Systemd 服务管理
简介
Systemd 是一系列工具的集合，其作用也远远不仅是启动操作系统，它还接管了后台服务、结束、状态查询，以及日志归档、设备管理、电源管理、定时任务等许多职责，并支持通过特定事件（如插入特定 USB 设备）和特定端口数据触发的 On-demand（按需）任务。
Systemd 的 Unit 文件
Systemd 可以管理所有系统资源，不同的资源统称为 Unit（单位）。
在 Systemd 的生态圈中，Unit 文件统一了过去各种不同系统资源配置格式，例如服务的启/停、定时任务、设备自动挂载、网络配置、虚拟内存配置等。而 Systemd 通过不同的文件后缀来区分这些配置文件。
Systemd 支持的 12 种 Unit 文件类型
- automount：用于控制自动挂载文件系统，相当于 SysV-init 的 autofs 服务
- device：对于 /dev 目录下的设备，主要用于定义设备之间的依赖关系
- mount：定义系统结构层次中的一个挂载点，可以替代过去的 /etc/fstab 配置文件
- path：用于监控指定目录或文件的变化，并触发其它 Unit 运行
- scope：这种 Unit 文件不是用户创建的，而是 Systemd 运行时产生的，描述一些系统服务的分组信息
- service：封装守护进程的启动、停止、重启和重载操作，是最常见的一种 Unit 文件
- slice：用于表示一个 CGroup 的树，通常用户不会自己创建这样的 Unit 文件
- snapshot：用于表示一个由 systemctl snapshot 命令创建的 Systemd Units 运行状态快照
- socket：监控来自于系统或网络的数据消息，用于实现基于数据自动触发服务启动
- swap：定义一个用户做虚拟内存的交换分区
- target：用于对 Unit 文件进行逻辑分组，引导其它 Unit 的执行。它替代了 SysV-init 运行级别的作用，并提供更灵活的基于特定设备事件的启动方式
- timer：用于配置在特定时间触发的任务，替代了 Crontab 的功能
Systemd 目录
Unit 文件按照 Systemd 约定，应该被放置指定的三个系统目录之一中。这三个目录是有优先级的，如下所示，越靠上的优先级越高。因此，在三个目录中有同名文件的时候，只有优先级最高的目录里的那个文件会被使用。
- /etc/systemd/system：系统或用户自定义的配置文件
- /run/systemd/system：软件运行时生成的配置文件
- /usr/lib/systemd/system：系统或第三方软件安装时添加的配置文件。
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。
Unit 和 Target
Unit 是 Systemd 管理系统资源的基本单元，可以认为每个系统资源就是一个 Unit，并使用一个 Unit 文件定义。在 Unit 文件中需要包含相应服务的描述、属性以及需要运行的命令。
Target 是 Systemd 中用于指定系统资源启动组的方式，相当于 SysV-init 中的运行级别。
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。
Systemd Service Unit
Uint文件结构
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[Unit]
Description=Hello World
After=docker.service
Requires=docker.service
[Service]
TimeoutStartSec=0
ExecStartPre=-/usr/bin/docker kill busybox1
ExecStartPre=-/usr/bin/docker rm busybox1
ExecStartPre=/usr/bin/docker pull busybox
ExecStart=/usr/bin/docker run --name busybox1 busybox /bin/ sh -c "while true; do echo Hello World; sleep 1; done"
ExecStop="/usr/bin/docker stop busybox1"
ExecStopPost="/usr/bin/docker rm busybox1"
[Install]
WantedBy=multi-user.target
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如下所示，Systemd 服务的 Unit 文件可以分为三个配置区段：
