CentOS 7 学习笔记（二）systemd

sysVinit启动原理
在我们打开Linux电脑的电源后第一个启动的进程就是init。分配给init进程的PID是1。它是系统其他所有进程的父进程。当一台Linux电脑启动后，处理器会先在系统存储中查找BIOS，之后BIOS会检测系统资源然后找到第一个引导设备，通常为硬盘，然后会查找硬盘的主引导记录（MBR），然后加载到内存中并把控制权交给它，以后的启动过程就由MBR控制。
主引导记录会初始化引导程序（Linux上有两个著名的引导程序，GRUB和LILO，80%的Linux系统在用GRUB引导程序），这个时候GRUB或LILO会加载内核模块。内核会马上查找/sbin下的“init”程序并执行它。从这里开始init成为了Linux系统的父进程。init读取的第一个文件是/etc/inittab，通过它init会确定我们Linux操作系统的运行级别。它会从文件/etc/fstab里查找分区表信息然后做相应的挂载。然后init会启动/etc/init.d里指定的默认启动级别的所有服务/脚本。所有服务在这里通过init一个一个被初始化。在这个过程里，init每次只启动一个服务，所有服务/守护进程都在后台执行并由init来管理。
关机过程差不多是相反的过程，首先init停止所有服务，最后阶段会卸载文件系统。

理解Systemd
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。

1 和init比起来引导过程简化了很多
2 Systemd支持并发引导过程从而可以更快启动
3 通过控制组来追踪进程，而不是PID
4 优化了处理引导过程和服务之间依赖的方式
5 支持系统快照和恢复
6 监控已启动的服务；也支持重启已崩溃服务
7 包含了systemd-login模块用于控制用户登录
8 支持加载和卸载组件
9 低内存使用痕迹以及任务调度能力
10 记录事件的Journald模块和记录系统日志的syslogd模块
Systemd同时也清晰地处理了系统关机过程。它在/usr/lib/systemd/目录下有三个脚本，分别叫systemd-halt.service，systemd-poweroff.service，systemd-reboot.service。这几个脚本会在用户选择关机，重启或待机时执行。在接收到关机事件时，systemd首先卸载所有文件系统并停止所有内存交换设备，断开存储设备，之后停止所有剩下的进程。

Systemd是一种新的linux系统服务管理器，它替换了init系统，能够管理系统的启动过程和一些系统服务，一旦启动起来，就将监管整个系统。
为了减少系统启动时间，systemd 的目标是：
尽可能启动更少的进程
尽可能将更多进程并行启动

Systemd配置目录：
/usr/lib/systemd/
/etc/systemd/

查看进程树：

[root@limt01 ~]# pstree
systemd─┬─NetworkManager─┬─dhclient
        │                └─3*[{NetworkManager}]
        ├─abrt-watch-log
        ├─abrtd
        ├─atd
        ├─auditd───{auditd}
        ├─avahi-daemon───avahi-daemon
        ├─chronyd
        ├─crond
        ├─dbus-daemon───{dbus-daemon}
        ├─firewalld───{firewalld}
        ├─iprdump
        ├─iprinit
        ├─iprupdate
        ├─irqbalance
        ├─login───bash
        ├─lsmd
        ├─lvmetad
        ├─master─┬─pickup
        │        └─qmgr
        ├─polkitd───5*[{polkitd}]
        ├─rsyslogd───2*[{rsyslogd}]
        ├─smartd
        ├─sshd─┬─sshd───bash
        │      └─sshd───bash───pstree
        ├─systemd-journal
        ├─systemd-logind
        ├─systemd-udevd
        └─tuned───4*[{tuned}]

