【 Linux 】Systemd 使用说明（1）

1. 前言

　　在 CentOS 7 中使用 systemd 取代了 init 的启动模式，这样的更新换代有什么好处呢？首先需要对 init 和 systemd 有个概念的认识。

2. init 概述

　　在 CentOS 7 之前的版本中，init 作为第一个启动进程，是所有进程的父进程。使用 init 有两个显著的缺点：

　　（1）启动时间长。init 进程是串行启动的，只有前一个进程完成后，才会启动下一个进程；

　　（2）启动脚本复杂。init 进程只是执行脚本。脚本需要自己处理各种情况，这样编写脚本时就需要考虑到方方面面，脚本会变得冗余复杂。

3. systemd 概述

　　在 CentOS 7 之后的版本中，使用 systemd 取代了 init 作为系统的第一个进程启动，所以 systemd成为其他的进程的父进程，它的目的也是为了解决 init 所存在的缺点。

　　systemd 相比较 init 优势如下：

　　（1）平行处理所有服务，加速开机流程

　　　　说一个很明显的例子：在centos 6 和 centos 7 同时开机的情况下，centos 7 一定是首先启动完成的，就因为 systemd 采用的是并发执行，而 init 则是串行执行。

　　（2）依 daemon 功能分类

　　　　在 init 中没有分类一说，而在 systemd 中一共分为了 12 个大类（后文介绍）。

　　（3）服务依赖性的自检

　　　　在 systemd 中，如果启动 B 服务是依赖于 A 服务的，那么直接启动 B 服务，A 服务会因为 systemd 自检而启动完成。这在 init 中是不会出现的，需要手动一个一个启动依赖服务。

　　（4）将多个 daemons 集合成为一个群组

　　　　这个貌似不是 systemd 特性，在 init 中 init 3 和 init 5 可以通过 chkconfig --list 来查看定制，在 systemd 中，对应的是 target，执行某个 target 就是执行一堆 daemon 的集合。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Systemd 架构图）

　　虽然 systemd 看起来很好很强大，但是有无法取代 init 的地方：

　　（1）全部的 systemd 都使用 systemctl 管理的，而 systemctl 有固定的语法，无法做到像 shell 脚本那样灵活；

　　（2）systemd 无法在执行过程中通过交互来通信，而 init 只要愿意，完全可以写成交互脚本。

4. systemd 系统管理

　　systemd 并不是一个命令，而是一组命令，涉及到系统管理的很多方面。

4.1 systemctl

　　systemctl 是 Systemd 的主命令，这里主要说明针对系统管理的操作（不常用）：

# 重启系统

systemctl reboot

# 关闭系统，切断电源

systemctl poweroff

# cpu 停止工作

systemctl halt

# 暂停系统

systemctl susend

# 让系统进入冬眠模式

systemctl hibernate

# 让系统进入交互式休眠状态

systemctl hybrid-sleep

# 启动进入救援状态（单用户状态）

systemctl rescue

注：以上命令小心尝试，作为了解内容。

4.2 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，从用时长到短排序

systemd-analyze blame

# 显示瀑布的启动流程

systemd-analyze critical-chain

# 显示指定服务的启动流

systemd-analyze critical-chain sshd.service

4.3 hostnamectl

　　hostnamectl 命令用于查看当前主机的信息

# 显示当前主机信息

hostnamectl

# 设置主机名

hostnamectl set-hostname node1

4.4 localectl

　　localectl 命令用于查看本地化设置

# 查看本地化设置

localectl

# 设置本地化参数

localectl set-locale LANG=en_GB.utf8

localectl set-keymap en_GB

4.5 timedatectl

　　timedatectl 命令用于查看当前时区设置

# 查看当前时区设置

timedatectl

# 显示所有时区

timedatectl list-timezones

# 设置当前时区

timedatectl set-timezone Aisa/Shanghai

timedatectl set-time YYYY-MM-DD

timedatectl set-time HH:MM:SS

4.6 loginctl

　　loginctl 命令用于查看当前登录的用户。

# 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 root

5. Unit

5.1 含义

　　Systemd 可以管理所有系统资源。不同的资源统称为 Unit（单位）。

　　Unit 一共分为 12 种，使用 systemctl -t help

service		系统服务

socket		进程间通信的 socket

target		多个 Unit 构成的一个组

snapshot	systemd 快照，可以切回某个快照

device		硬件设备

mount		文件系统的挂载点

automount	自动挂载点

swap		swap 文件

timer	 	定时器

path		文件或路径

slice		进程组

scope		不是由 systemd 启动的外部进程

systemctl list-units 命令可以查看当前系统所有的 Unit（服务）.

