Nitro: sistem init dan supervisor proses yang kecil serta fleksibel

• Nitro adalah supervisor proses dan sistem init superringkas yang dapat diterapkan pada embedded, server, desktop, dan container
• Menyimpan status sistem hanya di RAM sehingga dapat berjalan tanpa masalah bahkan pada file system read-only, serta menawarkan desain berbasis event yang cepat dan efisien
• Metode konfigurasinya berupa struktur direktori skrip yang sederhana, sehingga layanan dapat dikelola tanpa file konfigurasi yang rumit atau proses build tambahan
• Mendukung fitur yang dioptimalkan untuk container dan lingkungan embedded seperti layanan terparameterisasi, restart yang tangguh, dan logging andal per layanan
• Menjamin fleksibilitas dan kontrol yang tinggi, seperti kendali jarak jauh melalui alat nitroctl dan kontrol operasi berbasis sinyal

---

Ikhtisar

Nitro adalah supervisor proses superringkas yang juga dapat digunakan sebagai pid 1 di Linux

Bidang penggunaan utamanya adalah sebagai berikut

• init untuk mesin Linux dengan berbagai kegunaan seperti embedded, desktop, dan server
• init untuk Linux initramfs
• init untuk lingkungan container seperti Docker/Podman/LXC/Kubernetes
• daemon supervisi yang berjalan tanpa hak istimewa pada sistem POSIX

Konfigurasinya menggunakan struktur skrip berbasis direktori, dengan lokasi bawaan /etc/nitro

Persyaratan

• Memerlukan dukungan socket Unix pada kernel
• Memerlukan tmpfs atau direktori /run yang dapat ditulisi

Kelebihan dibanding sistem lain

• Semua informasi status hanya disimpan di RAM sehingga dapat berjalan pada root file system read-only tanpa trik tambahan
• Mode operasi berbasis event tanpa polling memberikan efisiensi
• Tidak ada alokasi memori dinamis saat runtime
• File descriptor tidak akan terus-menerus terkuras tanpa batas
• Hanya memerlukan satu biner self-contained (opsional dengan biner kontrol tambahan)
• Tidak perlu konversi atau kompilasi file konfigurasi; layanan hanyalah direktori sederhana yang berisi skrip
• Mendukung rantai restart dan logging layanan
• Tetap berjalan normal meskipun jam sistem tidak akurat
• Dapat dijalankan melalui /etc/ttys di FreeBSD
• Dengan musl libc, dimungkinkan membuat biner static yang sangat kecil

Manajemen layanan

• Tiap direktori layanan (bawaannya di dalam /etc/nitro) dapat berisi file berikut

  • setup: skrip (opsional) yang dijalankan sebelum layanan dimulai; layanan hanya dapat dimulai jika skrip selesai normal (0)
  • run: skrip operasi layanan; selama belum berakhir, layanan dianggap hidup; jika tidak diimplementasikan, diperlakukan sebagai layanan one-shot
  • finish: skrip (opsional) yang dijalankan setelah run berakhir; status keluar dan nilai sinyal diteruskan sebagai argumen
  • log: symbolic link yang menunjuk ke direktori layanan lain; output run dipipe ke input layanan tersebut (dapat dimanfaatkan untuk rantai logging)
  • down: jika file ini ada, nitro tidak akan menaikkan layanan ini secara default
  • Jika nama direktori diakhiri dengan '@', direktori itu diabaikan dan dapat digunakan sebagai layanan berparameter
  • Nama layanan harus kurang dari 64 karakter, dan tidak boleh mengandung /, ,, atau karakter baris baru

• Utilitas chpst dari runit berguna saat menulis skrip run

Layanan khusus

• LOG: layanan default untuk mencatat log semua layanan yang tidak memiliki link log
• SYS: SYS/setup dijalankan sebelum semua layanan dimulai, sehingga dapat digunakan untuk mengimplementasikan urutan startup layanan
  • SYS/finish: dijalankan sebelum masuk ke tahap shutdown keseluruhan
  • SYS/final: dijalankan setelah semua proses berakhir
  • SYS/fatal: jika ada, dijalankan alih-alih keluar saat terjadi error fatal
  • SYS/reincarnate: dijalankan sebagai pengganti shutdown, misalnya dapat dimanfaatkan untuk reimplementasi initramfs

