Systemd工具

Systemd

Systemd是Linux系统工具，用来启动守护进程,现在很多发行版都集成了这个工具，替代了原来由service工具管理。
根据 Linux 惯例，字母d是守护进程（daemon）的缩写。 Systemd 这个名字的含义，就是它要守护整个系统。

使用了 Systemd，就不需要再用init了。Systemd 取代了initd，成为系统的第一个进程（PID 等于 1），其他进程都是它的子进程

由来

在以前，Linux的启动一直采用init进程，但是init进程方式有两个缺点（启动时间长和脚本编写复杂），所以Systemd的诞生就是为了解决init问题的。

  • 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

  • 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

  • 启动方式

    1
    # 以前方式的管理服务的命令
    2
    /etc/init.d/mysqld start
    3
    4
    # 或者
    5
    service mysqld start

    系统管理

    Systemd 并不是一个命令，而是一组命令，涉及到系统管理的方方面面

  • systemctl

    systemctl是 Systemd 的主命令，用于管理系统

    1
    # 重启系统
    2
    $ sudo systemctl reboot
    3
    4
    # 关闭系统，切断电源
    5
    $ sudo systemctl poweroff
    6
    7
    # CPU停止工作
    8
    $ sudo systemctl halt
    9
    10
    # 暂停系统
    11
    $ sudo systemctl suspend
    12
    13
    # 让系统进入冬眠状态
    14
    $ sudo systemctl hibernate
    15
    16
    # 让系统进入交互式休眠状态
    17
    $ sudo systemctl hybrid-sleep
    18
    19
    # 启动进入救援状态（单用户状态）
    20
    $ sudo systemctl rescue
    21
    22
    # 对某个应用程序控制(比如数据库)
    23
    $ systemctl start|stop|restart mysqld

  • systemd-analyze

    systemd-analyze命令用于查看启动耗时

    1
    # 查看启动耗时
    2
    $ systemd-analyze                                                                                       
    3
    4
    # 查看每个服务的启动耗时
    5
    $ systemd-analyze blame
    6
    7
    # 显示瀑布状的启动过程流
    8
    $ systemd-analyze critical-chain
    9
    10
    # 显示指定服务的启动流
    11
    $ systemd-analyze critical-chain atd.service

  • hostnamectl

    hostnamectl命令用于查看当前主机的信息

    1
    # 显示当前主机的信息
    2
    $ hostnamectl
    3
    4
    # 设置主机名
    5
    $ sudo hostnamectl set-hostname pocket

  • localectl

    localectl命令用于查看和设置本地化设置

    1
    # 查看本地化设置
    2
    $ localectl
    3
    4
    # 设置本地化参数。
    5
    $ sudo localectl set-locale LANG=en_GB.utf8
    6
    $ sudo localectl set-keymap en_GB
    7
    8
    # 或者（设置系统语言）
    9
    export LANG=en_US.UTF-8

  • timedatectl

    timedatectl命令用于查看和设置当前时区设置

    1
    # 查看当前时区设置
    2
    $ timedatectl
    3
    4
    # 显示所有可用的时区
    5
    $ timedatectl list-timezones
    6
    '''
    7
    [root@71aca3e24239 /]# timedatectl
    8
          Local time: Thu 2019-12-05 01:40:30 CST
    9
      Universal time: Wed 2019-12-04 17:40:30 UTC
    10
            RTC time: Wed 2019-12-04 17:40:30
    11
           Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800)
    12
         NTP enabled: n/a
    13
    NTP synchronized: no
    14
     RTC in local TZ: no
    15
          DST active: n/a
    16
          
    17
    分为：本地时间、世界时间、硬件时间
    18
    '''
    19
    # 设置当前时区(如果设置的不对，会因为开启了ntp过不久又同步回去)
    20
    $ sudo timedatectl set-timezone America/New_York
    21
    $ sudo timedatectl set-time YYYY-MM-DD
    22
    $ sudo timedatectl set-time HH:MM:SS

