Linux Systemd介绍

Systemd 是 Linux 系统工具，用来启动守护进程，已成为大多数发行版的标准配置。

守护进程

守护进程（daemon）是指在UNIX或其他多任务操作系统中在后台执行的电脑程序，并不会接受电脑用户的直接操控。此类程序会被以进程的形式初始化。守护进程程序的名称通常以字母“d”结尾：例如，syslogd就是指管理系统日志的守护进程。用户退出session之后，“后台任务是否会继续执行”是判定这一任务是否为“守护进程”的依据。

Systemd概述

Systemd出现前，Linux的服务已知采用init进程启动，例如运行下面的命令可以启动apache服务：

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sudo /etc/init.d/apache2 start
# or
service apache2 start

优于init是串行启动，只有前一个进程启动结束才能继续，因此这种方法启动时间比较长，并且init进程只执行启动脚本，不管其他事情，因此启动脚本会非常复杂。

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。

根据 Linux 惯例，字母d是守护进程（daemon）的缩写。 Systemd 这个名字的含义，就是它要守护整个系统。

Systemd 的优点是功能强大，使用方便，缺点是体系庞大，非常复杂。下图是Systemd体系架构图：

系统管理

Systemd不是一个命令，而是一组涉及到系统方方面面的一组命令。

systemctl

Systemd 的主命令，用于管理系统

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# 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

# 让系统进入冬眠状态
$ 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

用于查看启动耗时

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# 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

查看主机信息

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$ hostnamectl
   Static hostname: ubuntu
         Icon name: computer-vm
           Chassis: vm
        Machine ID: 
           Boot ID: 
    Virtualization: vmware
  Operating System: Ubuntu 18.04.6 LTS
            Kernel: Linux 5.4.0-150-generic
      Architecture: x86-64
# 设置主机名。
$ sudo hostnamectl set-hostname test

localectl

显示本地化信息：

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$ localectl
   System Locale: LANG=en_US.UTF-8
       VC Keymap: n/a
      X11 Layout: us
       X11 Model: SKIP
# 设置本地化参数。
$ sudo localectl set-locale LANG=en_GB.utf8
$ sudo localectl set-keymap en_GB

timedatectl

显示当前时区设置：

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$ timedatectl
                      Local time: Fri 2023-11-17 03:42:56 PST
                  Universal time: Fri 2023-11-17 11:42:56 UTC
                        RTC time: Fri 2023-11-17 11:42:56
                       Time zone: America/Los_Angeles (PST, -0800)
       System clock synchronized: yes
systemd-timesyncd.service active: yes
                 RTC in local TZ: no
                 
# 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

loginctl

查看当前登录的用户。

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$ loginctl
   SESSION        UID USER             SEAT             TTY             
        c1        121 gdm              seat0            tty1            
         2       1000 user             seat0            tty2            
# 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 user

Unit

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

查看unit：

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# 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状态

systemctl status命令用于查看系统状态和单个 Unit 的状态：

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# 显示系统状态
$ systemctl status

# 显示单个 Unit 的状态
$ sysystemctl status dbus.service

# 显示远程主机的某个 Unit 的状态
$ systemctl -H root@remotehost status httpd.service

Unit管理

我们常用的用于启动和停止 Unit命令如下：

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# 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
$ sudo systemctl daemon-reload

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

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

# 设置某个 Unit 的指定属性
$ sudo systemctl set-property apache.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。

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

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$ systemctl list-dependencies nginx.service
# 展开Target
$ systemctl list-dependencies --all nginx.service

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

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

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

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# 列出所有配置文件
$ systemctl list-unit-files
UNIT FILE                                  STATE          
proc-sys-fs-binfmt_misc.automount          static         
-.mount                                    generated      
dev-hugepages.mount                        static         
dev-mqueue.mount                           static         
media-floppy0.mount                        generated      
proc-sys-fs-binfmt_misc.mount              static         
run-vmblock\x2dfuse.mount                  enabled        
snap-bare-5.mount                          enabled    

# 列出指定类型的配置文件
$ systemctl list-unit-files --type=service
UNIT FILE                                  STATE          
accounts-daemon.service                    enabled        
acpid.service                              disabled       
alsa-restore.service                       static         
alsa-state.service                         static         
alsa-utils.service                         masked         
anacron.service                            enabled        
apparmor.service                           enabled
  • 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

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：

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$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl restart xxx.service

配置文件格式

systemctl cat命令可以查看配置文件的内容，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。区块内部是一些等号连接的键值对。

配置文件字段信息详见：systemd.unit

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。

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# 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RunLevel的对应关系：

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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

systemd与init主要的差别：

（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。

journalctl

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

常用的查看日志命令：

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# 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
#Linux
Linux Systemd介绍
https://chujian521.github.io/blog/2023/11/17/Linux-Systemd学习/
作者
Encounter
发布于
2023年11月17日
许可协议