Layanan terparameterisasi

• Direktori layanan yang diakhiri dengan '@' diabaikan oleh nitro, tetapi dapat ditentukan langsung melalui symbolic link atau perintah nitroctl
• Parameter setelah '@' diteruskan ke tiap skrip sebagai argumen pertama
  • Contoh: jika ada symbolic link agetty@/run dan agetty@tty1, maka yang dijalankan adalah agetty@/run tty1
  • Saat memasukkan nitroctl up agetty@tty2, dapat dijalankan agetty@/run tty2 (terlepas dari ada atau tidaknya direktori)

Mode operasi

• Seluruh lifecycle terdiri dari tiga tahap: boot, menjalankan layanan (supervisi), dan shutdown
  • Boot: jika layanan khusus SYS ada, setup dijalankan lebih dulu, lalu semua layanan non-down dijalankan
  • Jika layanan berhenti, layanan akan di-restart, tetapi jika restart sebelumnya terlalu cepat maka akan menunggu 2 detik
  • Sinyal shutdown dapat dikirim melalui nitroctl Reboot atau Shutdown
    • Dalam hal ini urutannya adalah SYS/finish → SIGTERM ke semua layanan (menunggu maksimal 7 detik) → SIGKILL → SYS/final → urutan shutdown
  • Untuk supervisor bagi container atau tanpa hak istimewa, hanya proses yang akan dihentikan

Kontrol dengan nitroctl

• Alat CLI nitroctl dapat digunakan untuk mengendalikan nitro dari jarak jauh

Contoh perintah:

• list: menampilkan daftar layanan, status, PID, uptime, dan status keluar terakhir
• up/down/start/stop/restart: kontrol untuk memulai, menghentikan, dan me-restart layanan
• pengiriman sinyal: p(SIGSTOP), c(SIGCONT), h(SIGHUP), a(SIGALRM), i(SIGINT), q(SIGQUIT), 1(SIGUSR1), 2(SIGUSR2), t(SIGTERM), k(SIGKILL)
• pidof: menampilkan PID layanan yang ditentukan
• rescan: membaca ulang direktori layanan, menerapkan layanan yang ditambahkan atau dihapus
• Shutdown/Reboot: mematikan atau me-reboot seluruh sistem

Kontrol melalui sinyal

• Dapat dikendalikan dengan mengirim sinyal langsung ke proses nitro
  • SIGHUP: pemindaian ulang layanan (rescan)
  • SIGINT: reboot
  • SIGTERM: shutdown (jika nitro bukan pid 1)

Nitro sebagai init di Linux

• Nitro adalah biner mandiri yang dapat langsung digunakan untuk boot sebagai pid 1 di Linux
• Akan me-mount /dev dan /run bila perlu, sedangkan operasi lainnya ditangani di SYS/setup
• Event Ctrl-Alt-Del memicu reboot yang teratur

Menggunakan Nitro sebagai init di container Docker

• Nitro dapat dibangun secara statis sehingga mudah disertakan ke dalam container
• Agar jalur socket bawaan dapat digunakan, /run harus ada di dalam container
• Jika socket kontrol diproses sebagai bind mount, kontrol jarak jauh dari luar melalui nitroctl dapat dilakukan

Nitro di FreeBSD

• Nitro dapat disupervisi oleh FreeBSD init dengan menambahkan baris berikut ke /etc/ttys

  /etc/nitro "/usr/local/sbin/nitro" "" on
  

Penulis

• Leah Neukirchen [e-mail]

Ucapan terima kasih

• Dikembangkan di atas analisis mendetail terhadap sistem supervisi proses yang sudah ada seperti daemontools, freedt, runit, perp, dan s6

Lisensi

• Lisensi 0BSD (lihat file LICENSE untuk detail)