Linux守護進程之systemd


介紹

歷史上,Linux 的啟動一直采用init進程;下面的命令用來啟動服務。

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

 

這種方法有兩個缺點。

  1. 啟動時間長。init進程是串行啟動,只有前一個進程啟動完,才會啟動下一個進程。
  2. 啟動腳本復雜。init進程只是執行啟動腳本,不管其他事情。腳本需要自己處理各種情況,這往往使得腳本變得很長。

Systemd 就是為了解決這些問題而誕生的。它的設計目標是,為系統的啟動和管理提供一套完整的解決方案。根據 Linux 慣例,字母d是守護進程(daemon)的縮寫。 Systemd 這個名字的含義,就是它要守護整個系統。

上面這位就是systemd的作者(頂禮膜拜的存在。。。)

使用了 Systemd,就不需要再用init了。Systemd 取代了initd,成為系統的第一個進程(PID 等於 1),其他進程都是它的子進程。

# systemctl --version

查看systemd的版本

 

Systemd 的優點是功能強大,使用方便,缺點是體系龐大,非常復雜。事實上,現在還有很多人反對使用 Systemd,理由就是它過於復雜,與操作系統的其他部分強耦合,違反"keep simple, keep stupid"的Unix 哲學;但是現在的Centos 7 已經將它作為系統的守護進程組件了

 

命令介紹

systemctl

systemctlSystemd 的主命令,用於管理系統。

# 重啟系統
$ sudo systemctl reboot

# 關閉系統,切斷電源
$ sudo systemctl poweroff

# CPU停止工作
$ sudo systemctl halt

# 暫停系統
$ sudo systemctl suspend

# 讓系統進入冬眠狀態
$ sudo systemctl hibernate

# 讓系統進入交互式休眠狀態
$ sudo systemctl hybrid-sleep

# 啟動進入救援狀態(單用戶狀態)
$ sudo systemctl rescue

# 立即啟動一個服務
$ sudo systemctl start apache.service

# 立即停止一個服務
$ sudo systemctl stop apache.service

# 重啟一個服務
$ sudo systemctl restart apache.service

# 殺死一個服務的所有子進程
$ sudo systemctl kill apache.service

# 重新加載一個服務的配置文件
$ sudo systemctl reload apache.service

# 重載所有修改過的配置文件
$ sudo systemctl daemon-reload

# 顯示某個 Unit 的所有底層參數
$ systemctl show httpd.service

# 顯示某個 Unit 的指定屬性的值
$ systemctl show -p CPUShares httpd.service

# 設置某個 Unit 的指定屬性
$ sudo systemctl set-property httpd.service CPUShares=500

# 列出正在運行的 Unit
$ systemctl list-units

# 列出所有Unit,包括沒有找到配置文件的或者啟動失敗的
$ systemctl list-units --all

# 列出所有沒有運行的 Unit
$ systemctl list-units --all --state=inactive

# 列出所有加載失敗的 Unit
$ systemctl list-units --failed

# 列出所有正在運行的、類型為 service 的 Unit
$ systemctl list-units --type=service

 

systemd-analyze

systemd-analyze命令用於查看啟動耗時

# 查看啟動耗時
$ systemd-analyze

# 查看每個服務的啟動耗時
$ systemd-analyze blame

# 顯示瀑布狀的啟動過程流
$ systemd-analyze critical-chain

# 顯示指定服務的啟動流
$ systemd-analyze critical-chain atd.service

 

hostnamectl

hostnamectl命令用於查看當前主機的信息

# 顯示當前主機的信息
$ hostnamectl

# 設置主機名。
$ sudo hostnamectl set-hostname rhel7

 

localectl

localectl命令用於控制系統區域設置和鍵盤布局設置

# 查看當前區域配置
$ localectl status

# 查看當前區域相關變量配置
$ locale

# 查看可用語言及編碼
$ localectl list-locales 

# 設置區域語言
$ localectl set-locale LANG=zh_CN.UTF-8

 

timedatectl

timedatectl命令用於查看當前時區設置。

# 查看當前時區設置
$ timedatectl

# 顯示所有可用的時區
$ timedatectl list-timezones

# 設置當前時區
$ sudo timedatectl set-timezone America/New_York
$ sudo timedatectl set-time YYYY-MM-DD
$ sudo timedatectl set-time HH:MM:SS

 

loginctl

loginctl命令用於查看當前登錄的用戶。

# 列出當前session
$ loginctl list-sessions

# 列出當前登錄用戶
$ loginctl list-users

# 列出顯示指定用戶的信息
$ loginctl show-user ruanyf

 