  • loginctl

    loginctl命令用于查看当前登录的用户

    1
    # 列出当前session
    2
    $ loginctl list-sessions
    3
    4
    # 列出当前登录用户
    5
    $ loginctl list-users
    6
    7
    # 列出显示指定用户的信息
    8
    $ loginctl show-user root

    Unit

    Systemd 可以管理所有系统资源。不同的资源统称为 Unit（单位）。

  • Unit种类

    一共分成12种

    1
    '''
    2
    文件后缀名：
    3
    service.service， 
    4
    socket.socket， 
    5
    device.device， 
    6
    mount.mount，
    7
    automount.automount，
    8
    swap.swap， 
    9
    target.target， 
    10
    path.path， 
    11
    timer.timer， 
    12
    slice.slice， 
    13
    scope.scope
    14
    '''
    15
    Service unit：系统服务
    16
    Target unit：多个 Unit 构成的一个组
    17
    Device Unit：硬件设备
    18
    Mount Unit：文件系统的挂载点
    19
    Automount Unit：自动挂载点
    20
    Path Unit：文件或路径
    21
    Scope Unit：不是由 Systemd 启动的外部进程
    22
    Slice Unit：进程组
    23
    Snapshot Unit：Systemd 快照，可以切回某个快照
    24
    Socket Unit：进程间通信的 socket
    25
    Swap Unit：swap 文件
    26
    Timer Unit：定时器

  • 查看Unit 

    1
    # 列出正在运行的 Unit
    2
    $ systemctl list-units
    3
    4
    # 列出所有Unit，包括没有找到配置文件的或者启动失败的
    5
    $ systemctl list-units --all
    6
    7
    # 列出所有没有运行的 Unit
    8
    $ systemctl list-units --all --state=inactive
    9
    10
    # 列出所有加载失败的 Unit
    11
    $ systemctl list-units --failed
    12
    13
    # 列出所有正在运行的、类型为 service 的 Unit
    14
    $ systemctl list-units --type=service

  • Unit的状态

    1
    # 显示系统状态
    2
    $ systemctl status
    3
    4
    # 显示单个 Unit 的状态
    5
    $ sysystemctl status bluetooth.service
    6
    7
    # 显示远程主机的某个 Unit 的状态
    8
    $ systemctl -H root@rhel7.example.com:22 status httpd.service
    9
    10
    # 显示某个 Unit 是否正在运行
    11
    $ systemctl is-active application.service
    12
    13
    # 显示某个 Unit 是否处于启动失败状态
    14
    $ systemctl is-failed application.service
    15
    16
    # 显示某个 Unit 服务是否建立了启动链接
    17
    $ systemctl is-enabled application.service

  • Unit管理

    一般最最常用的

    1
    # 立即启动一个服务
    2
    $ sudo systemctl start apache.service
    3
    4
    # 立即停止一个服务
    5
    $ sudo systemctl stop apache.service
    6
    7
    # 重启一个服务
    8
    $ sudo systemctl restart apache.service
    9
    10
    # 杀死一个服务的所有子进程
    11
    $ sudo systemctl kill apache.service
    12
    13
    # 重新加载一个服务的配置文件
    14
    $ sudo systemctl reload apache.service
    15
    16
    # 重载所有修改过的配置文件
    17
    $ sudo systemctl daemon-reload
    18
    19
    # 显示某个 Unit 的所有底层参数
    20
    $ systemctl show httpd.service
    21
    22
    # 显示某个 Unit 的指定属性的值
    23
    $ systemctl show -p CPUShares httpd.service
    24
    25
    # 设置某个 Unit 的指定属性
    26
    $ sudo systemctl set-property httpd.service CPUShares=500

  • Unit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

    1
    $ systemctl list-dependencies nginx.service
    2
    # 有些依赖是 Target 类型，默认不会展开显示。如果要展开 Target，就需要使用--all参数。
    3
    $ systemctl list-dependencies --all nginx.service

