systemd用法记录一

systemd

一、说明

最初linux的相关服务启动一直采用init进程，近两代linux系统开始采用systemd，已成为大多数发行版的标准配置。

init方式有两个缺点

1. 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。

2. 启动脚本复杂

init进程只是执行启动脚本，不管其他事情。脚本需要自己处理各种情况，这往往使脚本变得很长。

二、概述

systemd就是为了解决这些问题而诞生。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。

根据linux惯例，字符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。

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，其他进程都是它的子进程。

$ systemctl --version     # 查看systemd的版本

systemd的优点是功能强大，使用方便，缺点是体系庞大，非常复杂，与操作系统的其他部分强耦合。因此，现在也还有很多人反对使用systemd，有违“keep simple，keep stupid”的Unix哲学。

三、系统管理

systemd并不是一个命令，而是一组命令，涉及到系统管理的方方面面。

1. systemctl

systemctl是systemd的主命令，用于管理系统。

$ systemctl reboot
$ systemctl poweroff
$ systemctl halt
$ systemctl rescue

2. systemd-analyze

$ systemd-analyze     查看启动耗时
$ systemd-analyze blame  查看每个服务的启动耗时
$ systemd-analyze critical-chain atd.service 显示指定服务的启动流

3. hostnamectl

$ hostnamectl     显示当前主机的信息
$ hostnamectl set-hostname Name     设置主机名

4. localectl

$ localectl     查看本地化设置
$ localectl set-locale LANG=en_GB.uft8
$ localectl set-keymap en_GB

5. timedatectl

$ timedatectl          查看当前时区设置
$ timedatectl list-timezones    显示所有可用的时区
# 设置当前时区
$ timedatectl set-timezone America/New_York
$ timedatectl set-time YYYY-MM-DD
$ timedatectl set-time HH:MM:SS

6. loginctl

$ loginctl list-sessions    # 列出当前session
$ loginctl list-users       # 列出当前登录用户
$ loginctl show-user root   # 显示指定用户的信息

四、Unit

1. Unit可以说是systemd可以管理的单元。一共有12种。

• Service unit 系统服务
• Target unit 多个Unit构成的一个组
• Device unit 硬件设备
• Mount Unit：文件系统的挂载点
• Automount Unit：自动挂载点
• Path Unit：文件或路径
• Scope Unit：不是由 Systemd 启动的外部进程
• Slice Unit：进程组
• Snapshot Unit：Systemd 快照，可以切回某个快照
• Socket Unit：进程间通信的 socket
• Swap Unit：swap 文件
• Timer Unit：定时器

systemctl list-units 可以查看当前系统的所有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  
# 列出所有没有运行的 Unit
$ systemctl list-units --all --state=inactive 
# 列出所有加载失败的 Unit
$ systemctl list-units --failed
# 列出所有正在运行的、类型为 service 的 Unit
$ systemctl list-units --type=service

2. Unit的状态

# systemctl status
# systemctl status sshd.service
# 显示远程主机的某个 Unit 的状态
# systemctl -H root@liunx.example.com status httpd.service

# 显示某个 Unit 是否正在运行
$ systemctl is-active application.service
# 显示某个 Unit 是否处于启动失败状态
$ systemctl is-failed application.service
# 显示某个 Unit 服务是否建立了启动链接
$ systemctl is-enabled application.service

3. Unit管理

最常用的是如下命令，用户启动和停止Unit（主要是service）

# 立即启动一个服务
$ systemctl start apache.service

# 立即停止一个服务
$ systemctl stop apache.service

# 重启一个服务
$ systemctl restart apache.service

# 杀死一个服务的所有子进程
$ systemctl kill apache.service

# 重新加载一个服务的配置文件
$ systemctl reload apache.service

# 重载所有修改过的配置文件
$ systemctl daemon-reload

# 显示某个 Unit 的所有底层参数
$ systemctl show httpd.service

# 显示某个 Unit 的指定属性的值
$ systemctl show -p CPUShares httpd.service

# 设置某个 Unit 的指定属性
$ systemctl set-property httpd.service CPUShares=500

4. 依赖关系

Unit之间存在依赖关系：A依赖B，就意味着systemd在启动A的时候，同时会去启动B。

# 列出一个Unit的所有依赖
$ systemctl list-dependencies nginx.service

上面命令的输出结果之中，有些依赖是 Target 类型（详见下文），默认不会展开显示。如果要展开 Target，就需要使用--all参数。

$ systemctl list-dependencies --all nginx.service

五、Unit的配置文件

1. 每一个Unit都有一个配置文件，告诉systemd怎么启动这个Unit。

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那个目录。

systemctl enable命令用于在上面两个目录之间，建立符号链接关系。

$ systemctl enable salt-minion.service
$ ln -s '/usr/lib/systemd/system/salt-minion.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/salt-minion.service'

如果配置文件里面设置了开机启动，systemctl enable命令相当于激活开机启动。

与之对应的，systemctl disable命令用于在两个目录之间，撤销符号链接关系，相当于撤销开机启动。

$ systemctl disable salt-minion.service

配置文件的后缀名，就是该 Unit 的种类，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。

2. 配置文件的状态

# 列出所有配置文件
$ systemctl list-unit-files

# 列出指定类型的配置文件
$ systemctl list-unit-files --type=service

enabled：已建立启动链接
disabled：没建立启动链接
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
masked：该配置文件被禁止建立启动链接

注意，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。

一旦修改配置文件，就要让 SystemD 重新加载配置文件，然后重新启动，否则修改不会生效。

$ systemctl daemon-reload
$ systemctl restart httpd.service

3. 配置文件的格式

$ systemctl cat atd.service

[Unit]
Description=ATD daemon

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/bin/atd

[Install]
WantedBy=multi-user.target

从上面的输出可以看到，配置文件分成几个区块。每个区块的第一行，是用方括号表示的区别名，比如[Unit]。注意，配置文件的区块名和字段名，都是大小写敏感的。

每个区块内部是一些等号连接的键值对。

[Section]
Directive1=value
Directive2=value

. . .

