Systemd 进程管理工具

历史上，Linux 的启动管理一直采用 init 进程，但是 init 有两个明显的缺点：

  1. 启动时间长。init 进程是串行启动，只有前一个进程启动完，才会启动下一个进程。容易出现阻塞，并且开机时间较长。
  2. 启动脚本复杂。init 进程只是执行启动脚本，不管其他事情。脚本需要自己处理各种情况，这往往使得脚本变得很长。

Systemd 就是为了解决这些问题而诞生的。它的设计目标是，为系统的启动和管理提供一套完整的解决方案。现在 Systemd 已经取代了 initd 成为了大多数发行版的标准配置，Systemd 为系统的第一个进程（PID 等于 1），其他进程都是它的子进程。

Systemd 的优点是功能强大，使用方便，缺点是体系庞大，非常复杂。事实上，现在还有很多人反对使用 Systemd，理由就是它过于复杂，与操作系统的其他部分强耦合，违反 "keep simple, keep stupid" 的 Unix 哲学。

Unit

systemd 所管理的所有系统资源都称作 Unit（单位），通过 systemd 命令集可以方便的管理 Unit。

Unit 一共分为 12 种。

  • Service unit：系统服务以 .service 结尾
  • Target unit：多个 Unit 构成的一个组以 .target 结尾
  • Device Unit：硬件设备以 .device 结尾
  • Mount Unit：文件系统的挂载点以 .mount 结尾
  • Automount Unit：自动挂载点以 .mount 结尾
  • Path Unit：文件或路径以 .path 结尾
  • 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，以 .sockets 结尾
  • Swap Unit：swap 文件以 .swap 结尾
  • Timer Unit：定时器以 .timer 结尾

使用 systemctl 控制单元时，通常不需要使用单元文件的全名（例如 sshd.service ），只使用简写的方式即可，Systemd 会自动补全文件的后缀名。

  • 无扩展名时默认以 .service 为扩展名。例如 netcfg 和 netcfg.service 是等价的。
  • 挂载点会自动转化为相应的 .mount 单元。例如 /home 等价于 home.mount 。
  • 设备会自动转化为相应的 .device 单元，所以 /dev/sda2 等价于 dev-sda2.device 。

警告

有一些单元的名称包含一个 @ 标记（例如：name@string.service ），这意味着它是模板单元 name@.service 的一个实例。 string 被称作实例标识符，在 systemctl 调用模板单元时，会将其当作一个参数传给模板单元，模板单元会使用这个传入的参数代替模板中的 %I 指示符。

在实例化之前，systemd 会先检查 name@string.suffix 文件是否存在（如果存在，就直接使用这个文件）。大多数情况下，包含 @ 标记都意味着这个文件是模板。如果一个模板单元没有实例化就调用，该调用会返回失败，因为模板单元中的 %I 指示符没有被替换。

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
[Linux]# 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
[Linux]# systemctl list-units --all

# 列出所有没有运行的 Unit
[Linux]# systemctl list-units --all --state=inactive

# 列出所有加载失败的 Unit
[Linux]# systemctl list-units --failed

# 列出所有正在运行的、类型为 service 的 Unit
[Linux]# systemctl list-units --type=service

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
[Linux]# systemctl status

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

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
[Linux]# systemctl start apache.service

# 立即停止一个服务
[Linux]# systemctl stop apache.service

# 重启一个服务
[Linux]# systemctl restart apache.service

# 杀死一个服务的所有子进程
[Linux]# systemctl kill apache.service

# 重新加载一个服务的配置文件
[Linux]# systemctl reload apache.service

# 重载所有修改过的配置文件
[Linux]# systemctl daemon-reload

# 显示某个 Unit 的所有底层参数
[Linux]# systemctl show httpd.service

Unit 配置文件

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。

文件说明 路径
服务启动的脚本启动路径 /usr/lib/systemd/system
开机自启服务存放路径 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/
默认运行级别配置文件 /etc/systemd/system/default.target

注解

在系统配置文件中，还有一个 /lib/systemd/system/ 目录，其实 /usr/lib/systemd/system/ 目录中的文件是 /lib/systemd/system 目录下文件的硬链接，可以使用 ls -li 命令查看对比两个文件。

systemctl enable 命令用于在上面两个目录之间，建立符号链接关系。

[Linux]# systemctl enable sshd.service
# 等同于
[Linux]# ln -s '/usr/lib/systemd/system/sshd.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/sshd.service'

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。

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

# 列出所有配置文件，命令输出一个列表。
[Linux]# systemctl list-unit-files

UNIT FILE                                      STATE
proc-sys-fs-binfmt_misc.automount              static
systemd-ask-password-wall.path                 static
apt-daily-upgrade.service                      static
apt-daily.service                              static
autovt@.service                                enabled
bootlogd.service                               masked
...

