proceso secundario. Utilice PIDFile= para que systemd pueda realizar su seguimiento.
• Type=notify — el proceso envía sd_notify(READY=1) cuando está realmente listo. Es la opción más fiable para daemons complejos.
• Type=oneshot — se ejecuta una vez y termina; las unidades posteriores esperan a que finalice. Es ideal para scripts de configuración.
• Type=idle — funciona como simple, pero la ejecución se retrasa hasta que terminan todos los trabajos activos.

Los archivos de unidad de servicio admiten varias directivas para pasar variables de entorno y aplicar restricciones de seguridad; ambas son importantes en sistemas de producción.

Directivas de entorno:

• Environment="KEY=value" — establecer una única variable en línea
• EnvironmentFile=/etc/myapp/env — cargar variables desde un archivo (una KEY=value por línea)

Directivas habituales de refuerzo de la seguridad:

• NoNewPrivileges=true — impedir que el proceso obtenga privilegios adicionales mediante setuid
• ProtectSystem=strict — montar /usr, /boot y /etc como de solo lectura
• PrivateTmp=true — proporcionar al servicio su propio /tmp aislado
• CapabilityBoundingSet= — eliminar todas las capacidades de Linux

Un temporizador de systemd es una unidad que activa otra unidad (normalmente un .service) según una programación. Sustituye los trabajos tradicionales de cron por un mecanismo más integrado, con registros y más fácil de controlar.

Cada unidad de temporizador (foo.timer) está emparejada con una unidad de servicio con el mismo nombre base (foo.service) que realiza el trabajo. Debe habilitar e iniciar el temporizador, no el servicio directamente.

Tipos de temporizador:

• Temporizadores en tiempo real (de calendario) — se activan en horas concretas del reloj mediante expresiones OnCalendar= como daily, weekly o Mon *-*-* 02:00:00
• Temporizadores monotónicos — se activan en relación con un evento del sistema mediante OnBootSec=, OnActiveSec= o OnUnitActiveSec=

Vamos a crear un par completo de temporizador y servicio que ejecute un script de copia de seguridad todos los días a las 02:00. Observe que la sección [Timer] se encuentra en su propio archivo .timer, mientras que el trabajo se define en el archivo .service asociado.

Directivas [Timer] principales:

• OnCalendar= — expresión de calendario que define la programación
• Persistent=true — si el sistema estaba apagado cuando debía activarse el temporizador, ejecutarlo inmediatamente en el siguiente arranque
• RandomizedDelaySec= — añadir hasta N segundos de variación aleatoria para evitar una avalancha de solicitudes cuando muchos hosts comparten la misma programación
• Unit= — unidad de destino explícita (opcional si los nombres coinciden)

systemd dirige toda la salida de los servicios al journal, que se consulta con journalctl. Esto centraliza los registros de todas las unidades en un único almacén en el que se pueden realizar búsquedas.

Opciones esenciales de journalctl para resolver problemas de servicios:

• -u <unit> — filtrar por nombre de unidad
• -f — seguir el registro en tiempo real (como tail -f)
• -n 50 — mostrar solo las últimas 50 líneas
• --since "1 hour ago" — limitar por intervalo de tiempo
• -p err — mostrar solo los errores y las prioridades superiores
• -b — mostrar únicamente los registros del arranque actual

Cuando una unidad no se inicia, lo primero que debe ejecutar es journalctl -u <unit> -n 30 --no-pager, seguido de systemctl status <unit> para obtener el contexto de los errores recientes.

Compruebe sus conocimientos sobre la configuración de unidades de servicio y temporizador de systemd.

En esta lección ha explorado los conceptos fundamentales de la gestión de servicios de systemd y la creación de archivos de unidad con un nivel profesional. A continuación se resumen los temas tratados:

• Conceptos básicos de systemctl — start, stop, restart, reload, enable, disable, status, is-active e is-enabled para realizar comprobaciones adecuadas para scripts
• Listado y filtrado — list-units y list-unit-files con las opciones --type y --state para aislar servicios fallidos o habilitados
• Anatomía de los archivos de unidad — las tres secciones [Unit], [Service] y [Install], junto con sus directivas principales
• Tipos de servicio — simple, forking, notify y oneshot>, y cuándo utilizar cada uno
• Entorno y seguridad — EnvironmentFile, NoNewPrivileges, ProtectSystem y PrivateTmp para daemons reforzados
• Unidades de temporizador — asociación de archivos .timer y .service, expresiones OnCalendar y comportamiento de recuperación de Persistent
• Journalctl — filtrado por unidad, tiempo, arranque y prioridad para diagnosticar fallos de forma eficiente

Con estas habilidades puede gestionar cualquier servicio del sistema, programar tareas recurrentes de forma fiable y crear archivos de unidad preparados para producción para sus propios daemons.