Linux管理・運用の基本

前回はsystemdの基本であるユニットファイルの編集とカスタムサービスの作成方法について解説しました。今回はさらに一歩踏み込み、systemdの強力な機能であるタイマーユニットとソケットユニットについて詳しく見ていきます。

これらのユニットを使いこなすことで、定期的なタスクの自動化や、必要な時だけサービスを起動するといった効率的なシステム運用が可能になります。この記事では、タイマーユニットとソケットユニットの概要から、それぞれの設定方法、そして具体的な活用例まで、丁寧に解説します。

• タイマーユニットの基本的な仕組みと使い方
• ソケットユニットの基本的な仕組みと使い方
• タイマーユニットとソケットユニットの主要な設定オプション
• cronやinetd/xinetdとの違い
• 具体的な設定ファイルの作成方法とコマンド例

タイマーユニット（.timer）は、指定した時間や間隔でサービスユニット（.service）を自動的に実行するためのsystemdの機能です。従来のcronに代わる新しい仕組みとして、より柔軟で安定したタスクスケジューリングを提供します。systemdの他のユニットと連携するため、ログの管理や依存関係の制御といった統合的な管理が容易になります。

• 定期的なログローテーション：毎週日曜日の午前3時にログをアーカイブする
• バックアップスクリプトの実行：毎日深夜にデータベースのバックアップを実行する
• システムのメンテナンス：毎月第1土曜日に不要なテンポラリファイルをクリーンアップする

タイマーユニットは主に[Timer]セクションと、サービスユニットとの連携を定義する[Unit]セクションで構成されます。

OnCalendarは非常に強力で、cronよりも直感的な表記が可能です。例えば、「毎月1日の午前5時30分」ならOnCalendar=monthly 5:30、「毎週月曜日の午後10時」ならOnCalendar=Mon 22:00と記述できます。OnCalendarは複数行にわたって記述できますが、複数の条件はORとして扱われるため、「毎日かつ午前2時」のようなAND条件はOnCalendar=*-*-* 02:00:00のように1行で簡潔に表現するのが一般的です。

OnCalendarの最後に@タイムゾーンを追加することで、特定のタイムゾーンで実行時間を指定することも可能です（例: OnCalendar=Mon 10:00:00 America/New_York）。有効なタイムゾーンのリストはtimedatectl list-timezonesコマンドで確認できます。

RandomizedDelaySecオプションは、OnCalendarなどで設定された起動時刻に、指定された時間内のランダムな遅延を加えることで、タイマーの起動時間を分散させるために使用されます。

これにより、dailyやweeklyといった同じタイミングで起動するように設定された複数のタイマーユニットが、同時に起動するのを防ぐことができます。複数のタイマーが同時に起動すると、以下のような問題が発生する可能性があります。

• リソース競合: サービスがCPU、メモリ、ディスクI/Oなどのシステムリソースを奪い合い、システムの応答性が低下したり、サービス自体の処理が遅くなったりする。
• パフォーマンス低下: 処理が集中することで、システムの負荷が急激に上昇し、一時的にパフォーマンスが大きく落ち込む可能性がある。

Persistent=trueは、システムが再起動しても、タイマーが最後に実行された時間を覚えておく便利な機能ですが、不用意に設定すると想定外の負荷につながる可能性があります。

1. I/O負荷: タイマーが実行されるたびに、systemdは実行時刻をディスクに書き込みます。頻繁に実行されるタイマーにPersistent=trueを設定すると、ディスクへの書き込みが頻繁に発生し、I/O負荷が増加します。
2. 実行の集中: システム再起動後、複数のPersistentタイマーが「次に実行されるはずだった時間」を計算し、ほぼ同時に実行される可能性があります。これは、RandomizedDelaySecが設定されていない場合に特に顕著です。

Persistent=trueを使用する場合は、RandomizedDelaySecを併用して、再起動後のタイマー実行時間を分散させることが強く推奨されます。

ここでは、毎日深夜2時に実行されるバックアップサービスを作成する例を見てみましょう。

1. サービスユニットファイルを作成

   backup.serviceとして/etc/systemd/system/に保存します。

   [Unit]
   Description=Daily Backup Service
   
   [Service]
   Type=oneshot
   ExecStart=/usr/local/bin/backup-script.sh

2. タイマーユニットファイルを作成

   backup.timerとして/etc/systemd/system/に保存します。

   [Unit]
   Description=Run daily backup at 2 AM
   
   [Timer]
   OnCalendar=*-*-* 02:00:00
   AccuracySec=1h
   Persistent=true
   RandomizedDelaySec=600
   