Unit介紹

Systemd 可以管理所有系統資源。不同的資源統稱為 Unit(單位)。Unit 一共分成12種。

Service unit:系統服務
Target unit:多個 Unit 構成的一個組
Device Unit:硬件設備
Mount Unit:文件系統的掛載點
Automount Unit:自動掛載點
Path Unit:文件或路徑
Scope Unit:不是由 Systemd 啟動的外部進程
Slice Unit:進程組
Snapshot Unit:Systemd 快照,可以切回某個快照
Socket Unit:進程間通信的 socket
Swap Unit:swap 文件
Timer Unit:定時器

 

systemctl list-units 命令可以查看當前系統的所有 Unit

# 列出正在運行的 Unit
$ systemctl list-units

# 列出所有Unit,包括沒有找到配置文件的或者啟動失敗的
$ systemctl list-units --all

# 列出所有沒有運行的 Unit
$ systemctl list-units --all --state=inactive

# 列出所有加載失敗的 Unit
$ systemctl list-units --failed

# 列出所有正在運行的、類型為 service 的 Unit
$ systemctl list-units --type=service

 

systemctl status命令用於查看系統狀態和單個 Unit 的狀態。

# 顯示系統狀態
$ systemctl status

# 顯示單個 Unit 的狀態
$ sysystemctl status bluetooth.service

# 顯示遠程主機的某個 Unit 的狀態
$ systemctl -H root@rhel7.example.com status httpd.service

除了status命令,systemctl還提供了三個查詢狀態的簡單方法,主要供腳本內部的判斷語句使用。
# 顯示某個 Unit 是否正在運行
$ systemctl is-active application.service

# 顯示某個 Unit 是否處於啟動失敗狀態
$ systemctl is-failed application.service

# 顯示某個 Unit 服務是否建立了啟動鏈接
$ systemctl is-enabled application.service

 

對於用戶來說,最常用的是下面這些命令,用於啟動和停止 Unit(主要是 service)。

# 立即啟動一個服務
$ sudo systemctl start apache.service

# 立即停止一個服務
$ sudo systemctl stop apache.service

# 重啟一個服務
$ sudo systemctl restart apache.service

# 殺死一個服務的所有子進程
$ sudo systemctl kill apache.service

# 重新加載一個服務的配置文件
$ sudo systemctl reload apache.service

# 重載所有修改過的配置文件
$ sudo systemctl daemon-reload

# 顯示某個 Unit 的所有底層參數
$ systemctl show httpd.service

# 顯示某個 Unit 的指定屬性的值
$ systemctl show -p CPUShares httpd.service

# 設置某個 Unit 的指定屬性
$ sudo systemctl set-property httpd.service CPUShares=500

 

依賴關系

Unit 之間存在依賴關系:A 依賴於 B,就意味着 Systemd 在啟動 A 的時候,同時會去啟動 B。

systemctl list-dependencies命令列出一個 Unit 的所有依賴。
systemctl list-dependencies nginx.service

 

上面命令的輸出結果之中,有些依賴是 Target 類型(詳見下文),默認不會展開顯示。如果要展開 Target,就需要使用--all參數。

$ systemctl list-dependencies --all nginx.service

 

Unit 的配置文件

概述

每一個 Unit 都有一個配置文件,告訴 Systemd 怎么啟動這個 Unit 。Systemd 默認從目錄/etc/systemd/system/讀取配置文件。但是,里面存放的大部分文件都是符號鏈接,指向目錄/usr/lib/systemd/system/,真正的配置文件存放在那個目錄。systemctl enable命令用於在上面兩個目錄之間,建立符號鏈接關系。

$ sudo systemctl enable clamd@scan.service
# 等同於
$ sudo ln -s '/usr/lib/systemd/system/clamd@scan.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/clamd@scan.service'

 

如果配置文件里面設置了開機啟動,systemctl enable命令相當於激活開機啟動。與之對應的,systemctl disable命令用於在兩個目錄之間,撤銷符號鏈接關系,相當於撤銷開機啟動。

$ sudo systemctl disable clamd@scan.service

配置文件的后綴名,就是該 Unit 的種類,比如sshd.socket。如果省略,Systemd 默認后綴名為.service,所以sshd會被理解成sshd.service。

 

配置文件的狀態

systemctl list-unit-files命令用於列出所有配置文件。

# 列出所有配置文件
$ systemctl list-unit-files

# 列出指定類型的配置文件
$ systemctl list-unit-files --type=service

 

