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Systemd入门教程all in One

参考自https://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-commands.html,感谢阮一峰老哥。
同样可以看Arch Wiki:systemd ,Arch Wiki真的不错。

由来

历史上,Linux 的启动一直采用init进程。

下面的命令用来启动服务。

sudo /etc/init.d/apache2 start
# 或者
service apache2 start

这种方法有两个缺点。

  • 一是启动时间长。init进程是串行启动,只有前一个进程启动完,才会启动下一个进程。
  • 二是启动脚本复杂。init进程只是执行启动脚本,不管其他事情。脚本需要自己处理各种情况,这往往使得脚本变得很长。

systemd的诞生

Systemd 就是为了解决这些问题而诞生的。它的设计目标是,为系统的启动和管理提供一套完整的解决方案。 systemd成为系统的第一个进程(也就是PID=1),其他进程都是它的子进程。

systemd 包括的命令

systemd 不是一个命令,而是一组命令。比如systemctl hostnamectl timedatectl等

systemctl

常用命令

# 重启系统
sudo systemctl reboot

# 关闭系统,切断电源
sudo systemctl poweroff

# 启动进入救援状态(单用户状态)
sudo systemctl rescue

# 重启进入UEFI界面
sudo systemctl reboot --firmware-setup

systemd-analyze

systemd-analyze命令用于查看启动耗时。

# 查看启动耗时
systemd-analyze                                                                                       

# 查看每个服务的启动耗时
systemd-analyze blame

# 显示瀑布状的启动过程流
systemd-analyze critical-chain

# 显示指定服务的启动流
systemd-analyze critical-chain atd.service

hostnamectl

hostnamectl命令用于查看当前主机的信息。

# 显示当前主机的信息
hostnamectl

# 设置主机名。
sudo hostnamectl set-hostname rhel7

localectl

localectl命令用于查看本地化设置。

# 查看本地化设置
localectl

# 设置本地化参数。
sudo localectl set-locale LANG=en_US.utf8
sudo localectl set-keymap en_US

timedatectl

timedatectl命令用于查看当前时区设置。

# 查看当前时区设置
timedatectl

# 显示所有可用的时区
timedatectl list-timezones                                                                                   

# 设置当前时区
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
sudo timedatectl set-time YYYY-MM-DD
sudo timedatectl set-time HH:MM:SS

loginctl

loginctl命令用于查看当前登录的用户。

# 列出当前session
loginctl list-sessions

# 列出当前登录用户
loginctl list-users

# 列出显示指定用户的信息
loginctl show-user iuxt

Unit

含义

Systemd 可以管理所有系统资源。不同的资源统称为 Unit(单位)。

Unit 一共分成12种。

Service unit:      系统服务
Target unit:       多个 Unit 构成的一个组
Device Unit:       硬件设备
Mount Unit:        文件系统的挂载点
Automount Unit:    自动挂载点
Path Unit:         文件或路径
Scope Unit:        不是由 Systemd 启动的外部进程
Slice Unit:        进程组
Snapshot Unit:     Systemd 快照,可以切回某个快照
Socket Unit:       进程间通信的 socket
Swap Unit:         swap 文件
Timer Unit:        定时器
# 列出正在运行的 Unit
systemctl list-units

