windows系统服务sc和linux系统服务管理进程systemctl

在实际开发过程中，有时候会遇到如何编写Go开机自启服务的需求，在linux中我们可以使用systemd来进行托管，windows下可以通过注册表来实现，mac下可以通过launchd来实现，上面的方式对于开发者来说，并不是什么困难的事情，但是对于使用者而言，是并不希望通过这么复杂的方式来达到开机自启的功能的。这个时候，作为开发者，就需要使用其他的方式来实现开机自启的功能，下面讲一个Go中，借助这个库 github.com/kardianos/service 来简化如何实现开机自启功能。

1、github.com/kardianos/service 基础介绍

1.1 kardianos/service 简介

我们先来看一看 github.com/kardianos/service 上面的自我介绍：Run go programs as a service on major platforms.

如何理解上面这句话呢，上面这句话翻译出来的意思是："在主要平台上将Go程序作为服务运行"。

这意味着我们可以将Go编写的程序以服务的形式在主要操作系统上运行，例如Windows、Linux、macOS等。这意味着程序可以在后台持续运行，而不需要用户手动启动或停止它们。这种方式可以提高程序的可靠性和稳定性，同时也方便了程序的管理和监控。

那该如何理解服务呢？

服务（Service）是指在计算机系统中，为用户或其他程序提供某种功能的程序或进程。服务通常在后台运行，可以长时间运行，不需要用户交互，可以自动启动和停止。服务可以提供各种功能，如网络服务、数据库服务、文件共享服务等。在操作系统中，服务通常以服务进程的形式运行，可以通过系统管理工具进行管理和配置。

有了上面的了解过后，再来看看官方自己的描述。service will install / un-install, start / stop, and run a program as a service (daemon). Currently supports Windows XP+, Linux/(systemd | Upstart | SysV), and OSX/Launchd. 如何理解上面这句话呢，我说说自己的理解。

我们可以将编写好的代码打包成二进制文件后，通过二进制文件名 + install / un-install, start / stop来运行我们的服务，程序将作为服务（守护进程）运行。目前支持Windows XP+、Linux/（systemd|Upstart|SysV）和OSX/Launchd。

Windows controls services by setting up callbacks that is non-trivial. This is very different then other systems. This package provides the same API despite the substantial differences. It also can be used to detect how a program is called, from an interactive terminal or from a service manager. 下面是我的理解：

Windows 通过设置回调来控制服务，这与其他系统非常不同。这个包提供了相同的API，尽管存在很大差异。它还可以用于检测程序是从交互式终端还是从服务管理器调用的。

看到这里的时候，我其他不太理解最后一句话，什么叫从服务管理器调用。将在 2.2 章节中介绍。

1.2 kardianos/service 安装

安装 github.com/kardianos/service 的方式和其他方式一样。

go get github.com/kardianos/service

指定版本方式
go get github.com/kardianos/service@v1.2.2

2、kardianos/service 使用方式

以下介绍都是基于 github.com/kardianos/service@v1.2.2 进行讲解的。

2.1 kardianos/service 简单的使用

我们先来看一个简单的例子，代码如下：

package main

import (
	"fmt"
	"github.com/kardianos/service"
	"os"
)

type SystemService struct {}

func (ss *SystemService) Start(s service.Service) error {
	fmt.Println("coming Start.......")
	go ss.run()
	return nil
}

func (ss *SystemService) run()  {
	fmt.Println("coming run.......")
}

func (ss *SystemService) Stop(s service.Service) error {
	fmt.Println("coming Stop.......")
	return nil
}

func main()  {
	fmt.Println("service.Interactive()---->", service.Interactive())
	svcConfig := &service.Config{
		Name: "custom-service",
		DisplayName: "custom service",
		Description: "this is github.com/kardianos/service test case",
        Option: service.KeyValue{
		        	"OnFailure":              "restart",
        			"OnFailureDelayDuration": "200000ms", // 启动失败三分钟再次拉起
        			"StartType":              "automatic",
        			"DelayedAutoStart":       true,  // 系统重启,agent服务延迟重启
        			"OnFailureResetPeriod":   86400, // 故障重置时间1天

        		},
	}

	ss := &SystemService{}
	s, err := service.New(ss, svcConfig)
	if err != nil {
		fmt.Printf("service New failed, err: %v\n", err)
		os.Exit(1)
	}

	if len(os.Args) > 1 {
		err = service.Control(s, os.Args[1])
		if err != nil {
			fmt.Printf("service Control 111 failed, err: %v\n", err)
			os.Exit(1)
		}
    return
	}

	// 默认 运行 Run
	err = s.Run()
	if err != nil {
		fmt.Printf("service Control 222 failed, err: %v\n", err)
		os.Exit(1)
	}
}

通过go run main.go得到如下结果，注意：程序并不会终止，而是阻塞住了。

service.Interactive()----> true
coming Start.......
coming run.......