- Unit 和 Install 段：所有 Unit 文件通用，用于配置服务（或其它系统资源）的描述、依赖和随系统启动的方式
- Service 段：服务（Service）类型的 Unit 文件（后缀为 .service）特有的，用于定义服务的具体管理和操作方法
Unit 段
- Description：描述这个 Unit 文件的信息
- Documentation：指定服务的文档，可以是一个或多个文档的 URL 路径
- Requires：依赖的其它 Unit 列表，列在其中的 Unit 模板会在这个服务启动时的同时被启动。并且，如果其中任意一个服务启动失败，这个服务也会被终止
- Wants：与 Requires 相似，但只是在被配置的这个 Unit 启动时，触发启动列出的每个 Unit 模块，而不去考虑这些模板启动是否成功
- After：与 Requires 相似，但是在后面列出的所有模块全部启动完成以后，才会启动当前的服务
- Before：与 After 相反，在启动指定的任务一个模块之间，都会首先确证当前服务已经运行
- Binds To：与 Requires 相似，失败时失败，成功时成功，但是在这些模板中有任意一个出现意外结束或重启时，这个服务也会跟着终止或重启
- Part Of：一个 Bind To 作用的子集，仅在列出的任务模块失败或重启时，终止或重启当前服务，而不会随列出模板的启动而启动
- OnFailure：当这个模板启动失败时，就会自动启动列出的每个模块
- Conflicts：与这个模块有冲突的模块，如果列出的模块中有已经在运行的，这个服务就不能启动，反之亦然
Service 段
用来 Service 的配置，只有 Service 类型的 Unit 才有这个区块。它的主要字段分为服务生命周期和服务上下文配置两个方面
服务生命周期控制相关
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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
RemainAfterExit：值为 true 或 false（默认）。当配置为 true 时，Systemd 只会负责启动服务进程，之后即便服务进程退出了，Systemd 也仍然会认为这个服务还在运行中。这个配置主要是提供给一些并非常驻内存，而是启动注册后立即退出，然后等待消息按需启动的特殊类型服务使用的。
ExecStart：启动当前服务的命令
ExecStartPre：启动当前服务之前执行的命令
ExecStartPos：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
TimeoutStartSec：启动服务时等待的秒数，这一配置对于使用 Docker 容器而言显得尤为重要，因其第一次运行时可能需要下载镜像，严重延时会容易被 Systemd 误判为启动失败杀死。通常，对于这种服务，将此值指定为 0，从而关闭超时检测
TimeoutStopSec：停止服务时的等待秒数，如果超过这个时间仍然没有停止，Systemd 会使用 SIGKILL 信号强行杀死服务的进程
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Systemd 的资源管理
Systemctl 命令
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# systemctl --help
systemctl [OPTIONS...] {COMMAND} ...
Query or send control commands to the systemd manager.
-h --help Show this help
--version Show package version
--system Connect to system manager
-H --host=[USER@]HOST
Operate on remote host
-M --machine=CONTAINER
Operate on local container
-t --type=TYPE List units of a particular type
--state=STATE List units with particular LOAD or SUB or ACTIVE state
-p --property=NAME Show only properties by this name
-a --all Show all loaded units/properties, including dead/empty
ones. To list all units installed on the system, use
the 'list-unit-files' command instead.
