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在Docker下运行Systemd init

alphaxz

曾经，在挂载了/var/run/docker.sock之后，在Docker容器中即可控制整个Docker Daemon了。此时，在这个容器中，便有了启动更多容器的可能，配上一个合适的hostname，会让使用者在使用时，陷入“盗梦空间”式迷雾之中。

既然一个容器提供的cli可以无限接近一台实机，那么其实不妨跳出容器的哲学，让它在可控的范围之内运行一个完整的init，以提供一部分类似虚拟机的功能，比如服务，或者cron、rsyslog、DBus一类的。

必备条件

运行这个Systemd容器，必备的条件有以下的几点：

不过，如果你使得这个容器进入特权模式，也是可取的。

Systemd在使用CGroup时，会用以区分不同的Slice的进程，从而对其资源消耗进行统计。

Systemd用分层的cgroup来描述不同的slice

Dockerfile参考

FROM ubuntu:18.04

# necessary envs
ENV container docker
ARG LC_ALL=C
ARG DEBIAN_FRONTEND=noninteractive

# modify source.list
RUN sed -i 's/# deb/deb/g' /etc/apt/sources.list \
    && sed -i 's/archive.ubuntu.com/mirrors.163.com/g' /etc/apt/sources.list

# install systemd and ssh
RUN apt-get update \
    && apt-get install -y systemd ubuntu-minimal \
    && apt-get clean \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/* /tmp/* /var/tmp/*

# remove unnecessary units
RUN rm -f /lib/systemd/system/sysinit.target.wants/*.mount \
    && systemctl disable networkd-dispatcher.service

STOPSIGNAL SIGRTMIN+3
WORKDIR /
VOLUME ["/sys/fs/cgroup", "/tmp", "/run", "/run/lock"]
CMD ["/sbin/init"]

运行相关

在上述的Dockerfile中，有许多内容是与Systemd在Docker下运行息息相关的。

ENV container docker
STOPSIGNAL SIGRTMIN+3
VOLUME ["/sys/fs/cgroup", "/tmp", "/run", "/run/lock"]
CMD ["/sbin/init"]

第一行指定了环境变量container="docker"，经测试，这一条环境变量会使得Systemd识别到Docker是它的虚拟化环境。同时，也会使得对init发送信号SIGRTMIN+3可以使Systemd正常关闭，也就是第二行里面的STOPSIGNAL SIGRTMIN+3。

Systemd检测到了容器虚拟环境为Docker

第三行里面指定了四个Volumes。其中，/sys/fs/cgroup是系统CGroup的挂载点，Systemd依赖CGroup，这里显式地提示用户挂载CGroup目录（只读即可）。同时，Systemd会尝试在以下三个路径挂载tmpfs：

之后容器镜像在启动时，是需要运行Systemd进程的，往往系统都会将其软链接到/sbin/init中以兼容旧的Sysvinit模式。因而运行这个路径即可启动容器中的init也就是Systemd。

镜像构建相关

镜像构建过程，影响到的变量有这两个：

ARG LC_ALL=C
ARG DEBIAN_FRONTEND=noninteractive

第一个LC_ALL=C会将容器的地区设置为无，兼容所有基本的地区设置。

第二个DEBIAN_FRONTEND=noninteractive告知apt相关应用目前的进程是不可交互的，避免出现需要变更配置文件或者交互式配置情况出现，从而保证构建顺利进行。

不必要的unit

在上文已经阐述过了，既然是在容器内又无特权，那么需要将一部分和完全虚拟相关的部分——挂载去除。因而可以直接删除*.mount型unit。同时，因为容器网络由外部管理，其也没有NET_ADMIN的权限，无需响应变更，所以可以去除networkd-dispatcher.service这个unit。

# remove unnecessary units
RUN rm -f /lib/systemd/system/sysinit.target.wants/*.mount \
    && systemctl disable networkd-dispatcher.service

运行方式

运行方式这里，只提出docker-compose的方法，使用命令或者像Nomad一样的调度平台也是类似的。

version: "2.1"

services:
  test:
    tty: true
    build: ./build/bionic
    restart: on-failure
    network_mode: bridge
    mem_limit: 1G
    security_opt:
      - seccomp=unconfined
    cap_add:
      - SYS_ADMIN
    volumes:
      - /sys/fs/cgroup:/sys/fs/cgroup:ro
    tmpfs:
      - /tmp
      - /run
      - /run/lock

对于一些security_opt、cap_add、volumes以及tmpfs在上文其实也已经讲述过许多了。这里主要讲一个tty的问题。

这个很简单，就是只有分配了tty，Systemd才会在前台模式打出启动过程方便调试。

Systemd的启动过程

后记

在Docker里运行Systemd其实是一种禁术，使用之前记得评估自己的使用场景，合理使用。同时，如果将hostname也挂载进来，请提供一种方式来判断自己处于容器中抑或是宿主机上，以防造成误操作。

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