這個命令會輸出一個列表。

$ systemctl list-unit-files

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

這個列表顯示每個配置文件的狀態,一共有四種。

  • enabled:已建立啟動鏈接
  • disabled:沒建立啟動鏈接
  • static:該配置文件沒有[Install]部分(無法執行),只能作為其他配置文件的依賴
  • masked:該配置文件被禁止建立啟動鏈接

注意,從配置文件的狀態無法看出,該 Unit 是否正在運行。這必須執行前面提到的systemctl status命令。

$ systemctl status bluetooth.service

 

一旦修改配置文件,就要讓 Systemd 重新加載配置文件,然后重新啟動,否則修改不會生效。

$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl restart httpd.service

 

配置文件的格式

$ systemctl cat atd.service

[Unit]
Description=ATD daemon

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

[Install]
WantedBy=multi-user.target

 

從上面的輸出可以看到,配置文件分成幾個區塊。每個區塊的第一行,是用方括號表示的區別名,比如[Unit]。注意,配置文件的區塊名和字段名,都是大小寫敏感的。每個區塊內部是一些等號連接的鍵值對。

[Section]
Directive1=value
Directive2=value
注意,鍵值對的等號兩側不能有空格。

 

配置文件的區塊

[Unit]區塊通常是配置文件的第一個區塊,用來定義 Unit 的元數據,以及配置與其他 Unit 的關系。它的主要字段如下。

Description:簡短描述
Documentation:文檔地址
Requires:明確的定義此 unit 需要在哪個 daemon 啟動后才能夠啟動!就是設置相依服務啦!如果在此項設置的前導服務沒有啟動,那么此 unit 就不會被啟動!
Wants:與 Requires 剛好相反,規范的是這個 unit 之后最好還要啟動什么服務比較好的意思!不過,並沒有明確的規范就是了!主要的目的是希望創建讓使用者比較好操作的環境。 因此,這個 Wants 后面接的服務如果沒有啟動,其實不會影響到這個 unit 本身!
BindsTo:與Requires類似,它指定的 Unit 如果退出,會導致當前 Unit 停止運行
Before:如果該字段指定的 Unit 也要啟動,那么必須在當前 Unit 之前啟動
After:如果該字段指定的 Unit 也要啟動,那么必須在當前 Unit 之后啟動
Conflicts:代表沖突的服務!亦即這個項目后面接的服務如果有啟動,那么我們這個 unit 本身就不能啟動!我們 unit 有啟動,則此項目后的服務就不能啟動! 反正就是沖突性的檢查啦!
ConditionPathExists:檢測當前文件是否存在
Assert...:當前 Unit 運行必須滿足的條件,否則會報啟動失敗

 

[Install]通常是配置文件的最后一個區塊,用來定義如何啟動,以及是否開機啟動。它的主要字段如下。

WantedBy:它的值是一個或多個 Target,當前 Unit 激活時(enable)符號鏈接會放入/etc/systemd/system目錄下面以 Target 名 + .wants后綴構成的子目錄中
RequiredBy:它的值是一個或多個 Target,當前 Unit 激活時,符號鏈接會放入/etc/systemd/system目錄下面以 Target 名 + .required后綴構成的子目錄中
Alias:當前 Unit 可用於啟動的別名
Also:當前 Unit 激活(enable)時,會被同時激活的其他 Unit

 

[Service]區塊用來 Service 的配置,只有 Service 類型的 Unit 才有這個區塊。它的主要字段如下。

Type:定義啟動時的進程行為。它有以下幾種值。
Type=simple:默認值,執行ExecStart指定的命令,啟動主進程
Type=forking:以 fork 方式從父進程創建子進程,創建后父進程會立即退出
Type=oneshot:一次性進程,Systemd 會等當前服務退出,再繼續往下執行
Type=dbus:當前服務通過D-Bus啟動
Type=notify:當前服務啟動完畢,會通知Systemd,再繼續往下執行
Type=idle:若有其他任務執行完畢,當前服務才會運行
User:指定運行程序用戶 ExecStart:啟動當前服務的命令 ExecStartPre:啟動當前服務之前執行的命令 ExecStartPost:啟動當前服務之后執行的命令 ExecReload:重啟當前服務時執行的命令 ExecStop:停止當前服務時執行的命令 ExecStopPost:停止當其服務之后執行的命令 RestartSec:自動重啟當前服務間隔的秒數 Restart:定義何種情況 Systemd 會自動重啟當前服務,可能的值包括always(總是重啟)、on
-success、on-failure、on-abnormal、on-abort、on-watchdog TimeoutSec:定義 Systemd 停止當前服務之前等待的秒數 Environment:指定環境變量

Unit 配置文件的完整字段清單,請參考官方文檔。https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/systemd.unit.html