-l --full Don't ellipsize unit names on output
-r --recursive Show unit list of host and local containers
--reverse Show reverse dependencies with 'list-dependencies'
--job-mode=MODE Specify how to deal with already queued jobs, when
queueing a new job
--show-types When showing sockets, explicitly show their type
-i --ignore-inhibitors
When shutting down or sleeping, ignore inhibitors
--kill-who=WHO Who to send signal to
-s --signal=SIGNAL Which signal to send
--now Start or stop unit in addition to enabling or disabling it
-q --quiet Suppress output
--no-block Do not wait until operation finished
--no-wall Don't send wall message before halt/power-off/reboot
--no-reload Don't reload daemon after en-/dis-abling unit files
--no-legend Do not print a legend (column headers and hints)
--no-pager Do not pipe output into a pager
--no-ask-password
Do not ask for system passwords
--global Enable/disable unit files globally
--runtime Enable unit files only temporarily until next reboot
-f --force When enabling unit files, override existing symlinks
When shutting down, execute action immediately
--preset-mode= Apply only enable, only disable, or all presets
--root=PATH Enable unit files in the specified root directory
-n --lines=INTEGER Number of journal entries to show
-o --output=STRING Change journal output mode (short, short-iso,
short-precise, short-monotonic, verbose,
export, json, json-pretty, json-sse, cat)
--plain Print unit dependencies as a list instead of a tree
Unit Commands:
list-units [PATTERN...] List loaded units
list-sockets [PATTERN...] List loaded sockets ordered by address
list-timers [PATTERN...] List loaded timers ordered by next elapse
start NAME... Start (activate) one or more units
stop NAME... Stop (deactivate) one or more units
reload NAME... Reload one or more units
restart NAME... Start or restart one or more units
try-restart NAME... Restart one or more units if active
reload-or-restart NAME... Reload one or more units if possible,
otherwise start or restart
reload-or-try-restart NAME... Reload one or more units if possible,
otherwise restart if active
isolate NAME Start one unit and stop all others
kill NAME... Send signal to processes of a unit
is-active PATTERN... Check whether units are active
is-failed PATTERN... Check whether units are failed
status [PATTERN...|PID...] Show runtime status of one or more units
show [PATTERN...|JOB...] Show properties of one or more
units/jobs or the manager
cat PATTERN... Show files and drop-ins of one or more units
set-property NAME ASSIGNMENT... Sets one or more properties of a unit
help PATTERN...|PID... Show manual for one or more units
reset-failed [PATTERN...] Reset failed state for all, one, or more
units
list-dependencies [NAME] Recursively show units which are required
or wanted by this unit or by which this
unit is required or wanted
Unit File Commands:
list-unit-files [PATTERN...] List installed unit files
enable NAME... Enable one or more unit files
disable NAME... Disable one or more unit files
reenable NAME... Reenable one or more unit files
preset NAME... Enable/disable one or more unit files
based on preset configuration
preset-all Enable/disable all unit files based on
preset configuration
is-enabled NAME... Check whether unit files are enabled
mask NAME... Mask one or more units
unmask NAME... Unmask one or more units
link PATH... Link one or more units files into
the search path
add-wants TARGET NAME... Add 'Wants' dependency for the target
on specified one or more units
add-requires TARGET NAME... Add 'Requires' dependency for the target
on specified one or more units
edit NAME... Edit one or more unit files
get-default Get the name of the default target
set-default NAME Set the default target
Machine Commands:
list-machines [PATTERN...] List local containers and host
Job Commands:
list-jobs [PATTERN...] List jobs
cancel [JOB...] Cancel all, one, or more jobs
Snapshot Commands:
snapshot [NAME] Create a snapshot
delete NAME... Remove one or more snapshots
Environment Commands:
show-environment Dump environment
set-environment NAME=VALUE... Set one or more environment variables
unset-environment NAME... Unset one or more environment variables
import-environment [NAME...] Import all or some environment variables
Manager Lifecycle Commands:
daemon-reload Reload systemd manager configuration
daemon-reexec Reexecute systemd manager
System Commands:
is-system-running Check whether system is fully running
default Enter system default mode
rescue Enter system rescue mode
emergency Enter system emergency mode
halt Shut down and halt the system
poweroff Shut down and power-off the system
reboot [ARG] Shut down and reboot the system
kexec Shut down and reboot the system with kexec
exit Request user instance exit
switch-root ROOT [INIT] Change to a different root file system
suspend Suspend the system
hibernate Hibernate the system
hybrid-sleep Hibernate and suspend the system
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Uint管理
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# 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
# 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
# 查看 Unit 配置文件的内容
$ systemctl cat docker.service
# 显示系统状态
$ systemctl status
# 显示单个 Unit 的状态
$ ystemctl status bluetooth.service
# 显示远程主机的某个 Unit 的状态
$ systemctl -H root@rhel7.example.com status httpd.service
# 立即启动一个服务
$ sudo systemctl start apache.service
# 立即停止一个服务
$ sudo systemctl stop apache.service
# 重启一个服务
$ sudo systemctl restart apache.service
# 杀死一个服务的所有子进程
$ sudo systemctl kill apache.service
# 重新加载一个服务的配置文件
$ sudo systemctl reload apache.service
# 重载所有修改过的配置文件
$ sudo 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
$ sudo systemctl set-property httpd.service CPUShares=500
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服务的生命周期
当一个新的 Unit 文件被放入 /etc/systemd/system/ 或 /usr/lib/systemd/system/ 目录中时，它是不会被自识识别的。
服务的激活
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systemctl enable：在 /etc/systemd/system/ 建立服务的符号链接，指向 /usr/lib/systemd/system/ 中
systemctl start：依次启动定义在 Unit 文件中的 ExecStartPre、ExecStart 和 ExecStartPost 命令
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服务的启动和停止
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systemctl start：依次启动定义在 Unit 文件中的 ExecStartPre、ExecStart 和 ExecStartPost 命令
systemctl stop：依次停止定义在 Unit 文件中的 ExecStopPre、ExecStop 和 ExecStopPost 命令
systemctl restart：重启服务
systemctl kill：立即杀死服务
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服务的开机启动和取消
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systemctl enable：除了激活服务以外，也可以置服务为开机启动
systemctl disable：取消服务的开机启动
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服务的修改和移除
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systemctl daemon-reload：Systemd 会将 Unit 文件的内容写到缓存中，因此当 Unit 文件被更新时，需要告诉 Systemd 重新读取所有的 Unit 文件
systemctl reset-failed：移除标记为丢失的 Unit 文件。在删除 Unit 文件后，由于缓存的关系，即使通过 daemon-reload 更新了缓存，在 list-units 中依然会显示标记为 not-found 的 Unit。
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Target 管理
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。
在传统的 SysV-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。
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# 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
$ sudo 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
$ sudo systemctl isolate multi-user.target
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Target 与 SysV-init 进程的主要区别：
- 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）。
- 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。
- 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。
日志管理
Systemd 通过其标准日志服务 Journald 提供的配套程序 journalctl 将其管理的所有后台进程打印到 std:out（即控制台）的输出重定向到了日志文件。