  • Unit的配置文件

    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/

    1
    $ sudo systemctl enable test.service
    2
    # 等同于
    3
    $ sudo ln -s /usr/lib/systemd/system/test.service /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/test.service
    4
    '''
    5
    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
    6
    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
    7
    '''
    8
    $ sudo systemctl disable test.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。

    • 查看配置文件状态

      注意：一旦修改配置文件，就要 重新加载配置文件，然后重新启动服务，否则修改不会生效

      1
      # 列出所有配置文件
      2
      $ systemctl list-unit-files
      3
      4
      # 列出指定类型的配置文件
      5
      $ systemctl list-unit-files --type=service
      6
      7
      '''
      8
      enabled：已建立启动链接
      9
      disabled：没建立启动链接
      10
      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
      11
      masked：该配置文件被禁止建立启动链接
      12
      '''
      13
      14
      # 修改配置后重新加载并启动
      15
      $ sudo systemctl daemon-reload
      16
      $ sudo systemctl restart httpd.service

    • 配置文件格式

      配置文件就是普通的文本文件，可以用文本编辑器打开,学会了配置也就相当于可以自定义脚本systemd脚本了

      配置文件分成几个区块。每个区块的第一行，是用方括号表示的区别名，比如[Unit]。注意，配置文件的区块名和字段名，都是大小写敏感的,每个区块内部是一些等号连接的键值对。

      • 注意，键值对的等号两侧不能有空格。

        1
        # systemctl cat命令可以查看配置文件的内容
        2
        systemctl cat getty@.service
        3
        '''
        4
        [Unit]
        5
        Description=Getty on %I
        6
        Documentation=man:agetty(8) man:systemd-getty-generator(8)
        7
        Documentation=http://0pointer.de/blog/projects/serial-console.html
        8
        After=systemd-user-sessions.service plymouth-quit-wait.service getty-pre.target
        9
        After=rc-local.service
        10
        11
        Before=getty.target
        12
        IgnoreOnIsolate=yes
        13
        14
        ConditionPathExists=/dev/tty0
        15
        16
        [Service]
        17
        ExecStart=-/sbin/agetty --noclear %I $TERM
        18
        Type=idle
        19
        Restart=always
        20
        RestartSec=0
        21
        UtmpIdentifier=%I
        22
        TTYPath=/dev/%I
        23
        TTYReset=yes
        24
        TTYVHangup=yes
        25
        TTYVTDisallocate=yes
        26
        KillMode=process
        27
        IgnoreSIGPIPE=no
        28
        SendSIGHUP=yes
        29
        30
        Environment=LANG= LANGUAGE= LC_CTYPE= LC_NUMERIC= LC_TIME= LC_COLLATE= LC_MONETARY= LC_MESSAGES= LC_PAPER= LC_NAME= LC_ADDRESS= LC_
        31
        TELEPHONE= LC_MEASUREMENT= LC_IDENTIFICATION=
        32
        33
        [Install]
        34
        WantedBy=getty.target
        35
        DefaultInstance=tty1
        36
        '''

    • 配置文件的区块

      • [Unit]

        [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

        1
        Description：简短描述
        2
        Documentation：文档地址
        3
        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
        4
        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
        5
        BindsTo：与Requires类似，它指定的 Unit 如果退出，会导致当前 Unit 停止运行
        6
        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
        7
        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
        8
        Conflicts：这里指定的 Unit 不能与当前 Unit 同时运行
        9
        Condition...：当前 Unit 运行必须满足的条件，否则不会运行
        10
        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

        1
        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
        2
        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
        3
        Alias：当前 Unit 可用于启动的别名
        4
        Also：当前 Unit 激活（enable）时，会被同时激活的其他 Unit

      • [Service]