   [Install]
   WantedBy=timers.target

3. ユニットを有効化し、起動

   # systemdに新しいユニットを読み込ませる
   $ sudo systemctl daemon-reload
   
   # タイマーユニットを有効化する
   $ sudo systemctl enable backup.timer
   
   # タイマーユニットを起動する
   $ sudo systemctl start backup.timer
   
   # タイマーユニットの状態を確認する
   $ sudo systemctl status backup.timer

ソケットユニット（.socket）は、特定のネットワークソケットやIPC（プロセス間通信）ソケットへの接続を監視し、接続要求があった場合にのみ、関連するサービスユニット（.service）を起動するための仕組みです。従来のinetdやxinetdの機能を取り込み、より統合的な管理を実現しています。

この方式の最大のメリットは、常にサービスを起動しておく必要がないため、システムリソース（メモリ、CPU）を節約できる点です。

• 大量のリソースを消費するサービス：ユーザーからのリクエストがあった時だけ起動し、処理が終了したら停止する
• 開発・テスト環境：頻繁に使わないテスト用のWebサーバーを必要な時だけ起動する
• SSHのソケットアクティベーション：多くのディストリビューションで利用可能なsshd.socketユニットは、SSH接続要求があった時に初めてsshd.serviceを起動します。この機能はセキュリティポリシーに合わせて適切に利用しましょう。

ソケットユニットは主に[Socket]セクションと、サービスユニットとの連携を定義する[Unit]セクションで構成されます。

Accept=yesを不用意に使用すると、プロセスが乱立する可能性があります。これは、inetdのように接続ごとに新しいプロセスを起動する挙動です。

クライアントからの接続が短時間に多数集中すると、Accept=yesが有効なソケットユニットは、その接続ごとに新しいサービスプロセスを次々と起動します。これにより、システムのCPUやメモリに過度な負荷がかかり、リソースが枯渇する可能性があります。ほとんどの場合、デフォルトのAccept=noで十分です。

ここでは、HTTPリクエストがあった時だけ起動する簡易Webサーバーを作成する例を見てみましょう。この例では、より一般的なAccept=noを使用します。

1. サービスユニットファイルを作成

   web.serviceとして/etc/systemd/system/に保存します。ソケットユニット経由で起動するサービスは、セキュリティの観点から専用の制限ユーザーで実行するのが望ましいです。以下の例ではUser=nobodyとしています。

   [Unit]
   Description=Simple Web Server
   Requires=web.socket
   
   [Service]
   User=nobody
   ExecStart=-/bin/sh -c 'while read -r line; do case "$line" in GET\ *) echo "HTTP/1.0 200 OK"; echo "Content-Type: text/plain"; echo; echo "Hello, world!"; break; esac; done'
   StandardInput=socket

   StandardInput=socketは、ソケットユニットからの入力をこのサービスプロセスの標準入力にリダイレクトする重要な設定です。これにより、サービスはソケットからの接続データを直接読み込むことができます。

2. ソケットユニットファイルを作成

   web.socketとして/etc/systemd/system/に保存します。

   [Unit]
   Description=Socket for simple web server
   
   [Socket]
   ListenStream=8080
   
   [Install]
   WantedBy=sockets.target

3. ユニットを有効化し、起動

   ソケットユニットを有効化・起動するだけで、サービスは必要になるまで起動しません。

   $ sudo systemctl daemon-reload
   $ sudo systemctl enable web.socket
   $ sudo systemctl start web.socket

4. 動作確認

   別のターミナルからcurlコマンドでリクエストを送ると、サービスが起動してレスポンスが返されます。

   $ curl http://localhost:8080
   Hello, world!

今回は、systemdの高度な機能であるタイマーユニットとソケットユニットについて解説しました。

• タイマーユニット：cronに代わる、より柔軟で安定した定期実行スケジューラ。OnCalendarなどのオプションで、高度なスケジュール管理が可能です。
• ソケットユニット：inetd/xinetdに代わる、オンデマンドなサービス起動機能。リソースを効率的に利用できます。

これらのユニットを組み合わせることで、システムの負荷を最適化しながら、堅牢な自動化・運用体制を構築できます。

この記事が、Linux管理・運用の知識を深める一助となれば幸いです。ご覧いただきありがとうございました。次回は、ファイルの更新をトリガーにジョブを走らせるパスユニットと、外部ストレージのマウント管理に役立つマウントユニットについて解説します。