实际上，kardianos/service为我们提供了下面的参数使用，我们可以通过go build -o main main.go编译得到二进制文件，然后使用下面的命令来运行服务。

# 生成开机自启服务所需要的文件，文件位置根据操作系统的不同而不用，linux在 /etc/systemd/system 或者 /lib/systemd/system 下
./main install

# 删除上面生成的文件
./main uninstall

# 开启服务
./main start

# 重启服务
./main restart

# 停止服务
./main stop

2.2 kardianos/service 如何做开机自启服务

接下来以 Linux 为例，进行讲解。其他系统大家可自行尝试。

具体的步骤如下：

1、第一步是编写代码，编写完成后，编译成二进制文件。

代码就以 2.1 中的为例。首先编译成二进制文件。

go build -o main main.go

2、运行 可执行文件。

# 这将在 /etc/systemd/system 或者 /lib/systemd/system 中生成 custom-service.service 文件
# 我这里测试的时候是在 /etc/systemd/system 中生成的
./main install

看到这里，用过systemd的朋友应该可以猜到 kardianos/service 背后是通过什么来实现开机自启的。就是通过systemd来管理的。

3、将 custom-service.service 服务设置为开机自启.

运行下面命令将我们编写的程序设置为开机自启服务。

# 设置服务开机自启动
systemctl enable test-service.service
# 启动
systemctl start test-service.service

下面是systemctl常用的命令。

# 启动
systemctl start test-service.service

# 停止
systemctl stop test-service.service


# 设置服务开机自启动
systemctl enable test-service.service

# 查询是否自启动服务 
systemctl is-enabled test-service.service

# 取消服务器开机自启动 
systemctl disable test-service.service

# 列出正在运行的服务
systemctl list-units --type=service

接下来我们看看服务管理器是什么意思？
1、./main install

2、查看custom-service.service文件

3、执行systemctl start custom-service.service后，查看服务运行过程

这里就是上面 服务管理器 的作用，也就是说，服务如果是手动运行的，那么 service.Interactive()返回 true，比如：./main start。如果是系统管理器运行的，则返回 false，比如：systemctl start custom-service.service。

2.3 结合 cli 使用

通过上面的例子，我们大概知道了如何使用 github.com/kardianos/service 。实际使用中，一般的服务都可以通过-h来查看帮助文档，但是我们我们通过./main -h会报错，所以需要完善下代码，使我们的程序更容易使用。下面，我们一起看看，借助 github.com/urfave/cli/v2 来完成上面的需求。

package main

import (
	"fmt"
	"github.com/kardianos/service"
	"github.com/urfave/cli/v2"
	"os"
)

type SystemService struct {}

func (ss *SystemService) Start(s service.Service) error {
	fmt.Println("coming Start.......")
	go ss.run()
	return nil
}

func (ss *SystemService) run()  {
	fmt.Println("coming run.......")
}

func (ss *SystemService) Stop(s service.Service) error {
	fmt.Println("coming Stop.......")
	return nil
}

func main()  {
	app := cli.NewApp()
	app.Name = "custom-service"
	app.Usage = "how to use custom service"
	app.Commands = []*cli.Command{
		{
			Name: "install",
			Action: ctrlAction,
		},
		{
			Name: "uninstall",
			Action: ctrlAction,
		},
		{
			Name: "start",
			Action: ctrlAction,
		},
		{
			Name: "restart",
			Action: ctrlAction,
		},
		{
			Name: "stop",
			Action: ctrlAction,
		},
	}
	app.Flags = []cli.Flag{
		&cli.StringFlag{
			Name: "install",
			Value: "install",
			Usage: "Write the files required for startup",
		},
		&cli.StringFlag{
			Name: "uninstall",
			Value: "uninstall",
			Usage: "Delete startup files",
		},
		&cli.StringFlag{
			Name: "start",
			Value: "start",
			Usage: "start the service",
		},
		&cli.StringFlag{
			Name: "stop",
			Value: "stop",
			Usage: "stop the service",
		},
		&cli.StringFlag{
			Name: "restart",
			Value: "restart",
			Usage: "restart the service",
		},
	}