# 列出所有Unit,包括没有找到配置文件的或者启动失败的
systemctl list-units --all

# 列出所有没有运行的 Unit
systemctl list-units --all --state=inactive

# 列出所有加载失败的 Unit
systemctl list-units --failed

# 列出所有正在运行的、类型为 service 的 Unit
systemctl list-units --type=service

Unit 的状态

systemctl status命令用于查看系统状态和单个 Unit 的状态。

# 显示系统状态
systemctl status

# 显示单个 Unit 的状态
sysystemctl status bluetooth.service

# 显示远程主机的某个 Unit 的状态
systemctl -H root@rhel7.example.com status httpd.service

除了status命令,systemctl还提供了三个查询状态的简单方法,主要供脚本内部的判断语句使用。

# 显示某个 Unit 是否正在运行
systemctl is-active application.service

# 显示某个 Unit 是否处于启动失败状态
systemctl is-failed application.service

# 显示某个 Unit 服务是否建立了启动链接
systemctl is-enabled application.service

Unit 管理

对于用户来说,最常用的是下面这些命令,用于启动和停止 Unit(主要是 service)。

# 立即启动一个服务
sudo systemctl start apache.service

# 立即停止一个服务
sudo systemctl stop apache.service

# 重启一个服务
sudo systemctl restart apache.service

# 杀死一个服务的所有子进程
sudo systemctl kill apache.service

# 重新加载一个服务的配置文件
sudo systemctl reload apache.service

# 重载所有修改过的配置文件
sudo systemctl daemon-reload

# 显示某个 Unit 的所有底层参数
systemctl show httpd.service

# 显示某个 Unit 的指定属性的值
systemctl show -p CPUShares httpd.service

# 设置某个 Unit 的指定属性
sudo systemctl set-property httpd.service CPUShares=500

依赖关系

Unit 之间存在依赖关系:A 依赖于 B,就意味着 Systemd 在启动 A 的时候,同时会去启动 B。
systemctl list-dependencies命令列出一个 Unit 的所有依赖。

systemctl list-dependencies nginx.service
上面命令的输出结果之中,有些依赖是 Target 类型(详见下文),默认不会展开显示。如果要展开 Target,就需要使用--all参数。
systemctl list-dependencies --all nginx.service

Unit 的配置文件

概述

每一个 Unit 都有一个配置文件,告诉 Systemd 怎么启动这个 Unit 。 Systemd 默认从目录/etc/systemd/system/读取配置文件。但是,里面存放的大部分文件都是符号链接,指向目录/usr/lib/systemd/system/,真正的配置文件存放在那个目录。 systemctl enable命令用于在上面两个目录之间,建立符号链接关系。

sudo systemctl enable clamd@scan.service
# 等同于
sudo ln -s '/usr/lib/systemd/system/clamd@scan.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/clamd@scan.service'
如果配置文件里面设置了开机启动,systemctl enable命令相当于激活开机启动。

与之对应的,systemctl disable命令用于在两个目录之间,撤销符号链接关系,相当于撤销开机启动。


sudo systemctl disable clamd@scan.service
配置文件的后缀名,就是该 Unit 的种类,比如sshd.socket。如果省略,Systemd 默认后缀名为.service,所以sshd会被理解成sshd.service。

配置文件的状态

systemctl list-unit-files命令用于列出所有配置文件。

# 列出所有配置文件
systemctl list-unit-files

# 列出指定类型的配置文件
systemctl list-unit-files --type=service
这个命令会输出一个列表。

systemctl list-unit-files

UNIT FILE              STATE
chronyd.service        enabled
clamd@.service         static
clamd@scan.service     disabled

这个列表显示每个配置文件的状态,一共有四种。

enabled:已建立启动链接
disabled:没建立启动链接
static:该配置文件没有[Install]部分(无法执行),只能作为其他配置文件的依赖
masked:该配置文件被禁止建立启动链接

注意,从配置文件的状态无法看出,该 Unit 是否正在运行。这必须执行前面提到的systemctl status命令。

一旦修改配置文件,就要让 Systemd 重新加载配置文件,然后重新启动,否则修改不会生效。

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart httpd.service

配置文件的格式

查看配置文件的内容
systemctl cat atd.service
[Unit]
Description=ATD daemon

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/bin/atd

[Install]
WantedBy=multi-user.target

配置文件的区块

[Unit]区块通常是配置文件的第一个区块,用来定义 Unit 的元数据,以及配置与其他 Unit 的关系。它的主要字段如下。

Description:       简短描述
Documentation:     文档地址
Requires:          当前 Unit 依赖的其他 Unit,如果它们没有运行,当前 Unit 会启动失败
Wants:             与当前 Unit 配合的其他 Unit,如果它们没有运行,当前 Unit 不会启动失败
BindsTo:           与Requires类似,它指定的 Unit 如果退出,会导致当前 Unit 停止运行
Before:            如果该字段指定的 Unit 也要启动,那么必须在当前 Unit 之后启动
After:             如果该字段指定的 Unit 也要启动,那么必须在当前 Unit 之前启动
Conflicts:         这里指定的 Unit 不能与当前 Unit 同时运行
Condition...:      当前 Unit 运行必须满足的条件,否则不会运行
Assert...:         当前 Unit 运行必须满足的条件,否则会报启动失败

