systemd详解

一、init进程演变

1. init的发展

   开发Systemd的主要目的就是减少系统引导时间和计算开销。Systemd（系统管理守护进程），最开始以GNU GPL协议授权开发，现在已转为使用GNU LGPL协议，它是如今讨论最热烈的引导和服务管理程序。如果你的Linux系统配置为使用Systemd引导程序，它取替传统的SysV init，启动过程将交给systemd处理。

   CentOS5：SysV init，串行
   CentOS6：Upstart，并行，借鉴ubantu
   CentOS7：Systemd，并行，借鉴MAC

2. Systemd新特性：

   (1)系统引导时实现服务并行启动：服务间无依赖关系会并行启动。
   (2)按需激活进程：若服务非立刻使用，不会立刻激活，处于半活动状态，占用端口用时启动服务。
   (3)系统状态快照：回滚到过去某一状态。
   (4)基于依赖关系定义服务控制逻辑。

二、unit单元服务

1. unit相关配置文件：

   unit由其相关配置文件进行标识、识别和配置。文件中主要包含了系统服务、监听的socket、保存的快照以及其它与init相关的信息。
   unit配置文件的位置：

   /lib/systemd/system          本地配置的系统单元
   /run/systemd/system          运行时配置的系统单元
   /usr/lib/systemd/system      第三方软件的系统单元(sshd,nginx..)

2. unit常见类型：

   Serviceunit：文件扩展名为.service，用于定义系统服务；
   Targetunit：文件扩展为.target，用于模拟实现“运行级别”；
   Device unit=：文件扩展名为 .device，用于定义内核识别的设备；
   Mount unit：文件扩展名为.mount，定义文件系统挂载点；
   Socketunit：文件扩展名为 .socket，用于标识进程间通信用到的socket文件；
   Snapshotunit：文件扩展名为 .snapshot， 管理系统快照；
   Swapunit：文件扩展名为 .swap, 用于标识swap设备；
   Automountunit： 文件扩展名为.automount，文件系统自动点设备；
   Pathunit：文件扩展名为 .path, 用于定义文件系统中的一文件或目录；

3. unit特性：

   1)基于socket的激活机制：socket与程序分离，将套接字先分配但时程序本身未启动
   2)基于bus的激活机制：基于总线的请求来激活设备
   3)基于device的激活机制：设备插入时候自动挂载激活设备，挂载点不存在自动创建
   4)基于Path的激活机制：监控目录文件是否存在来激活服务或者进程
   5)系统快照：保存各unit的当前状态信息于持久存储设备中；
   6)向后兼容sysv init脚本；  /etc/init.d/下的脚本也能兼容

三、syscemctl命令

1. 启动/关闭类

   启动：service NAME start ==>  systemctl start NAME.service
   停止：service NAME stop ==> systemctl stop NAME.service
   重启：service NAME restart ==>  systemctl restart NAME.service
   状态：service NAME status ==>  systemctl status NAME.service
   条件式重启：service NAME condrestart  ==>  systemctl try-restart NAME.service
   重载或重启服务：systemctl reload-or-restart NAME.servcie
   重载或条件式重启服务：systemctl reload-or-try-restart NAME.service

2. 查看服务类

   查看某服务当前激活与否的状态：systemctl is-active NAME.service
   查看所有已激活的服务：systemctl list-units --type service
   查看所有服务（已激活及未激活）:chkconfig --lsit  ==>  systemctl list-units -t service --all

3. 开机设置类

   设置服务开机自启：chkconfig NAME on ==>  systemctl enable NAME.service
   禁止服务开机自启：chkconfig NAME off ==>  systemctl disable NAME.service
   查看某服务是否能开机自启：chkconfig --list  NAME ==>  systemctl is-enabled NAME.service
   禁止某服务设定为开机自启：systemctl mask NAME.service
   取消此禁止：systemctl unmask NAME.servcie
   列出所有已安装的服务以及它们的状态：systemctl list-unit-files
   列出开机启动失败的服务：systemctl --failed
   列出某种类型（service, mount, device, socket, target）的服务：systemctl --type=mount
   将一个shell脚本设置为开机启动：systemctl enable debug-shell.service

