Systemd入门教程:命令篇
Table of Contents
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:
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:
⚡ > root@centos-linux-6 > ~ > 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:
⚡ > root@centos-linux1 > ~ > 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,它其实是往/etc/hostname
文件名写入你设置的名称
# 显示当前主机的信息
hostnamectl
# 设置主机名
sudo hostnamectl set-hostname Bruce
注意:设置主机名其实就相当于域名,所以如果以上命令不生效,可以试试在/etc/hosts
中把你本机ip(或127.0.0.1
)指向你设置的域名(虽然它可能不是真实的域名,但是没关系),再重新设置一次:
127.0.0.1 Bruce
注意:如果是VPS一般都是不带DNS服务器地址的,所以你一设置hostname,应该是所有域名都ping不通,所以你要自己添加DNS地址。
DNS地址在以下地址添加:
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
BOOTPROTO=static
ONBOOT=yes
IPADDR=12.34.56.78
GATEWAY=12.34.56.1
NETMASK=255.255.255.192
DNS1=8.8.8.8
DNS2=8.8.4.4
最后还要记得重启网卡:
service network restart
localectl
localectl
命令用于查看/设置本地化设置,该命令其实就是往/etc/locale.conf
文件写参数
# 查看本地化设置
localectl
# 设置本地化参数。
sudo localectl set-locale LANG=en_US.utf8
sudo localectl set-keymap en_US
# 注意set-locale其实是往/etc/locale.conf文件写参数,如果你一次只设置一个属性,则后面写的会把前面的覆盖掉,所以必须多个属性一起设置才行,一起设置用空格格开就行,如:
sudo localectl set-locale LANG=en_US.utf8 LC_CTYPE=en_US.utf8
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 Asia/Shanghai
sudo timedatectl set-time YYYY-MM-DD
sudo timedatectl set-time HH:MM:SS
timedatectl
修改时区,实际上是把/usr/share/zoneinfo/
中的某个时区软链到/etc/localtime
文件:
root > ll /etc/localtime
lrwxrwxrwx. 1 root root 35 5月 7 18:25 /etc/localtime -> ../usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai
所以这个设置
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
其实也可以自己直接创建软链接:
ln -fs /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
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(一般后缀为.service
,但也有其它后缀的),用于告诉 Systemd 怎么启动这个 Unit 。
systemd会从以下两个目录中读取配置(但具体目录更多)
# 用户手动安装的软件Unit配置文件(当然你往/usr/lib/systemd/system/放也不会有问题)
/etc/systemd/system/
# 通常通过yum/dnf(centos8, yum的升级)/rpm/apt 等系统安装命令安装的软件包的Unit配置文件会放在该目录中
/usr/lib/systemd/system/
systemctl enable xxx
命令用于在上面两个目录之间,建立符号链接(即软链接)关系,当原配置文件在/etc/systemd/system/
时,它会向/usr/lib/systemd/system/
创建一个符号链接,反之,当原配置文件在/usr/lib/systemd/system/
时,它会向/etc/systemd/system/
创建一个符号链接(具体区别请查看这里)
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。
一般service文件内容的最后可能会有以下这两句,“Install”意思就是安装到哪儿,WantedBy就是它要依赖什么
[Install]
WantedBy=multi-user.target
其实这个就是告诉systemd,你enable它的时候,其实它是会被创建符号链接到以下目录中
/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/
如果配置文件里面设置了开机启动,systemctl enable xxx
命令相当于激活开机启动。
与之对应的,systemctl disable xxx
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。
注意:/run/systemd/generator.late/
目录中的.service
文件是systemd-sysv-generator
工具处理 SysV init脚本(即/etc/rc.d/init.d/
中的文件)自动生成的,这样做是为了兼容SysV init风格(即老式启动方式),其本质其实还是调用的SysV init的启动命令。
比如典型的,我们可以查看/run/systemd/generator.late/network.service
这个文件,你会发现它里面启动和停止语句是这样的:
ExecStart=/etc/rc.d/init.d/network start
ExecStart=/etc/rc.d/init.d/network stop
其中systemd-sysv-generator
工具的位置在/lib/systemd/system-generators/systemd-sysv-generator
。
提示:关于service文件的存放目录,可以查看man systemd.unit
并在其中搜索“UNIT FILE LOAD PATH”,你就会看到一个表,在那个表中,前面的会覆盖后面的同名文件。
另外,现在经常有子目录,比如:
/etc/systemd/system/nginx.service
/etc/systemd/system/nginx.service.d/xxx.service
子目录文件nginx.service.d/xxx.service
中的同名配置项会覆盖外层的nginx.service
中的同名配置项,比如内层的ExecStart会覆盖外层的ExecStart,我们平时使用时只需要修改内层子目录中的配置就行,这样做的目的,我也不太清楚,可能是为了隐藏其它不相关项,只保留常修改的项让你在子目录中修改,避免不小心改错吧。
另外就是带@
符号,是可以用来分别使用不同配置文件来启动多个实例的
比如本来是这样的
/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/hyteria-server.service
但一般还可能添加一个带@
的,即
/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/[email protected]
这两个配置文件只有一句不同,那就是ExecStart那句
# 不带@的
ExecStart=/usr/local/bin/hysteria -c /etc/hysteria/config.json server
# 带@的
ExecStart=/usr/local/bin/hysteria -c /etc/hysteria/%i.json server
带@
的,你可以在@
后面自己写个字符串,回车运行时,systemctl会用这个字符串去替换%i
,比如
systemctl start hyteria-server@abcd
它就会把@
后面的“abcd”替换到%i
的位置,变成这样
ExecStart=/usr/local/bin/hysteria -c /etc/hysteria/abcd.json server
基于这个特性,你可以用它来启动多实例(本个配置文件一个实例),你在同一路径/etc/hysteria/
下写多个配置文件(分别为config.json,faketcp.json,wechat-video.json,当然必须不同端口,另外可能有其它不同具体配置),然后用带@
的service来启动
# 方法一:@后面跟一个字符串,表示把这个字符串代替前面所说的%i,三个配置文件就写三遍
systemctl start hyteria-server@udp
systemctl start hyteria-server@faketcp
systemctl start hyteria-server@wechat-video
# 方法二:@后面用一个花括号跟多个字符串,表示分别用这三个字符串去代替前面所说的%i,相当于方法一的三个单条命令合并在一起
systemctl start hyteria-server@{udp,wechat-video,faketcp}
# 方法三:@后面用*,然后加个--all,表示匹配指定文件夹下的所有配置文件(该方法不能用于enable和disable,只能start,stop,restart),这种方法有些低版本的可能不支持,我的ubuntu 20.04就不支持
systemctl start hyteria-server@* --all
对于enable和disable是不能用方法三的,只能用方法一和方法二
systemctl enable hysteria-server@{config,faketcp,wechat-video}.service
如下所示,enable它其实是分别创建三个符号链接到/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/
下边
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/[email protected] → /lib/systemd/system/[email protected].
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/[email protected] → /lib/systemd/system/[email protected].
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/[email protected] → /lib/systemd/system/[email protected]
这种带@
符号的方式,可以让你自己传字符串进去,这样就不需要你写三份service文件再命名成不同名字了。
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:
- 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(类似tail -f -n /path/to/error.log)
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(类似tail -f -n /path/to/error.log)
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