[Install]通常是配置文件的最后一个区块,用来定义如何启动,以及是否开机启动。它的主要字段如下。

WantedBy:          它的值是一个或多个 Target,当前 Unit 激活时(enable)符号链接会放入/etc/systemd/system目录下面以 Target 名 + .wants后缀构成的子目录中
RequiredBy:        它的值是一个或多个 Target,当前 Unit 激活时,符号链接会放入/etc/systemd/system目录下面以 Target 名 + .required后缀构成的子目录中
Alias:             当前 Unit 可用于启动的别名
Also:              当前 Unit 激活(enable)时,会被同时激活的其他 Unit

[Service]区块用来 Service 的配置,只有 Service 类型的 Unit 才有这个区块。它的主要字段如下。

Type:          定义启动时的进程行为。它有以下几种值。
Type=simple:   默认值,执行ExecStart指定的命令,启动主进程
Type=forking:  以 fork 方式从父进程创建子进程,创建后父进程会立即退出
Type=oneshot:  一次性进程,Systemd 会等当前服务退出,再继续往下执行
Type=dbus:     当前服务通过D-Bus启动
Type=notify:   当前服务启动完毕,会通知Systemd,再继续往下执行
Type=idle:     若有其他任务执行完毕,当前服务才会运行
ExecStart:     启动当前服务的命令
ExecStartPre:  启动当前服务之前执行的命令
ExecStartPost: 启动当前服务之后执行的命令
ExecReload:    重启当前服务时执行的命令
ExecStop:      停止当前服务时执行的命令
ExecStopPost:  停止当其服务之后执行的命令
RestartSec:    自动重启当前服务间隔的秒数
Restart:       定义何种情况 Systemd 会自动重启当前服务,可能的值包括always(总是重启)、on-success、on-failure、on-abnormal、on-abort、on-watchdog
TimeoutSec:    定义 Systemd 停止当前服务之前等待的秒数
Environment:   指定环境变量

Target

启动计算机的时候,需要启动大量的 Unit。如果每一次启动,都要一一写明本次启动需要哪些 Unit,显然非常不方便。Systemd 的解决方案就是 Target。

简单说,Target 就是一个 Unit 组,包含许多相关的 Unit 。启动某个 Target 的时候,Systemd 就会启动里面所有的 Unit。从这个意义上说,Target 这个概念类似于"状态点",启动某个 Target 就好比启动到某种状态。

传统的init启动模式里面,有 RunLevel 的概念,跟 Target 的作用很类似。不同的是,RunLevel 是互斥的,不可能多个 RunLevel 同时启动,但是多个 Target 可以同时启动。

# 查看当前系统的所有 Target
systemctl list-unit-files --type=target

# 查看一个 Target 包含的所有 Unit
systemctl list-dependencies multi-user.target

# 查看启动时的默认 Target
systemctl get-default

# 设置启动时的默认 Target
sudo systemctl set-default multi-user.target

# 切换 Target 时,默认不关闭前一个 Target 启动的进程,
# systemctl isolate 命令改变这种行为,
# 关闭前一个 Target 里面所有不属于后一个 Target 的进程
sudo systemctl isolate multi-user.target

Target 与 传统 RunLevel 的对应关系如下。

Traditional runlevel      New target name     Symbolically linked to...

Runlevel 0           |    runlevel0.target -> poweroff.target
Runlevel 1           |    runlevel1.target -> rescue.target
Runlevel 2           |    runlevel2.target -> multi-user.target
Runlevel 3           |    runlevel3.target -> multi-user.target
Runlevel 4           |    runlevel4.target -> multi-user.target
Runlevel 5           |    runlevel5.target -> graphical.target
Runlevel 6           |    runlevel6.target -> reboot.target

它与init进程的主要差别如下。

(1)默认的 RunLevel(在/etc/inittab文件设置)现在被默认的 Target 取代,位置是/etc/systemd/system/default.target,通常符号链接到graphical.target(图形界面)或者multi-user.target(多用户命令行)。

