Linux’s init system & systemd
一、init system
1、计算机是如何启动的
以早期 Fedora 系统为例。
1、开机
2、BIOS 和 GRUB（引导加载程序）
3、Linux 内核启动后，init 进程 是在 Fedora 上启动的第一个进程。进程 ID （PID） 为 1。它是系统中所有其它进程的母亲，用于启动其他服务和守护程序。
2、各种 init system
对于上面介绍的 init 进程，各个不同的发行版采用了不同的 init 实现方式，即 init system（初始化系统）。
（1）System V (Sys V)
System V 是类 Unix 操作系统传统的也是首款初始化系统。
（2）Upstart
Upstart 是由 Ubuntu 的制造商开发的基于事件的初始化系统，用于替代 SysV初始化系统。
它用于 Ubuntu 9.10 - 14.10 版本和基于 RHEL 6 的系统中，之后的被 systemd 取代了。
（3）systemd
systemd 旨在以并行方式启动进程的 init 替换守护程序，以许多标准发行版（Fedora，OpenSuSE，Arch，RHEL，CentOS 等）实现。
Fedora 15 是第一个采用 systemd 而不是 upstart 的发行版。
CentOS 7 也跟上，抛弃了 6 的 SysV，改用 systemd。
（4）其他
还有一些其他的 init system：
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Launchd- mac 系统的 init system ，其实 systemd 的很多概念来源于此。 -
Epoch - 基于简单性和服务管理的 init 替换守护进程，旨在启动单线程进程。
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Mudar - 用Python编写的 init 替换守护进程，在Pardus GNU / Linux上实现，旨在异步启动进程。
（5）总结
各种 init system 的所在目录：
- SysV：/etc/init.d
- UpStart： /usr/share/upstart
- systemd：/usr/lib/systemd
二、systemd
因为鄙人用的最多的 linux 发行版是 CentOS 7 ，所以这里重点介绍 systemd。
1、介绍
（1）名字含义
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。
Linux 的守护进程都习惯加 d ，如 httpd，sshd……
（2）优点
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传统的 SysV ，性能太低，主要原因是 init 是串行启动，前一个服务进程启动完成后下一个服务进程才能启动，这也就导致了 init 进程启动耗时比较长。而 systemd 是并行启动，恰恰解决了这点。
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功能强大
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使用方便
（3）缺点
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体系庞大，非常复杂
- 与操作系统的其他部分强耦合，违反"keep simple, keep stupid"的Unix 哲学
知乎上还有不少人吐槽 systemd，详见：systemd 为什么会有那么大的争议？
2、管理系统
前面介绍 systemd 的目标是要守护整个系统，所以他有很多管理系统的命令。
所以 Systemd 并不是一个命令，而是一组命令。
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systemctl是 Systemd 的主命令，用于管理系统。例如：
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重启系统 sudo systemctl reboot
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查看系统状态 sudo systemctl status
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systemd-analyze命令用于查看启动耗时。 -
hostnamectl命令用于查看当前主机的信息。 -
localectl命令用于查看本地化设置。 -
timedatectl命令用于查看当前时区设置。 -
loginctl命令用于查看当前登录的用户。
3、管理系统资源
（1）unit —— 配置单元
systemd 把系统资源划分成12种 Unit：
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Service unit：系统服务
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Target unit：多个 Unit 构成的一个组
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Device Unit：硬件设备
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Mount Unit：文件系统的挂载点
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Automount Unit：自动挂载点
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Path Unit：文件或路径
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Scope Unit：不是由 Systemd 启动的外部进程
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Slice Unit：进程组
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Snapshot Unit：Systemd 快照，可以切回某个快照
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Socket Unit：进程间通信的 socket
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Swap Unit：swap 文件
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Timer Unit：定时器
Unit 之间还存在依赖关系：A 依赖于 B，就意味着 Systemd 在启动 A 的时候，同时会去启动 B。
1、查看 unit：
