系统服务systemd
系统服务systemd
参考文章：Systemd 入门教程：命令篇
1 系统服务介绍
系统服务是在后台运行的应用程序，并且可以提供一些本地系统或网络的功能。我们把这些应用程序称作服务，也就是Service。它们通常都会监听某个端口，等待其它程序的请求，比如mysql，nginx等等。
linux的启动流程大致分为开机自检BIOS-->MBR启动引导-->硬盘启动-->加载内核-->启动初始化进程。到这一步时，linux内核的一些系统的不同版本使用的初始化进程是不同的。比如CentOS6使用init进程，而CentOS7使用Systemd。
2 systemd介绍
linux一直以来都是采用init进程作为初始进程，但是init有两个缺点：
- 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，初始化完成后系统会加载很多脚本，脚本都会处理各自的情况，这会让脚本变得很复杂。
Systemd 就是为了解决这些问题而诞生的。它的设计目标是，为系统的启动和管理提供一套完整的解决方案。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。
相比于init，systemd有以下优点：
- 最新系统都采用systemd管理（RedHat7,CentOS7,Ubuntu15等）
- Centos7支持开机并行启动服务，显著提高开机启动效率
- Centos7关机只关闭正在运行的服务
- Centos7服务的启动与停止不再使用脚本进行管理
- 原有service不会关闭程序产生的子进程，Centos7使用systemd解决原有模式缺陷
systemd架构图：
3 systemd配置文件
3.1 概述
Systemd可以管理所有系统资源。不同的资源统称为 Unit（单位）。每一个 Unit 都有一个配置文件，告诉 Systemd 怎么启动这个 Unit 。
/usr/lib/systemd/system/ # 目录下是真正的system的配置
/etc/systemd/system/ # 配置文件，大部分是软链接
/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ # 开机启动的程序都在这里配置
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/，真正的配置文件存放在这里。我们通过systemctl设置开机启动，其实质是增加由/usr/lib/systemd/system/到/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/下的软链接。
下图展示的就是这些配置文件：
3.2 配置文件的格式
任意打开一个配置文件，你会发现他们的格式有共同点。
[Unit]
Description=ATD daemon
[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/bin/atd
[Install]
WantedBy=multi-user.target
配置文件分成几个区块，每个块之间使用中括号[]区别，注意，配置文件的区块名和字段名，都是大小写敏感的。区块内部是一些键值对，等号两侧不能有空格。
[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。
Description：简短描述
Documentation：文档地址
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
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
BindsTo：与Requires类似，它指定的 Unit 如果退出，会导致当前 Unit 停止运行
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
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
Conflicts：这里指定的 Unit 不能与当前 Unit 同时运行
Condition...：当前 Unit 运行必须满足的条件，否则不会运行
Assert...：当前 Unit 运行必须满足的条件，否则会报启动失败
[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。
Type：定义启动时的进程行为。它有以下几种值。
Type=simple：默认值，执行ExecStart指定的命令，启动主进程
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
Type=oneshot：一次性进程，Systemd 会等当前服务退出，再继续往下执行
Type=dbus：当前服务通过D-Bus启动
Type=notify：当前服务启动完毕，会通知Systemd，再继续往下执行
Type=idle：若有其他任务执行完毕，当前服务才会运行
ExecStart：启动当前服务的命令
ExecStartPre：启动当前服务之前执行的命令
ExecStartPost：启动当前服务之后执行的命令
ExecReload：重启当前服务时执行的命令
ExecStop：停止当前服务时执行的命令
ExecStopPost：停止当其服务之后执行的命令
RestartSec：自动重启当前服务间隔的秒数
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
TimeoutSec：定义 Systemd 停止当前服务之前等待的秒数
Environment：指定环境变量
[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。
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
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