(2)启动脚本的位置,以前是/etc/init.d目录,符号链接到不同的 RunLevel 目录 (比如/etc/rc3.d、/etc/rc5.d等),现在则存放在/lib/systemd/system和/etc/systemd/system目录。

(3)配置文件的位置,以前init进程的配置文件是/etc/inittab,各种服务的配置文件存放在/etc/sysconfig目录。现在的配置文件主要存放在/lib/systemd目录,在/etc/systemd目录里面的修改可以覆盖原始设置。

日志管理

Systemd 统一管理所有 Unit 的启动日志。带来的好处就是,可以只用journalctl一个命令,查看所有日志(内核日志和应用日志)。日志的配置文件是/etc/systemd/journald.conf。

journalctl功能强大,用法非常多。

# 查看所有日志(默认情况下 ,只保存本次启动的日志)
sudo journalctl

# 查看内核日志(不显示应用日志)
sudo journalctl -k

# 查看系统本次启动的日志
sudo journalctl -b
sudo journalctl -b -0

# 查看上一次启动的日志(需更改设置)
sudo journalctl -b -1

# 查看指定时间的日志
sudo journalctl --since="2012-10-30 18:17:16"
sudo journalctl --since "20 min ago"
sudo journalctl --since yesterday
sudo journalctl --since "2015-01-10" --until "2015-01-11 03:00"
sudo journalctl --since 09:00 --until "1 hour ago"

# 显示尾部的最新10行日志
sudo journalctl -n

# 显示尾部指定行数的日志
sudo journalctl -n 20

# 实时滚动显示最新日志
sudo journalctl -f

# 查看指定服务的日志
sudo journalctl /usr/lib/systemd/systemd

# 查看指定进程的日志
sudo journalctl _PID=1

# 查看某个路径的脚本的日志
sudo journalctl /usr/bin/bash

# 查看指定用户的日志
sudo journalctl _UID=33 --since today

# 查看某个 Unit 的日志
sudo journalctl -u nginx.service
sudo journalctl -u nginx.service --since today

# 实时滚动显示某个 Unit 的最新日志
sudo journalctl -u nginx.service -f

# 合并显示多个 Unit 的日志
journalctl -u nginx.service -u php-fpm.service --since today

# 查看指定优先级(及其以上级别)的日志,共有8级
# 0: emerg
# 1: alert
# 2: crit
# 3: err
# 4: warning
# 5: notice
# 6: info
# 7: debug
sudo journalctl -p err -b

# 日志默认分页输出,--no-pager 改为正常的标准输出
sudo journalctl --no-pager

# 以 JSON 格式(单行)输出
sudo journalctl -b -u nginx.service -o json

# 以 JSON 格式(多行)输出,可读性更好
sudo journalctl -b -u nginx.serviceqq
 -o json-pretty

# 显示日志占据的硬盘空间
sudo journalctl --disk-usage

# 指定日志文件占据的最大空间
sudo journalctl --vacuum-size=1G

# 指定日志文件保存多久
sudo journalctl --vacuum-time=1years

user

systemd 会给每个用户生成一个 systemd 实例,用户可以在这个实例下管理服务,启动、停止、启用以及禁用他们自己的单元。这个能力大大方便了那些通常在特定用户下运行的守护进程和服务

  • /usr/lib/systemd/user/ 这里存放的是各个软件包安装的服务。
  • ~/.local/share/systemd/user/ 这里存放的是HOME目录中已安装的软件包的单元。
  • /etc/systemd/user/ 这里存放的是由系统管理员维护的系统范围的用户服务。
  • ~/.config/systemd/user/ 这里存放的是用户自身的服务。

当 systemd 用户实例启动时,它会将 default.target 带起来。其他用户单元可以通过systemctl --user来管理。

例子

执行自定义脚本

通过systemd进行开机自启动脚本

vim /etc/systemd/system/custom.service

[Unit]
Description = Custom Startup Service

[Service]
Type = simple
ExecStart = /opt/scripts/custom.sh

[Install]
WantedBy = multi-user.target

sudo systemctl enable custom.service