# 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
2、管理 unit （以管理单个服务为例）：
sudo systemctl start httpd.service
sudo systemctl stop httpd.service
sudo systemctl kill httpd.service
# 重启
sudo systemctl restart httpd.service # restart = stop + start
# 重新加载配置文件
sudo systemctl reload httpd.service
# 显示某个 Unit 的运行状态
sudo systemctl status httpd.service
（2）unit 配置文件
每一个配置单元都有一个对应的配置文件。
比如一个 MySql 服务对应一个
mysql.service文件。
配置文件的后缀名，就是该 Unit 的种类（上面介绍了 Unit 有 12 种分类 ），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。
1、（支持 Systemd 的软件会）自动生成配置文件
下面以 安装 mariadb 并设置开机自启 为例：
（1）sudo yum install mariadb mariadb-server
先用 yum 安装 mariadb。对于那些支持 Systemd 的软件，安装完成后，会自动在 /usr/lib/systemd/system 添加一个配置文件，这里叫 mariadb.service。
（2）sudo systemctl start mariadb.service
通过 systemctl 启动 mariadb.service。
（3）sudo systemctl enable mariadb.service
因为每次开机，Systemd 都会默认从 /etc/systemd/system/ 读取配置文件。 所以 systemctl enable 做的就是从 /etc/systemd/system/ 到 /usr/lib/systemd/system/mariadb.service 的一个软连接。
再加上mariadb.service这个 unit 配置文件里的 [Install] 定义了自启行为，所以 systemctl enable 也做到了开机自启。
（4）sudo systemctl disable mariadb.service
我们也可以撤销这个软连接，即撤销开机自启。
2、查看配置文件
（1）查看单个
以 sshd.service 为例：
$ systemctl cat sshd.service
[Unit]
Description=OpenSSH server daemon
Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5)
After=network.target sshd-keygen.service
Wants=sshd-keygen.service
[Service]
EnvironmentFile=/etc/sysconfig/sshd
ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID
Type=simple
KillMode=process
Restart=on-failure
RestartSec=42s
[Install]
WantedBy=multi-user.target
关于字段的详细释义，可参考：http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-part-two.html
# 显示某个 Unit 的所有底层参数
$ systemctl show httpd.service
# 显示某个 Unit 的依赖关系
$ systemctl list-dependencies httpd.service
$ systemctl list-dependencies --all httpd.service
（2）查看多个（列表）
# 列出所有配置文件
$ systemctl list-unit-files
在返回的列表里，显示的每个配置文件的状态，一共有 4 种：
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enabled：已建立启动链接
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disabled：没建立启动链接
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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
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masked：该配置文件被禁止建立启动链接
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。
3、修改（完）配置文件
修改配置文件需重新启动才能生效。
# 重载所有修改过的配置文件 $ sudo systemctl daemon-reload $ sudo systemctl restart httpd.service
（3）target —— Unit 组
上面介绍了 Unit 有 12 种分类，其中一个叫 target ，他其实就是 Unit 组。
启动某个 Target 的时候，Systemd 就会启动里面所有的 Unit。
例如上面说到 安装 mariadb 并设置开机自启 时，其实 systemctl enable 做软连接的时候，
/usr/lib/systemd/system下的mariadb.service就被加入到/etc/systemd/system下 的 target ：multi-user.target.wants中。即Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/mariadb.service to /usr/lib/systemd/system/mariadb.service.
# 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
3、日志管理
Systemd 除了可以管理系统和系统资源，还统一管理所有 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）。
（1）查看日志
# 查看所有日志（默认情况下 ，只保存本次启动的日志）
$ sudo journalctl
# 实时滚动显示最新日志
$ sudo journalctl -f
# 查看指定进程的日志
$ sudo journalctl _PID=1
# 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
（2）编辑日志配置
日志的配置文件位于/etc/systemd/journald.conf。
# 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
4、自己从零写一个 unit
待写
