Systemd入门教程:命令篇

Systemd入门教程:命令篇

看本文之前,可以看看以下三篇文章,了解一下Linux系统启动方式的发展:

同时要了解一下Linux启动流程,这篇文章讲的不错,他讲的就是SysV启动方式:详解linux系统的启动过程及系统初始化

Systemd的优点

事物总是在不断的发展,即使很多人讨厌Systemd,但也无法否认它的优点,存在即合理,几十年前用到现在的SysVinit风格启动方式,已经不能很好的适应现代的需求,Linux系统不再只用于服务器,很多人也开始使用Linux桌面系统,所以不要以为Systemd在服务器上的需求好像不那么明显,就认为没有必要,它是Linux进步的一大体现。Systemd的优点如下:

  • 同SysVinit和LSB initscripts兼容
  • 更快的启动速度
  • Systemd提供按需启动能力
  • 采用Linux的Cgroup特性跟踪和管理进程的生命周期
  • 启动挂载点和自动挂载的管理
  • 实现事务性依赖关系管理
  • 能够对系统进行快照和恢复
  • 日志服务

缺点:据说是太庞大,太复杂,系统耦合性强。下图为Systemd架构图:
screenshot_upload_tmp.jpeg

就CentOS系统来说,从CentOS7开始使用了systemd代替了init(即SysVinit),怎么代替呢?可以从pid=1的进程看出来,pid=1的进程是其他所有进程的祖先,能够完成其他进程无法完成的任务。

在CentOS6中,pid=1的进程是init:

 ⚡ > [email protected] > ~ > ps aux | grep init
root         1  0.0  0.0  19232   440 ?        Ss   Mar22   0:00 /sbin/init

在CentOS7中,pid=1的进程已经变成了systemd:

 ⚡ > [email protected] > ~ > ps aux | grep systemd
root         1  0.0  0.5  43392  2688 ?        Ss   17:46   0:00 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 24
root       527  0.0  0.4  34984  2256 ?        Ss   17:46   0:00 /usr/lib/systemd/systemd-journald
root       554  0.0  0.1  43092   952 ?        Ss   17:46   0:00 /usr/lib/systemd/systemd-udevd
root       666  0.0  0.2  26380  1292 ?        Ss   17:46   0:00 /usr/lib/systemd/systemd-logind
dbus       669  0.0  0.2  24600  1212 ?        Ss   17:46   0:00 /bin/dbus-daemon --system --address=systemd: --nofork --nopidfile --systemd-activation

但是,代替了并不代表不兼容,你想往/etc/rc.local添加启动命令的方式来做开启自启动也是可以的,你想/etc/init.d/中添加启动脚本,然后用chkconfig来管理也是可以的,你不想用journalctl,自己去查日志文件也是可以的。

不过,虽然systemd兼容SysV风格,但实际上,SysV启动方式的/sbin/init是不存在的了,它只不过是systemd的一个符号链接罢了,不过我们还是一样使用,这点不需要担心。

$ l /sbin/init
lrwxrwxrwx. 1 root root 22 Nov 19 13:29 /sbin/init -> ../lib/systemd/systemd

Systemd工具集

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。

systemctl

systemctl是 Systemd 的主命令,用于管理系统,这里只列出系统管理命令,下边会有systemctl命令的详细使用。

# 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

# 让系统进入休眠状态
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

systemd-analyze

systemd-analyze命令用于查看启动耗时

# 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

hostnamectl

hostnamectl命令用于查看/设置当前主机的信息。

# 显示当前主机的信息
hostnamectl

# 设置主机名。
sudo hostnamectl set-hostname rhel7

localectl

localectl命令用于查看/设置本地化设置。

# 查看本地化设置
localectl

# 设置本地化参数。
sudo localectl set-locale LANG=en_GB.utf8
sudo localectl set-keymap en_GB

timedatectl

timedatectl命令用于查看当前时区设置。

# 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

loginctl

# 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

Unit

Unit的含义

Systemd可以管理所有系统资源,不同的资源统称为Unit(单元),Unit一共分成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命令可以查看当前系统的所有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

# 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

Unit的状态

systemctl status命令用于查看系统状态和单个Unit的状态:

# 显示系统状态
systemctl status

# 显示单个 Unit 的状态
sysystemctl status bluetooth.service

# 显示远程主机的某个 Unit 的状态
systemctl -H [email protected] status nginx.service

除了status命令,systemctl还提供了三个查询状态的简单方法,主要供脚本内部的判断语句使用:

# 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

Unit管理

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):

# 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(这里指位于/usr/lib/systemd/system中的配置文件)
sudo systemctl daemon-reload

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

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

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

依赖关系

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

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

Unit的配置文件

概述

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。

sudo systemctl enable [email protected]
# 等同于
sudo ln -s '/usr/lib/systemd/system/[email protected]' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/[email protected]'

注意:符号链接其实一般不是直接创建在/etc/systemd/system/下,而是创建在它下面的某个目录下,比如常见的multi-user.target.wants目录,因为Linux服务器一般都是运行在多用户模式下,所以一般设置开机启动,会在该目录下创建multi-user.target.wants目录下创建。

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。

sudo systemctl disable [email protected]

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。

配置文件的状态

systemctl list-unit-files命令用于列出所有配置文件。

# 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

这个命令会输出一个列表。

UNIT FILE              STATE
chronyd.service        enabled
[email protected]         static
[email protected]     disabled

这个列表显示每个配置文件的状态,一共有四种:

  • 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。

systemctl status bluetooth.service

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(事实上如果你不重置,它会提示你需要重置):

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart nginx.service

配置文件的格式

配置文件就是普通的文本文件,可以用文本编辑器打开。

systemctl cat命令可以查看配置文件的内容:

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(注意:键值对的等号两侧不能有空格)。

[Section]
Directive1=value
Directive2=value

配置文件的区块

  • 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]区块用来设置Service的配置,只有Servic 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
    Unit配置文件的完整字段清单,请参考官方文档

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
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

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/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。

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

journalctl功能强大,用法非常多:

# 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)
sudo journalctl -k

# 查看系统本次启动的日志
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
sudo journalctl -n

# 显示尾部指定行数的日志
sudo journalctl -n 20

# 实时滚动显示最新日志
sudo journalctl -f

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

# 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

下一篇:Systemd入门教程:实战篇

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