Systemd 的日志文件是二进制格式的，必须使用 Journald 提供的 journalctl 来查看，默认不带任何参数时会输出系统和所有后台进程的混合日志。
默认日志最大限制为所在文件系统容量的 10%，可以修改 /etc/systemd/journald.conf 中的 SystemMaxUse 来指定该最大限制。
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# 查看所有日志（默认情况下 ，只保存本次启动的日志）
$ sudo journalctl
# 查看内核日志（不显示应用日志）：--dmesg 或 -k
$ sudo journalctl -k
# 查看系统本次启动的日志（其中包括了内核日志和各类系统服务的控制台输出）：--system 或 -b
$ sudo journalctl -b
$ sudo journalctl -b -0
# 查看上一次启动的日志（需更改设置）
$ sudo journalctl -b -1
# 查看指定服务的日志：--unit 或 -u
$ sudo journalctl -u docker.servcie
# 查看指定服务的日志
$ sudo journalctl /usr/lib/systemd/systemd
# 实时滚动显示最新日志
$ sudo journalctl -f
# 查看指定时间的日志
$ sudo journalctl --since="2012-10-30 18:17:16"
$ sudo journalctl --since "20 min ago"
$ sudo journalctl --since yesterday
$ sudo journalctl --since "2015-01-10" --until "2015-01-11 03:00"
$ sudo journalctl --since 09:00 --until "1 hour ago"
# 显示尾部的最新 10 行日志：--lines 或 -n
$ sudo journalctl -n
# 显示尾部指定行数的日志
$ sudo journalctl -n 20
# 将最新的日志显示在前面
$ sudo journalctl -r -u docker.service
# 改变输出的格式：--output 或 -o
$ sudo journalctl -r -u docker.service -o json-pretty
# 查看指定进程的日志
$ sudo journalctl _PID=1
# 查看某个路径的脚本的日志
$ sudo journalctl /usr/bin/bash
# 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
# 实时滚动显示某个 Unit 的最新日志
$ sudo 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
$ sudo journalctl -p err -b
# 日志默认分页输出，--no-pager 改为正常的标准输出
$ sudo journalctl --no-pager
# 以 JSON 格式（单行）输出
$ sudo journalctl -b -u nginx.service -o json
# 以 JSON 格式（多行）输出，可读性更好
$ sudo journalctl -b -u nginx.serviceqq
-o json-pretty
# 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
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Systemd 工具集
- systemctl：用于检查和控制各种系统服务和资源的状态
- bootctl：用于查看和管理系统启动分区
- hostnamectl：用于查看和修改系统的主机名和主机信息
- journalctl：用于查看系统日志和各类应用服务日志
- localectl：用于查看和管理系统的地区信息
- loginctl：用于管理系统已登录用户和 Session 的信息
- machinectl：用于操作 Systemd 容器
- timedatectl：用于查看和管理系统的时间和时区信息
- systemd-analyze 显示此次系统启动时运行每个服务所消耗的时间，可以用于分析系统启动过程中的性能瓶颈
- systemd-ask-password：辅助性工具，用星号屏蔽用户的任意输入，然后返回实际输入的内容
- systemd-cat：用于将其他命令的输出重定向到系统日志
- systemd-cgls：递归地显示指定 CGroup 的继承链
- systemd-cgtop：显示系统当前最耗资源的 CGroup 单元
- systemd-escape：辅助性工具，用于去除指定字符串中不能作为 Unit 文件名的字符
- systemd-hwdb：Systemd 的内部工具，用于更新硬件数据库
- systemd-delta：对比当前系统配置与默认系统配置的差异
- systemd-detect-virt：显示主机的虚拟化类型
- systemd-inhibit：用于强制延迟或禁止系统的关闭、睡眠和待机事件
- systemd-machine-id-setup：Systemd 的内部工具，用于给 Systemd 容器生成 ID
- systemd-notify：Systemd 的内部工具，用于通知服务的状态变化
- systemd-nspawn：用于创建 Systemd 容器
- systemd-path：Systemd 的内部工具，用于显示系统上下文中的各种路径配置
- systemd-run：用于将任意指定的命令包装成一个临时的后台服务运行
- systemd-stdio- bridge：Systemd 的内部 工具，用于将程序的标准输入输出重定向到系统总线
- systemd-tmpfiles：Systemd 的内部工具，用于创建和管理临时文件目录
- systemd-tty-ask-password-agent：用于响应后台服务进程发出的输入密码请求
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# 重启系统
$ sudo systemctl reboot
# 关闭系统，切断电源
$ sudo systemctl poweroff
# CPU停止工作
$ sudo systemctl halt
# 暂停系统
$ sudo systemctl suspend
# 让系统进入冬眠状态
$ sudo systemctl hibernate
# 让系统进入交互式休眠状态
$ sudo systemctl hybrid-sleep
# 启动进入救援状态（单用户状态）
$ sudo systemctl rescue
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# 查看启动耗时
$ systemd-analyze
# 查看每个服务的启动耗时
$ systemd-analyze blame
# 显示瀑布状的启动过程流
$ systemd-analyze critical-chain
# 显示指定服务的启动流
$ systemd-analyze critical-chain atd.service
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# 显示当前主机的信息
$ hostnamectl
# 设置主机名。
$ sudo hostnamectl set-hostname rhel7
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# 查看当前时区设置
$ timedatectl
# 显示所有可用的时区
$ timedatectl list-timezones
# 设置当前时区
$ sudo timedatectl set-timezone America/New_York
$ sudo timedatectl set-time YYYY-MM-DD
$ sudo timedatectl set-time HH:MM:SS
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# 列出当前 session
$ loginctl list-sessions
# 列出当前登录用户
$ loginctl list-users
# 列出显示指定用户的信息
$ loginctl show-user ruanyf
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