查看系统服务启动时间：

[root@limt01 ~]# systemd-analyze
Startup finished in 1.503s (kernel) + 3.193s (initrd) + 23.967s (userspace) = 28.664s
[root@limt01 ~]# systemd-analyze blame
          8.874s firewalld.service
          7.682s tuned.service
          4.308s avahi-daemon.service
          4.001s systemd-logind.service
          2.559s rsyslog.service
          2.433s systemd-udev-settle.service
          2.242s iprupdate.service
          2.130s kdump.service
          2.083s postfix.service
          1.872s iprinit.service

systemctl 的基本用法：
systemctl - 列出所有单元（UNIT）以及它们的状态（这里的 UNIT 指的就是系统上的 job 和 service）
systemctl list-units - 列出所有 UNIT
systemctl start [NAME...] - 启动一项或多项 UNIT
systemctl stop [NAME...] - 停止一项或多项 UNIT
systemctl disable [NAME...] - 将 UNIT 设置为开机不启动
systemctl list-unit-files - 列出所有已安装的 UNIT，以及它们的状态
systemctl --failed - 列出开机启动失败的 UNIT
systemctl --type=mount - 列出某种类型的 UNIT，类型包含：service, mount, device, socket, target
systemctl enable debug-shell.service - 将一个 shell 脚本设置为开机启动，用于调试

systemctl status httpd.service
systemctl start httpd.service
systemctl stop httpd.service
systemctl restart httpd.service
systemctl try-restart httpd.service
systemctl reload httpd.service
systemctl enable httpd.service
systemctl disable httpd.service

systemctl 实现转换运行级别、重启系统和关闭系统的功能：

systemctl isolate graphical.target - 切换到运行级别5，就是有桌面的运行级别
systemctl isolate multi-user.target - 切换到运行级别3，没有桌面的运行级别
systemctl reboot - 重启系统
systemctl poweroff - 关机
所有命令，包括切换到其他运行级别的命令，都可以在普通用户的权限下执行。

systemctl日志：

journalctl --all - 显示系统上所有日志，以及它的用户
journalctl -f - 监视系统日志的变化（类似 tail -f /var/log/messages 的效果）
journalctl -b - 显示系统启动以后的日志
journalctl -k -b -1 - 显示上一次（-b -1）系统启动前产生的内核日志
journalctl -b -p err - 显示系统启动后产生的“ERROR”日志
journalctl --since=yesterday - 当系统不会经常重启的时候，这条命令能提供比 -b 更短的日志记录
journalctl -u cron.service --since='2014-07-06 07:00' --until='2014-07-06 08:23' - 显示 cron 服务在某个时间段内打印出来的日志
journalctl -p 2 --since=today - 显示优先级别为2以内的日志，包含 emerg、alert、crit三个级别。所有日志级别有： emerg (0), alert (1), crit (2), err (3), warning (4), notice (5), info (6), debug (7)
journalctl > yourlog.log - 将二进制日志文件复制成文本文件并保存到当前目录

[root@limt01 log]# journalctl -xn
-- Logs begin at 四 2015-05-21 22:29:27 CST, end at 五 2015-05-22 00:01:04 CST. --
5月 22 00:00:01 limt01 CROND[3894]: (root) CMD (/usr/lib64/sa/sa1 1 1)
5月 22 00:01:04 limt01 systemd[1]: Starting Session 19 of user root.
-- Subject: Unit session-19.scope has begun with start-up
-- Defined-By: systemd
-- Support: http://lists.freedesktop.org/mailman/listinfo/systemd-devel
--
-- Unit session-19.scope has begun starting up.
5月 22 00:01:04 limt01 systemd[1]: Started Session 19 of user root.
-- Subject: Unit session-19.scope has finished start-up
-- Defined-By: systemd
-- Support: http://lists.freedesktop.org/mailman/listinfo/systemd-devel
--
-- Unit session-19.scope has finished starting up.

利用 systemd 分析系统启动过程：
systemd-analyze - 显示本次启动系统过程中用户态和内核态所花的时间
systemd-analyze blame - 显示每个启动项所花费的时间明细
systemd-analyze critical-chain - 按时间顺序打印 UNIT 树
systemd-analyze dot | dot -Tsvg > systemd.svg - 为开机启动过程生成向量图（需要安装 graphviz 软件包）
systemd-analyze plot > bootplot.svg - 产生开机启动过程的时间图表

systemd 与 sysVinit 管理对比图：