systemd 和 systemctl 使用深入理解

https://www.linuxidc.com/Linux/2018-08/153545.htm

 

Linux系统的启动方式有点复杂，而且总是有需要优化的地方。传统的Linux系统启动过程主要由著名的init进程（也被称为SysV init启动系统）处理，而基于init的启动系统被认为有效率不足的问题，systemd是Linux系统机器的另一种启动方式，宣称弥补了以传统Linux SysV init为基础的系统的缺点。

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。Systemd的一个核心功能是它同时支持SysV init的后开机启动脚本。

Systemd引入了并行启动的概念，它会为每个需要启动的守护进程建立一个套接字，这些套接字对于使用它们的进程来说是抽象的，这样它们可以允许不同守护进程之间进行交互。Systemd会创建新进程并为每个进程分配一个控制组（cgroup）。处于不同控制组的进程之间可以通过内核来互相通信。systemd处理开机启动进程的方式非常漂亮，和传统基于init的系统比起来优化了太多。让我们看下Systemd的一些核心功能。

一、systemd

用户空间中的init程序很是关键，各个系统版本采用的init都不一样。CentOS 7系列就是仿照了MAC OS X的启动方式以及管理用户进程的程序，写出了一套系统守护的一个应用程序Systemd。

CentOS 5: SysV init
CentOS 6: Upstart
CentOS 7: Systemd

仿照这苹果系统写出的一套应用空间管理或启动程序，其具有的特性为：

Systend的新特性：
    系统引导时实现服务的并行启动；
    按需激活进程；
    系统实现快照；
    基于依赖关系定义服务的控制逻辑；

而对于CentOS 7来说，其引入到了一个核心概念，称之为unit，用配置文件进行标识和识别，所以说，有没有unit，就是看其有没有相关的配置文件，在文件当中包含了几种类别，分别为系统服务、监听的套接字、保存的快照以及其它与init相关的信息。

核心概念：unit
    unit涵盖了相关的配置文件进行标识、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；这些配置文件主要保存在：
        /usr/lib/systemd/system
        /run/systemd/system
        /etc/systemd/system

systemd的unit配置文件包含很多种类型，我们以后缀名来区分出大体的类型。

unit的常见类型：
    Service unit:  文件扩展名.service,    用于定义系统服务；
    Target unit:    文件扩展名.target,      用于模拟实现"运行级别"；
    Device unit:    文件扩展名.device,      用于定义内核识别的设备；
    Mount unit:    文件扩展名.mount,      用于定义文件系统的挂载点；
    Socket unit:    文件扩展名.socket,      用于标识进程间通信用到的socket文件；
    Snapshot unit:  文件扩展名.snapshot,    用于管理系统快照；
    Swap unit:      文件扩展名.swap,        用于标识swap设备；
    Automount unit: 文件扩展名.automount,  用于定义文件系统自动点设备；
    Path unit:      文件扩展名.path,        用于定义文件系统中的一文件或目录；

对于Linux-3.10以后的内核来讲，即使用户没有挂载任何设备，也会看到以cgroup的设备挂载，这个叫做控制组，来实现内核中的资源分配的一种机制，以Docker，主要依赖的就是cgroup机制以及namespace机制用来实现。

那么以上就是unit特别常见的类型，那么为了了解systemd的工作方式，接下来我们就简单的描述一下其关键特性：

关键特性：
    基于socket激活机制： 意味着socket与程序是可以进行分离的；
    基于bus的激活机制；
    基于device的激活机制；
    基于path的激活机制；
    系统快照：保存各unit的当前状态信息于持久存储设备中；
    向后兼容SysV init脚本；
        /etc/init.d/

当服务启动时，可事先将socket分予给该服务程序，但该服务程序可先暂时并未启动，接下来我们还可以基于总线(bus)进行激活等特性。

不过需要注意的是，systemd也有不兼容的此前较老版本的功能特性。

不兼容特性：
    systemctl的命令是固定不变的；
    由非systemd启动的服务，systemctl无法与之通信，意味着systemd无法控制此服务；

二、systemctl命令

2.1 管理系统服务

其实我们使用很多次systemctl命令来管理服务，对于RHEL 7以上来说，只要是service以及其它类型的unit的文件，都是由systemd进行管控的，而且还能兼容/etc/init.d/目录下的各个服务脚本，而且对于命令的使用也很好掌握。

RHEL 7：service等类型的unit文件；
    systemctl命令：
        systemctl - Control the systemd system and service manager

        systemctl [OPTIONS...] COMMAND [NAME...]