	app.Action = startAction

	app.Run(os.Args)
}

func createSystemService() (service.Service, error) {
  fmt.Println("service.Interactive()---->", service.Interactive())
	svcConfig := &service.Config{
		Name: "custom-service",
		DisplayName: "custom service",
		Description: "this is github.com/kardianos/service test case",
	}

	ss := &SystemService{}
	s, err := service.New(ss, svcConfig)
	if err != nil {
		return nil, fmt.Errorf("service New failed, err: %v\n", err)
	}
	return s, nil
}

func ctrlAction(c *cli.Context) error  {
	s, err := createSystemService()
	if err != nil {
		fmt.Printf("createSystemService failed, err: %v\n", err)
		return err
	}
	err = service.Control(s, c.Command.Name)
	if err != nil {
		fmt.Printf("service Run 222 failed, err: %v\n", err)
		return err
	}
	return nil
}

func startAction(c *cli.Context) error  {
	s, err := createSystemService()
	if err != nil {
		fmt.Printf("createSystemService failed, err: %v\n", err)
		return err
	}
	// 默认 运行 Run
	err = s.Run()
	if err != nil {
		fmt.Printf("service Run failed, err: %v\n", err)
		return err
	}

	return nil
}

大家可以根据自己的需求进行开发，这里只是讲一个简单的案例而已。

编译：

go build -o main main.go

运行：

./main -h

NAME:
   custom-service - how to use custom service

USAGE:
   custom-service [global options] command [command options] [arguments...]

COMMANDS:
   install    
   uninstall  
   start      
   restart    
   stop       
   help, h    Shows a list of commands or help for one command

GLOBAL OPTIONS:
   --install value    Write the files required for startup (default: "install")
   --uninstall value  Delete startup files (default: "uninstall")
   --start value      start the service (default: "start")
   --stop value       stop the service (default: "stop")
   --restart value    restart the service (default: "restart")
   --help, -h         show help

3、浅谈 service 的执行过程

这里以 mac 为例，通过 goland 来查看调用的链路方便些。

使用 github.com/kardianos/service 的步骤大概是这样的：

1、定义 service.Config

2、通过 service.New 创建 service

3、通过 service.Control 来运行上面 生成好的 service。

第一步没啥好说的，注意 service.Config 中的 Name 是必须的，且生成的开机自启文件名就是以他命名的。

重点看看第二步，service.New源码入下:

// New creates a new service based on a service interface and configuration.
func New(i Interface, c *Config) (Service, error) {
	//这就是为啥 Name 是必填的原因
	if len(c.Name) == 0 {
		return nil, ErrNameFieldRequired
	}
	// 注意看这里，system 在使用到时候就已经初始化了，但是我们使用的时候，并没有做初始化 system 的动作。
	// 那么什么时候初始化的 system 呢?
	// 这个时候就会想到 init() 这个函数，这个函数在 import 时就会自动运行。
	if system == nil {
		return nil, ErrNoServiceSystemDetected
	}
	return system.New(i, c)
}

System 接口如下：

var (
	system         System
	systemRegistry []System
)


// System represents the service manager that is available.
type System interface {
	// String returns a description of the system.
	String() string

	// Detect returns true if the system is available to use.
	Detect() bool

	// Interactive returns false if running under the system service manager
	// and true otherwise.
	Interactive() bool

	// New creates a new service for this system.
	New(i Interface, c *Config) (Service, error)
}

以 mac 的系统为例， 讲讲system.New(i, c)

type darwinSystem struct{}

func (darwinSystem) String() string {
	return version
}

func (darwinSystem) Detect() bool {
	return true
}

func (darwinSystem) Interactive() bool {
	return interactive
}

func (darwinSystem) New(i Interface, c *Config) (Service, error) {
	s := &darwinLaunchdService{
		i:      i,
		Config: c,

		userService: c.Option.bool(optionUserService, optionUserServiceDefault),
	}

	return s, nil
}

func init() {
  //这里就是给 system 变量赋值
  //这里赋值有点不同，是在编译阶段由编译器根据系统的不同，初始化不同的 结构体。
  //这个我也不敢确定，希望知道的朋友不吝赐教，感谢感谢！
	ChooseSystem(darwinSystem{})
}

// ChooseSystem chooses a system from the given system services.
// SystemServices are considered in the order they are suggested.
// Calling this may change what Interactive and Platform return.
func ChooseSystem(a ...System) {
	systemRegistry = a
	system = newSystem()
}

darwinLaunchdService实现了 Service interface 定义的方法。这里就不复制源代码了，有兴趣可以看看源代码。