        [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

        1
        Type：定义启动时的进程行为。它有以下几种值。
        2
        Type=simple：默认值，执行ExecStart指定的命令，启动主进程
        3
        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
        4
        Type=oneshot：一次性进程，Systemd 会等当前服务退出，再继续往下执行
        5
        Type=dbus：当前服务通过D-Bus启动
        6
        Type=notify：当前服务启动完毕，会通知Systemd，再继续往下执行
        7
        Type=idle：若有其他任务执行完毕，当前服务才会运行
        8
        PIDFile：存放PID的文件路径
        9
        ExecStart：启动当前服务的命令
        10
        ExecStartPre：启动当前服务之前执行的命令
        11
        ExecStartPost：启动当前服务之后执行的命令
        12
        ExecReload：重启当前服务时执行的命令
        13
        ExecStop：停止当前服务时执行的命令
        14
        ExecStopPost：停止当其服务之后执行的命令
        15
        RestartSec：自动重启当前服务间隔的秒数
        16
        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
        17
        TimeoutSec：定义 Systemd 停止当前服务之前等待的秒数
        18
        Environment：指定环境变量

    • 自定义服务

      学会了配置格式，我们就可以为我们的服务编写配置文件了

      1
      [Unit]
      2
      Description=查博士的用户管理rpc
      3
      After=network.target
      4
      5
      [Service]
      6
      Type=simple
      7
      PIDFile=/usr/local/rpc/admin_grpc.pid
      8
      RestartSec=5
      9
      Restart=always
      10
      StartLimitInterval=0
      11
      RestartPreventExitStatus=SIGKILL
      12
      ExecStart=/usr/local/bin/python3.7 /rpc-server/cbs_grpc/admin/admin_server.py
      13
      KillMode=control-group
      14
      # -符号表示即便没有rpc_env.txt文件也不会报错（每次restart都会去加载环境变量到服务）
      15
      EnvironmentFile=-/rpc_env/rpc_env.txt
      16
      17
      [Install]   
      18
      WantedBy=multi-user.target

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 Targe
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。
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

  • 与init进程的主要差别 
    1
    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
    3
    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。
    4
    5
    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。
  • 操作 
    1
    # 查看当前系统的所有 Target
    2
    $ systemctl list-unit-files --type=target
    3
    4
    # 查看一个 Target 包含的所有 Unit
    5
    $ systemctl list-dependencies multi-user.target
    6
    7
    # 查看启动时的默认 Target
    8
    $ systemctl get-default
    9
    10
    # 设置启动时的默认 Target
    11
    $ sudo systemctl set-default multi-user.target
    12
    13
    # 切换 Target 时，默认不关闭前一个 Target 启动的进程，
    14
    # systemctl isolate 命令改变这种行为，
    15
    # 关闭前一个 Target 里面所有不属于后一个 Target 的进程
    16
    $ sudo systemctl isolate multi-user.target