注意，键值对的等号两侧不能有空格。

4. 配置文件的区块

[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

[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

[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

六、Target

启动计算机的时候，需要启动大量的 Unit。如果每一次启动，都要一一写明本次启动需要哪些 Unit，显然非常不方便。Systemd 的解决方案就是 Target。

简单说，Target 就是一个 Unit 组，包含许多相关的 Unit 。启动某个 Target 的时候，Systemd 就会启动里面所有的 Unit。从这个意义上说，Target 这个概念类似于"状态点"，启动某个 Target 就好比启动到某种状态。

传统的init启动模式里面，有 RunLevel 的概念，跟 Target 的作用很类似。不同的是，RunLevel 是互斥的，不可能多个 RunLevel 同时启动，但是多个 Target 可以同时启动。

# 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

# 查看启动时的默认 Target
$ systemctl get-default

# 设置启动时的默认 Target
$ systemctl set-default multi-user.target

# 切换 Target 时，默认不关闭前一个 Target 启动的进程，
# systemctl isolate 命令改变这种行为，
# 关闭前一个 Target 里面所有不属于后一个 Target 的进程
$ systemctl isolate multi-user.target

Target 与 传统 RunLevel 的对应关系如下。

Traditional runlevel      New target name     Symbolically linked to...

Runlevel 0           |    runlevel0.target -> poweroff.target
Runlevel 1           |    runlevel1.target -> rescue.target
Runlevel 2           |    runlevel2.target -> multi-user.target
Runlevel 3           |    runlevel3.target -> multi-user.target
Runlevel 4           |    runlevel4.target -> multi-user.target
Runlevel 5           |    runlevel5.target -> graphical.target
Runlevel 6           |    runlevel6.target -> reboot.target

它与init进程的主要差别如下。

（1）默认的 RunLevel（在/etc/inittab文件设置）现在被默认的 Target 取代，位置是/etc/systemd/system/default.target，通常符号链接到graphical.target（图形界面）或者multi-user.target（多用户命令行）。

（2）启动脚本的位置，以前是/etc/init.d目录，符号链接到不同的 RunLevel 目录 （比如/etc/rc3.d、/etc/rc5.d等），现在则存放在/lib/systemd/system和/etc/systemd/system目录。

（3）配置文件的位置，以前init进程的配置文件是/etc/inittab，各种服务的配置文件存放在/etc/sysconfig目录。现在的配置文件主要存放在/lib/systemd目录，在/etc/systemd目录里面的修改可以覆盖原始设置。

七、日志管理

Systemd 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）。日志的配置文件是/etc/systemd/journald.conf。

# 查看所有日志（默认情况下 ，只保存本次启动的日志）
$ journalctl

# 查看内核日志（不显示应用日志）
$ journalctl -k

# 查看系统本次启动的日志
$ journalctl -b
$ journalctl -b -0

# 查看上一次启动的日志（需更改设置）
$ journalctl -b -1

# 查看指定时间的日志
$ journalctl --since="2012-10-30 18:17:16"
$ journalctl --since "20 min ago"
$ journalctl --since yesterday
$ journalctl --since "2015-01-10" --until "2015-01-11 03:00"
$ journalctl --since 09:00 --until "1 hour ago"

# 显示尾部的最新10行日志
$ journalctl -n

# 显示尾部指定行数的日志
$ journalctl -n 20

# 实时滚动显示最新日志
$ journalctl -f

# 查看指定服务的日志
$ journalctl /usr/lib/systemd/systemd

# 查看指定进程的日志
$ journalctl _PID=1

# 查看某个路径的脚本的日志
$ journalctl /usr/bin/bash

# 查看指定用户的日志
$ journalctl _UID=33 --since today

# 查看某个 Unit 的日志
$ journalctl -u nginx.service
$ journalctl -u nginx.service --since today

# 实时滚动显示某个 Unit 的最新日志
$ journalctl -u nginx.service -f

# 合并显示多个 Unit 的日志
$ journalctl -u nginx.service -u php-fpm.service --since today

# 查看指定优先级（及其以上级别）的日志，共有8级
# 0: emerg
# 1: alert
# 2: crit
# 3: err
# 4: warning
# 5: notice
# 6: info
# 7: debug
$ journalctl -p err -b

# 日志默认分页输出，--no-pager 改为正常的标准输出
$ journalctl --no-pager

# 以 JSON 格式（单行）输出
$ journalctl -b -u nginx.service -o json

# 以 JSON 格式（多行）输出，可读性更好
$ journalctl -b -u nginx.serviceqq
 -o json-pretty

# 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