プロセスとサービス管理（systemd）

🎓 レベル：標準　|　重要度：A（必須）

📎 前提：シェルとファイル操作・権限　|　関連：パッケージとユーザー・SSH・コンテナとは（名前空間・cgroups）

要点（BLUF）

サーバで動き続けるプログラムを**デーモン（常駐プロセス）**と呼ぶ。Linux で「いつ起動し・落ちたら再起動し・何に依存するか」を束ねるのが systemd。
サービスは unit ファイル（宣言的なテキスト）で定義する。systemctl で起動・停止・状態確認、journalctl でログを見る。
「落ちたら自動で立て直す（Restart）」をOSレベルで保証できるのが systemd の価値。手作業の見張りを不要にする。

概念 ── デーモンと「監督役」

Web サーバや DB のようにバックグラウンドで動き続けるプロセスがデーモンです。問題は「サーバ再起動後に自動で立ち上がるか」「クラッシュしたら誰が立て直すか」。これを担うのが systemd——Linux の起動直後から動く「全サービスの監督役（PID 1）」です。

flowchart TB
    boot["サーバ起動"] --> systemd["systemd（PID 1・監督役）"]
    systemd --> net["network.target（ネットワーク準備）"]
    systemd --> svc["myapp.service（自作アプリ）"]
    net --> svc
    svc -->|"クラッシュ検知"| restart["自動で再起動（Restart=always）"]
    restart --> svc

「プロセスとは何か」というOSの理論はコンピュータ基礎へ。ここは「サービスとして運用する」実務に絞ります。

仕組み ── unit ファイルで宣言する

systemd は「どう動かすか」を unit ファイルに宣言的に書きます（命令の列ではなく、望ましい状態の記述）。

# /etc/systemd/system/myapp.service
[Unit]
Description=My App Server
After=network.target            # ネットワーク準備後に起動

[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /opt/myapp/server.py
Restart=always                  # 落ちたら必ず再起動
RestartSec=3                    # 3秒待って再起動
User=appuser                    # root でなく専用ユーザーで動かす（最小権限）
WorkingDirectory=/opt/myapp

[Install]
WantedBy=multi-user.target      # 通常運用時に自動起動する

3つのセクションが肝。[Unit] で依存と説明、[Service] で実行方法と再起動方針、[Install] で「いつ自動起動するか」。After= の依存指定により、ネットワークが整う前にアプリが起動して失敗する、を防げます。

動く例 ── 起動・確認・ログ

# unitを置いたら systemd に読み込ませる
sudo systemctl daemon-reload
# 今すぐ起動
sudo systemctl start myapp
# サーバ再起動後も自動起動するよう有効化
sudo systemctl enable myapp
# 状態確認（active/failed、直近ログ、再起動回数が見える）
systemctl status myapp
# ログを追う（journald が標準出力を自動収集している）
journalctl -u myapp -f

ポイントは アプリは標準出力にログを吐くだけでよいこと。journalctl が unit ごとに収集・保管してくれるので、自前のログローテーションが要りません。この「標準出力にログを出す」習慣が、後のコンテナ（コンテナとは（名前空間・cgroups））でそのまま効きます。

なぜ systemd に任せるのか

自己修復をOSが保証するため：Restart=always で、クラッシュしても人手を介さず立て直す。SRE の自己修復（キャパシティと信頼性設計）の最小単位。
依存順序を宣言で表すため：After= で「DB が起きてからアプリ」を保証。起動順の手続きを書かずに済む。
専用ユーザーで動かすため：User= で root を避け、被害範囲を絞る（シェルとファイル操作・権限の最小権限）。

⚠️ よくある誤解・落とし穴

「Restart=always を付けたのに再起動が止まる」→ 短時間に連続クラッシュすると StartLimit で打ち止めになる。設定値を確認し、根本原因（設定ミス等）を直す。
「ログがどこにあるか分からない」→ 標準出力に出していれば journalctl -u <名前>。自前でファイルに書くより journald に任せる方が楽。
「root で動かす」→ 乗っ取られたとき被害が最大化。User= で専用ユーザーに。
「unit を直したのに反映されない」→ systemctl daemon-reload を忘れている。編集後は必ず reload。
「start したから次回起動も自動」→ start は今回だけ。永続化は enable。両者は別物。

対応ラボ

cloud-infra-study/labs/02-02_myapp.service ＋ 02-02_server.py（最小HTTPサーバを systemd 風に常駐させ、Restart の挙動を観察する参照。Linux 環境で systemctl 実行）。