4. 查看依赖关系类

   查看服务的依赖关系：systemctl list-dependencies NAME.service

5. 管理target units：

   运行级别对应关系:
    0  ==> runlevel0.target, poweroff.target
    1  ==> runlevel1.target, rescue.target
    2  ==> runlevel2.tartet, multi-user.target
    3  ==> runlevel3.tartet, multi-user.target
    4  ==> runlevel4.tartet, multi-user.target
    5  ==> runlevel5.target, graphical.target
    6  ==> runlevel6.target, reboot.target

   相关命令：

   级别切换：init N ==>  systemctl isolate NAME.target
   查看级别：runlevel  ==>  systemctl list-units --type target
   查看所有级别：systemctl list-units -t target -a
   获取默认运行级别：systemctl get-default 
   修改默认运行级别：systemctl set-default NAME.target
   切换至紧急救援模式：systemctl rescue
   切换至emergency模式：systemctl emergency

6. 其它常用命令：

   关机：systemctl halt, systemctl poweroff
   重启：systemctl reboot
   挂起：systemctl suspend
   快照：systemctl hibernate
   快照并挂起：systemctl hybrid-sleep

四、服务单元文件：service unit file

1. /usr/lib/systemd/system和/etc/systemd/system关系

   /etc/systemd/system设定默认运行级别和启动时服务的运行关系，连接文件。
   一般管理员可在/etc/systemd/system下定义一些service unit file文件。

2. service unit file文件格式

   [root@ss01 system]# cat firewalld.service
   [Unit]
   Description=firewalld - dynamic firewall daemon
   Before=network-pre.target
   Wants=network-pre.target
   After=dbus.service
   After=polkit.service
   Conflicts=iptables.service ip6tables.service ebtables.service ipset.service
   Documentation=man:firewalld(1)
   
   [Service]
   EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/firewalld
   ExecStart=/usr/sbin/firewalld --nofork --nopid $FIREWALLD_ARGS
   ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID
   # supress to log debug and error output also to /var/log/messages
   StandardOutput=null
   StandardError=null
   Type=dbus
   BusName=org.fedoraproject.FirewallD1
   KillMode=mixed
   
   [Install]
   WantedBy=multi-user.target
   Alias=dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service

   [Unit]：定义与Unit类型无关的通用选项；用于提供unit的描述信息、unit行为及依赖关系等；
   [Service]：与特定类型相关的专用选项；此处为Service类型；
   [Install]：定义由"systemctl  enable"以及"systemctl  disable"命令在实现服务启用或禁用时用到选项；

   (1) Unit段的常用选项：
    Description：描述信息；意义性描述；
    After：定义unit的启动次序；表示当前unit应该晚于哪些unit启动；其功能与Before相反；
    Requies：依赖到的其它units；强依赖，被依赖的units无法激活时，当前unit即无法激活；
    Wants：依赖到的其它units；弱依赖；
    Conflicts：定义units间的冲突关系；
   
   (2)Service段的常用选项：
    Type：用于定义影响ExecStart及相关参数的功能的unit进程启动类型。类型有：
        simple：默认。由ExecStart指明的进程所启动起来进程为主进程
        forking：由ExecStart所启动的进程生成的一个子进程为主，父进程退出
        oneshot：一次性的启动，后续的unit进程启动后，该进程退出
        dbus：仅在得到dbus之后才推出
        notify：发送通知以后才能运行
        idle：类似于simple
    EnvironmentFile：环境配置文件，为ExecStart提供一些变量；
    ExecStart：指明启动unit要运行命令或脚本；ExecStartPre, ExecStartPost
    ExecStop：指明停止unit要运行的命令或脚本；
    Restart：启动此项，意外终止会自动重启脚本
   
   (3)Install段的常用选项：
    Alias：当前unit的别名
    RequiredBy：被哪些units所依赖；
    WantedBy：被哪些units所依赖；