Alias：当前 Unit 可用于启动的别名
Also：当前 Unit 激活（enable）时，会被同时激活的其他 Unit
3.3 举例：nginx的service配置
在我的本地博客部署这篇博客中，有介绍nginx的配置，这里补充一下。
[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
ExecStop=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s quit
PrivateTmp= true # PrivateTmp=True表示给服务分配独立的临时空间
[Install]
WantedBy=multi-user.target # 运行级别
这里的运行级别，就是操作系统当前正在运行的功能级别。级别从0到6，如下：
| 运行级别 | systemd目标名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 0 | runlevel0.target, poweroff.target | 关机 |
| 1 | runlevel1.target, rescue.target | 单用户模式 |
| 2 | runlevel2.target, multi-user.target | 暂未使用 |
| 3 | runlevel3.target, multi-user.target | 多用户的文本界面（黑框） |
| 4 | runlevel4.target, multi-user.target | 没有使用 |
| 5 | runlevel5.target, graphical.target | 多用户的图形界面 |
| 6 | runlevel6.target, reboot.target | 重启 |
原理（了解）
/etc/rc.d/init.d下有许多服务器脚本程序，一般称为服务(service)，在/etc/rc.d下有7个名为rcN.d的目录，对应系统的7个运行级别。
rcN.d下都是一些软链接文件，这些链接文件都指向/etc/rc.d/init.d目录下的service脚本文件。比如以rc3.d举例
命名规则为K+nn+服务名或S+nn+服务名，其中nn为两位数字。
系统启动时，会根据运行级别进入对应的rcN.d目录，并按照文件名顺序检索目录下的链接文件。对于以K开头的文件，系统将终止对应的服务；对于以S开头的文件，系统将启动对应的服务。
查看系统运行级别可以使用命令：
runlevel
一般来说，默认选3就可以。也就是multi-user.target
4 systemctl相关命令
systemctl是Systemd的主命令，用于管理系统。比如管理服务的启动、重启、停止、重载、查看状态等。对于用户来说，最常用的是下面这些命令，用于启动和停止 Unit（主要是 service）。想要使用systemctl命令，必须确保软件的配置文件在/usr/lib/systemd/system/目录下，一般来说yum安装会自动配置，但是二进制安装不会，需要手动配置（去该目录下创建一个xxx.service文件）。另外，一旦修改配置文件，就要让Systemd重新加载配置文件，否则修改不会生效。
| systemctl命令 | 说明 |
|---|---|
| systemctl start crond.service | 启动服务；cround为服务名，.service可以不加，下同 |
| systemctl stop crond.service | 停止服务 |
| systemctl restart crond.service | 重启服务 |
| systemctl kill crond.service | 杀死一个服务的所有子进程 |
| systemctl reload crond.service | 重新加载配置 |
| systemctl status crond.servre | 查看服务运行状态 |
| systemctl is-active sshd.service | 查看服务是否在运行中 |
| systemctl mask crond.servre | 禁止服务运行 |
| systemctl unmask crond.servre | 取消禁止服务运行 |
当我们使用systemctl启动一个守护进程后，可以通过sytemctl status 进程名查看此守护进程的状态。比如systemctl status nginx.service（可以不写.service），相关状态如下：
| 状态 | 描述 |
|---|---|
| loaded | 服务单元的配置文件已经被处理 |
| active(running) | 服务持续运行 |
| active(exited) | 服务成功完成一次的配置 |
| active(waiting) | 服务已经运行但在等待某个事件 |
| inactive | 服务没有在运行 |
| enabled | 服务设定为开机运行 |
| disabled | 服务设定为开机不运行 |
| static | 服务开机不启动，但可以被其他服务调用启动 |
systemctl设置服务开机启动、不启动、查看各级别下服务启动状态等常用命令：
| systemctl命令（CentOS7） | 描述 |
|---|---|
| systemctl enable crond.service | 开机自动启动 |
| systemctl disable crond.service | 开机不自动启动 |
| systemctl list-unit-files | 查看各个级别下服务的相关状态 |
| systemctl is-enabled crond.service | 查看特定服务是否为开机自启动 |
| systemctl is-active crond.service | 查看特定服务是否为正在运行 |
| systemctl daemon-reload | 创建新服务文件；修改了依赖关系，需要重载变更，否则不生效 |
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