 

 

Target

啟動計算機的時候,需要啟動大量的 Unit。如果每一次啟動,都要一一寫明本次啟動需要哪些 Unit,顯然非常不方便。Systemd 的解決方案就是 Target。
簡單說,Target 就是一個 Unit 組,包含許多相關的 Unit 。啟動某個 Target 的時候,Systemd 就會啟動里面所有的 Unit。從這個意義上說,Target 這個概念類似於"狀態點",啟動某個 Target 就好比啟動到某種狀態。
傳統的init啟動模式里面,有 RunLevel 的概念,跟 Target 的作用很類似。不同的是,RunLevel 是互斥的,不可能多個 RunLevel 同時啟動,但是多個 Target 可以同時啟動。

# 查看當前系統的所有 Target
$ systemctl list-unit-files --type=target

# 查看一個 Target 包含的所有 Unit
$ systemctl list-dependencies multi-user.target

# 查看啟動時的默認 Target
$ systemctl get-default

# 設置啟動時的默認 Target
$ sudo systemctl set-default multi-user.target

# 切換 Target 時,默認不關閉前一個 Target 啟動的進程,
# systemctl isolate 命令改變這種行為,
# 關閉前一個 Target 里面所有不屬於后一個 Target 的進程
$ sudo systemctl isolate multi-user.target

 

Target 與 傳統 RunLevel 的對應關系如下。

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

 

它與init進程的主要差別如下。

  1. 默認的 RunLevel(在/etc/inittab文件設置)現在被默認的 Target 取代,位置是/etc/systemd/system/default.target,通常符號鏈接到graphical.target(圖形界面)或者multi-user.target(多用戶命令行)。
  2. 啟動腳本的位置,以前是/etc/init.d目錄,符號鏈接到不同的 RunLevel 目錄 (比如/etc/rc3.d、/etc/rc5.d等),現在則存放在/lib/systemd/system和/etc/systemd/system目錄。
  3. 配置文件的位置,以前init進程的配置文件是/etc/inittab,各種服務的配置文件存放在/etc/sysconfig目錄。現在的配置文件主要存放在/lib/systemd目錄,在/etc/systemd目錄里面的修改可以覆蓋原始設置。

 

日志管理

Systemd 統一管理所有 Unit 的啟動日志。帶來的好處就是,可以只用journalctl一個命令,查看所有日志(內核日志和應用日志)。日志的配置文件是/etc/systemd/journald.conf
journalctl功能強大,用法非常多。

# 查看所有日志(默認情況下 ,只保存本次啟動的日志)
$ sudo journalctl

# 查看內核日志(不顯示應用日志)
$ sudo journalctl -k

# 查看系統本次啟動的日志
$ sudo journalctl -b
$ sudo journalctl -b -0

# 查看上一次啟動的日志(需更改設置)
$ sudo journalctl -b -1

# 查看指定時間的日志
$ 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"

# 顯示尾部的最新10行日志
$ sudo journalctl -n

# 顯示尾部指定行數的日志
$ sudo journalctl -n 20

# 實時滾動顯示最新日志
$ sudo journalctl -f

# 查看指定服務的日志
$ sudo journalctl /usr/lib/systemd/systemd

# 查看指定進程的日志
$ sudo journalctl _PID=1

# 查看某個路徑的腳本的日志
$ sudo journalctl /usr/bin/bash

# 查看指定用戶的日志
$ sudo journalctl _UID=33 --since today

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

# 實時滾動顯示某個 Unit 的最新日志
$ sudo journalctl -u nginx.service -f

# 合並顯示多個 Unit 的日志
$ journalctl -u nginx.service -u php-fpm.service --since today

# 查看指定優先級(及其以上級別)的日志,共有8級
# 0: emerg
# 1: alert
# 2: crit
# 3: err
# 4: warning
# 5: notice
# 6: info
# 7: debug
$ sudo journalctl -p err -b

# 日志默認分頁輸出,--no-pager 改為正常的標准輸出
$ sudo journalctl --no-pager

# 以 JSON 格式(單行)輸出
$ sudo journalctl -b -u nginx.service -o json

# 以 JSON 格式(多行)輸出,可讀性更好
$ sudo journalctl -b -u nginx.serviceqq
 -o json-pretty

# 顯示日志占據的硬盤空間
$ sudo journalctl --disk-usage

# 指定日志文件占據的最大空間
$ sudo journalctl --vacuum-size=1G

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

 

文章來自轉載:

http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-commands.html

http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-part-two.html

https://wizardforcel.gitbooks.io/vbird-linux-basic-4e/


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