    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

1
# 查看所有日志（默认情况下 ，只保存本次启动的日志）
2
$ sudo journalctl
3
4
# 查看内核日志（不显示应用日志）
5
$ sudo journalctl -k
6
7
# 查看系统本次启动的日志
8
$ sudo journalctl -b
9
$ sudo journalctl -b -0
10
11
# 查看上一次启动的日志（需更改设置）
12
$ sudo journalctl -b -1
13
14
# 查看指定时间的日志
15
$ sudo journalctl --since="2012-10-30 18:17:16"
16
$ sudo journalctl --since "20 min ago"
17
$ sudo journalctl --since yesterday
18
$ sudo journalctl --since "2015-01-10" --until "2015-01-11 03:00"
19
$ sudo journalctl --since 09:00 --until "1 hour ago"
20
21
# 显示尾部的最新10行日志
22
$ sudo journalctl -n
23
24
# 显示尾部指定行数的日志
25
$ sudo journalctl -n 20
26
27
# 实时滚动显示最新日志
28
$ sudo journalctl -f
29
30
# 查看指定服务的日志
31
$ sudo journalctl /usr/lib/systemd/systemd
32
33
# 查看指定进程的日志
34
$ sudo journalctl _PID=1
35
36
# 查看某个路径的脚本的日志
37
$ sudo journalctl /usr/bin/bash
38
39
# 查看指定用户的日志
40
$ sudo journalctl _UID=33 --since today
41
42
# 查看某个 Unit 的日志
43
$ sudo journalctl -u nginx.service
44
$ sudo journalctl -u nginx.service --since today
45
46
# 实时滚动显示某个 Unit 的最新日志
47
$ sudo journalctl -u nginx.service -f
48
49
# 合并显示多个 Unit 的日志
50
$ journalctl -u nginx.service -u php-fpm.service --since today
51
52
# 查看指定优先级（及其以上级别）的日志，共有8级
53
# 0: emerg
54
# 1: alert
55
# 2: crit
56
# 3: err
57
# 4: warning
58
# 5: notice
59
# 6: info
60
# 7: debug
61
$ sudo journalctl -p err -b
62
63
# 日志默认分页输出，--no-pager 改为正常的标准输出
64
$ sudo journalctl --no-pager
65
66
# 以 JSON 格式（单行）输出
67
$ sudo journalctl -b -u nginx.service -o json
68
69
# 以 JSON 格式（多行）输出，可读性更好
70
$ sudo journalctl -b -u nginx.serviceqq
71
 -o json-pretty
72
73
# 显示日志占据的硬盘空间
74
$ sudo journalctl --disk-usage
75
76
# 指定日志文件占据的最大空间
77
$ sudo journalctl --vacuum-size=1G
78
79
# 指定日志文件保存多久
80
$ sudo journalctl --vacuum-time=1years

运行级别

1
级别0：runlevel0.target或poweroff.target
2
级别1：runlevel1.target或rescue.target
3
级别2：runlevel2.target或multi-user.target
4
级别3：runlevel3.target或multi-user.target
5
级别4：runlevel4.target或multi-user.target
6
级别5：runlevel5.target或graphical.taget
7
级别6：runlevel6.targe或reboot.target
8
9
# 切换运行级别
10
systemctl isolate runlevel1.target
11
12
# 查看运行级别
13
runlevel

值得一提的问题

  • systemd在容器中无法使用

    如果我们是在容器中去使用的linux系统，则使用systemdctl工具如果在创建容器时没指定特权和init启动则会报错

    1
    # 错误启动1
    2
    docker run -itd --name my_linux centos bash
    3
    4
    # 错误启动2
    5
    docker run -itd --privileged --name my_linux centos bash
    6
    7
    # 正确启动
    8
    docker run -itd --privileged --name my_linux centos init
    1
    # 更新
    2
    systemctl daemon-reload 
    3
    # 查看对应服务的日志
    4
    journalctl -u docker.service

  • hostnamectl在容器中修改主机名称问题

    其实hostnamectl在容器中是无法修改静态主机名的（默认是容器id），修改后只会改变临时主机名

    1
     $ hostnamectl set-hostname pocket
    2
     # 或者
    3
     $ hostname pocket
    4
     
    5
     # 某个linux容器
    6
     [root@71aca3e24239 /]# hostnamectl
    7
    Static hostname: 71aca3e24239
    8
     Transient hostname: pocket
    9
              Icon name: computer-vm
    10
                Chassis: vm
    11
             Machine ID: 54f3e20f8a904ac3a791dab412e84c2c
    12
                Boot ID: 0fdb0ed576164d2182363bf45299c20d
    13
         Virtualization: other
    14
       Operating System: CentOS Linux 7 (Core)
    15
            CPE OS Name: cpe:/o:centos:centos:7
    16
                 Kernel: Linux 4.9.184-linuxkit
    17
           Architecture: x86-64
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    缺失模块。
    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置： 

      jsonContent:
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优秀的判断力来自经验，<br>但经验来自于错误的判断。<br><br>~余生只想爱胖爱生活<br><br>真正的勇士敢于直面惨淡的人生，<br>敢于正视淋漓的鲜血。