对于该命令来说，拥有着许多的子命令，我们就了解systemctl命令，而后看一下与CentOS 6的对比区别。

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.service
重载或条件式重启服务：systemctl reload-try-restart NAME.service

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 --list ==> systemctl list-units -t service --all
查看某服务是否能开机自启：chkconfig --list NAME ==> systemctl is-enable NAME.service

禁止某服务设定为开机自启：systemctl mask NAME.service
取消此禁止：systemctl umask NAME.service

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

以上就是关于service类型的unit文件与CentOS 6中的命令对比，那么我们接下来介绍一下对于target类型的文件是如何进行管理的，我们在刚才的文章中写道unit的常见类型，其中target类型就是用于实现其系统启动的运行级别，一共有七个运行级别，从0开始，到6结束，我们介绍一下这七个运行级别。

0：关机；
1：单用户模式，无网络连接，不运行守护进程，不允许非超级用户登录；
2：多用户模式，无网络连接，不运行守护进程；
3：多用户模式，正常启动系统；
4：用户自定义；
5：多用户模式，图形界面；
6：重启；

而在RHEL 7带有systemd功能中使用target代替Runlevel，例如：multi-user.target相当于是init 3，但systemd可以向后兼容其运行级别，目前的绝大多数发行版采用systemd代替Unix SystemV。

那么现在说一下在systemd命令中所对应的运行级别以及在CentOS 6上对应的的运行切换等命令：

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

切换切换：init N ==> systemctl isolate NAME.target

查看级别：runlevel ==> systemctl list-utits --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 get-default NAME.target

切换至紧急救援模式：systemctl rescre
切换至emergency模式：systemctl emergency

以上就是管理常见的target类型的命令，我们还有一些其它常用命令来进行总结。

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

三、systemd unit file

在我们介绍完systemd以及讲解了systemctl命令之后，我们了解unit file架构是什么样子的，以及如何写出unit file。

而unit文件是由描述各其行为及配置指令组成的，其配置文件属于.ini风格，通过各种指令来管理以上的功能。

那么unit file共有三部分组成.

service unit file
    文件通常由三部分组成：
        [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"及"systemctl disable"命令在实现服务启用或禁用时用到的一些选项；

以上就是unit配置文件的结构，接下来我们说一下这三部分的常用选项。

首先我们来说unit配置段：

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应晚于哪些unit启动；其功能与Before相反；
    Requies：依赖到其它的units；强依赖，被依赖的units无法激活时，当前的unit即无法激活；
    Wants：依赖到其它的units；弱依赖；
    Confilcts：定义units 的冲突关系；

而Service的功能配置段选项示例如下：

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进程类型；
        类型：
            simple：
            forking：
            oneshot：
            dbus：
            notify：
            idle：
    EnvironmentFile：环境配置文件；
    ExecStart：指明启动unit要运行的命令或脚本；ExecStart, ExecStartPost
    ExecStop：指明停止unit要运行的命令或脚本；
    Restart:

最后，我们来说一下Install的配置段。

Install段的常用配置：
    Alias：
    RequiredBy：被哪些unit所依赖；
    WantBy：被哪些unit所依赖；

不过，我们需要注意的是对于新创建的unit文件以及修改过的unit文件，我们需要使用systemctl来重载其配置文件。

注意：对于新创建的unit文件或者修改过的unit文件，要通知systemd重载其配置文件：
    # systemctl daemon-reload