# 列出正在运行的 Unit

systemctl list-units

# 列出所有的Unit，包括没有找到配置文件的或启动失败的

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

5.2 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

systemctl status httpd.service

# 显示远程主机的某个 Unit 的状态

systemctl -H root@node1 status httpd.service

除了 status 命令，systemctl 还提供了三个查询状态的简单方法，主要是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

5.3 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

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

5.4 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。

systemctl list-dependencies 命令列出一个 Unit 的所有依赖

某些 target 类型，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 httpd.service

6. Unit 的配置文件

6.1 概述

　　每个 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，但是这个目录下大部分文件都是链接文件，指向真正的目录是 /usr/lib/systemd/system/ ，真正的配置文件存放在这个目录下。

　　systemctl enable 命令用于设置开机默认启动项，也是在 /etc/systemd/system/ 与 /usr/lib/systemd/system/ 之间建立链接。

　　systemctl disabled 命令用于设置开机默认不启动项，也就是取消 /etc/systemd/system/ 与 /usr/lib/systemd/system/ 之间建立链接。

# 设置开机启动

systemctl enable httpd

# 设置开机不启动

systemctl disabled httpd

说明：一个Unit 配置文件只能描述一种单元。

系统提供两种级别的单元：

系统单元：在 /lib/systemd/system/ 目录中，优先级高于用户单元；
用户单元：在 /usr/lib/systemd/system/ 目录中。

当 systemd 以系统实例运行，那么优先级如下：

6.2 配置文件的状态

systemctl list-unit-files 命令用于查看列出所有服务的配置文件。

# 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

这个命令输出一个列表

这个列表显示每个配置文件的状态，一共有 4 种：

enable：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 httpd.service

一旦修改了配置文件，就要让 Systemd 从新载入配置文件，然后重新启动，否则不会生效。

# 重新加载 systemd

systemctl daemon-reload

# 重启服务

systemctl restart httpd.service

6.3 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。

[root@localhost ~]# systemctl cat sshd.service

# /usr/lib/systemd/system/sshd.service

[Unit]

Description=OpenSSH server daemon

Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5)

After=network.target sshd-keygen.service

Wants=sshd-keygen.service

[Service]

EnvironmentFile=/etc/sysconfig/sshd

ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS

ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID

KillMode=process

Restart=on-failure

RestartSec=42s

[Install]

WantedBy=multi-user.target

从上面可以看到，配置文件分成几个区块，每个区块的第一行，是用中括号表示的区别名，如：[Unit] 注意：配置文件的区块名和字段名，都是大小写敏感的。

每个区块内都是一些等号的连接的键值对。

6.4 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。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。这个区块包含Unit 启动信息，只有单元状态为 enable 或者 disabled 才会用到这个段，通俗来说：设置开机启动模式（enable 、 disabled）才会用到这个区块。

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。如：/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/sshd.service

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 　　# 常见Unit 采用这种方式，如 httpd

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

7. Target

启动计算机的时候，需要启动大量的 Unit。如果每次启动，都要申明本次启动的所有 Unit，显然不太方便。systemd 的解决方案是： Target

简单说，Target 就是一个 Unit 组，启动某个 Target ，systemd 就会启动包含在这里 Target 里的 Unit。

传统的 init 启动模式里，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

常用的 Target 有如下：

Target 和 init 进程的主要区别：

　　（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 graphical.target（图形界面）或者 multi-user.target （多用户命令行）；

　　（2）启动脚本位置，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/）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。

8. 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