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。修改 Unit 配置文件后，需要重新加载配置文件，然后重新启动，否则修改不会生效。

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
[Linux]# systemctl list-unit-files --type=target

# 查看一个 Target 包含的所有 Unit
[Linux]# systemctl list-dependencies multi-user.target

# 查看启动时的默认 Target
[Linux]# systemctl get-default

# 设置启动时的默认 Target
[Linux]# systemctl set-default multi-user.target

# 切换 Target 时，默认不关闭前一个 Target 启动的进程，
[Linux]# 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
[Linux]# systemctl isolate multi-user.target

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）
[Linux]# journalctl

# 查看内核日志（不显示应用日志）
[Linux]# journalctl -k

# 查看系统本次启动的日志
[Linux]# journalctl -b
[Linux]# journalctl -b -0

# 查看上一次启动的日志（需更改设置）
[Linux]# journalctl -b -1

# 查看指定时间的日志
[Linux]# journalctl --since="2012-10-30 18:17:16"
[Linux]# journalctl --since "20 min ago"
[Linux]# journalctl --since yesterday
[Linux]# journalctl --since "2015-01-10" --until "2015-01-11 03:00"
[Linux]# journalctl --since 09:00 --until "1 hour ago"

# 显示尾部的最新10行日志
[Linux]# journalctl -n

# 显示尾部指定行数的日志
[Linux]# journalctl -n 20

# 实时滚动显示最新日志
[Linux]# journalctl -f

# 查看指定服务的日志
[Linux]# journalctl /usr/lib/systemd/systemd

# 查看指定进程的日志
[Linux]# journalctl _PID=1

# 查看某个路径的脚本的日志
[Linux]# journalctl /usr/bin/bash

# 查看指定用户的日志
[Linux]# journalctl _UID=33 --since today

# 查看某个 Unit 的日志
[Linux]# journalctl -u nginx.service
[Linux]# journalctl -u nginx.service --since today

# 实时滚动显示某个 Unit 的最新日志
[Linux]# journalctl -u nginx.service -f

# 合并显示多个 Unit 的日志
[Linux]# 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
[Linux]# journalctl -p err -b

# 日志默认分页输出，--no-pager 改为正常的标准输出
[Linux]# journalctl --no-pager

# 以 JSON 格式（单行）输出
[Linux]# journalctl -b -u nginx.service -o json

# 以 JSON 格式（多行）输出，可读性更好
[Linux]# journalctl -b -u nginx.serviceqq
 -o json-pretty

# 显示日志占据的硬盘空间
[Linux]# journalctl --disk-usage

# 指定日志文件占据的最大空间
[Linux]# journalctl --vacuum-size=1G

# 指定日志文件保存多久
[Linux]# journalctl --vacuum-time=1years

Systemd 命令集合

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。

# 重启系统
[Linux]# systemctl reboot

# 关闭系统，切断电源
[Linux]# systemctl poweroff

# 让系统进入冬眠状态
[Linux]# systemctl hibernate

# 让系统进入交互式休眠状态
[Linux]# systemctl hybrid-sleep

# 启动进入救援状态（单用户状态）
[Linux]# systemctl rescue

# 列出所有已启动的服务
systemctl list-units --type=service

# 查看 systemd 管理的所有单元
systemctl list-unit-files

systemd-analyze

systemd-analyze 命令用于查看启动耗时。

# 查看启动耗时
[Linux]# systemd-analyze

# 查看每个服务的启动耗时
[Linux]# systemd-analyze blame

# 显示瀑布状的启动过程流
[Linux]# systemd-analyze critical-chain

# 显示指定服务的启动流
[Linux]# systemd-analyze critical-chain atd.service

hostnamectl

hostnamectl 命令用于查看当前主机的信息。

# 显示当前主机的信息
[Linux]# hostnamectl

# 设置主机名。
[Linux]# hostnamectl set-hostname rhel7

localectl

localectl 命令用于查看本地化设置。

# 查看本地化设置
[Linux]# localectl

# 设置本地化参数。
[Linux]# localectl set-locale LANG=en_GB.utf8
[Linux]# 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
[Linux]# timedatectl

# 显示所有可用的时区
[Linux]# timedatectl list-timezones

# 设置当前时区
[Linux]# timedatectl set-timezone America/New_York
[Linux]# timedatectl set-time YYYY-MM-DD
[Linux]# timedatectl set-time HH:MM:SS

loginctl

loginctl 命令用于查看当前登录的用户。

# 列出当前 session
[Linux]# loginctl list-sessions

# 列出当前登录用户
[Linux]# loginctl list-users

# 列出显示指定用户的信息
[Linux]# loginctl show-user name