   注意：对于新创建的unit文件或，修改了的unit文件，要通知systemd重载此配置文件；

   [root@ss01 system]# systemctl daemon-reload

3. 编写unit文件，并注册到systemd服务中

   第一步：准备一个shell脚本
   [root@ss01 system]# vim /root/name.sh
      #!/bin/bash
      echo `hostname`>/tmp/name.log
   
   第二步：创建unit文件
   [root@ss01 system]# vim my.service
      [Unit]
      Description=this is my first unit file
   
      [Service]
      Type=oneshot
      ExecStart=/bin/bash /root/name.sh
   
      [Install]
      WantedBy=multi-user.target
   [root@ss01 system]# mv my.service /usr/lib/systemd/system
   
   第三步：将我的unit文件注册到systemd中
   [root@ss01 system]# systemctl enable my.service
   
   第四步：查看该服务的状态
   [root@ss01 system]# systemctl status my.service

五、journalctl日志：

1. 常用命令：

   显示系统上所有日志，以及它的用户：journalctl --all
   监视系统日志的变化：journalctl -f
   显示系统启动以后的日志：journalctl -b
   显示上一次（-b -1）系统启动前产生的内核日志：journalctl -k -b -1
   显示系统启动后产生的“ERROR”日志：journalctl -b -p err 
   显示cron服务在某个时间段内打印出来的日志：journalctl -u cron.service --since='2022-01-06 07:00' --until='2022-01-06 08:23'
   显示优先级别为2以内的日志：journalctl -p 2 --since=today
   将二进制日志文件复制成文本文件并保存到当前目录：journalctl > testlog.log
   查看某个路径的脚本的日志：journalctl /usr/bin/bash
   显示日志占据的硬盘空间：journalctl --disk-usage
   指定日志文件占据的最大空间：journalctl --vacuum-size=1G
   指定日志文件保存多久：journalctl --vacuum-time=1years
   
   所有日志级别有：
   emerg (0), alert (1), crit (2), err (3), warning (4), notice (5), info (6), debug (7)

六、systemd-analyze分析系统启动过程：

1. 利用systemd分析系统启动过程：

   显示本次启动系统过程中用户态和内核态所花的时间：systemd-analyze
   显示每个启动项所花费的时间明细：systemd-analyze blame 
   按时间顺序打印UNIT树：systemd-analyze critical-chain
   为开机启动过程生成向量图（需要安装graphviz软件包）：systemd-analyze dot | dot -Tsvg > systemd.svg 
   产生开机启动过程的时间图表：systemd-analyze plot > bootplot.svg
   

七：grub2命令

1. grub2的配置文件：/etc/default/grub

   [root@ss01 ~]# cat /etc/default/grub
   # 指定用户选择菜单超时时间
    GRUB_TIMEOUT=5
   
   # 指定菜单中的描述名称
    GRUB_DISTRIBUTOR="$(sed 's, release .*$,,g' /etc/system-release)"
   
   # GRUB指定哪个是默认的title
   # save表示会保存当前的配置，需要结合一个内置变量来使用
    GRUB_DEFAULT=saved
   
   # 禁用子菜单
    GRUB_DISABLE_SUBMENU=true
   
   # 指定将启动过程中的信息输出到终端
    GRUB_TERMINAL_OUTPUT="console"
   
   # 在启动系统的时候，以命令行的方式向内核传递参数
    GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rhgb "
   
    # 指定是否显示启动过程信息
    GRUB_DISABLE_RECOVERY="true"

2. 定制grub2的配置文件

   第一步：备份原有的grub.cfg
   [root@ss01 ~]# cp /boot/grub2/grub.cfg{,.bak}
   
   第二步：修改/etc/default/grub
   
   第三步：重新生成grub.cfg
   [root@ss01 ~]# grub2-mkconfig>/boot/grub2/grub.cfg

八：单用户模式修改密码

1. 进入紧急救援模式

   进入方式：在启动系统的时候，编辑内核选项，添加rd.break，然后按ctrl+x
   进入救援模式后：
    a. 根在sysroot下
    b. 当前是只读权限

2. 操作：

   # mount -o remount,rw /sysroot
   # chroot /sysroot
   # echo '******' | passwd --stdin root
   # exit
   # reboot