导读 传统的Linux系统启动过程主要由著名的init进程(也被称为SysV init启动系统)来处理,而基于init的启动系统被认为有效率不足的问题,systemd是Linux系统机器的另一种启动方式,宣称弥补了以传统Linux SysV init为基础的系统的缺点;Systemd是用来启动守护进程,已成为大多数发行版的标准配置,学完systemd命令后,你会发现systemd很强大。

SYSTEMD
systemd的特性有:

  • 支持并行化任务
  • 同时采用socket式与D-Bus总线式激活服务;
  • 按需启动守护进程(daemon);
  • 利用Linux的cgroups监视进程;
  • 支持快照和系统恢复;
  • 维护挂载点和自动挂载点;
  • 各服务间基于依赖关系进行精密控制。
  • 一、由来

    历史上Linux的启动一直采用init进程,下面的命令用来启动服务。

    $ sudo /etc/init.d/apache2 start
    #或者
    $ service apache2 start

    这种方法有两个缺点:

    一是启动时间长。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。
    二是启动脚本复杂。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。
    二、Systemd概述

    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_author_Lennart Poettering(上图为Systemd作者Lennart Poettering)

    使用了Systemd,就不需要再用init了。Systemd取代了initd,成为系统的第一个进程(PID 等于 1),其他进程都是它的子进程。

    $ systemctl --version  #命令查看Systemd的版本。

    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。

    systemd_framework(上图为Systemd架构图)

    三、系统管理

    Systemd并不是一个命令,而是一组命令,涉及到系统管理的方方面面。

    3.1 systemctl 是Systemd的主命令,用于管理系统
    #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
    3.2 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
    3.3 hostnamectl 命令用于查看当前主机的信息
    #显示当前主机的信息
    $ hostnamectl
    
    #设置主机名。
    $ sudo hostnamectl set-hostname rhel7
    3.4 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。
    $ sudo localectl set-locale LANG=en_GB.utf8
    $ sudo localectl set-keymap en_GB
    3.5 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 America/New_York
    $ sudo timedatectl set-time YYYY-MM-DD
    $ sudo timedatectl set-time HH:MM:SS
    3.6 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 ruanyf
    四、Unit
    4.1 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一共分成以下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
    4.2 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
    $ sysystemctl status bluetooth.service
    
    #显示远程主机的某个Unit的状态
    $ systemctl -H root@rhel7.example.com 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
    4.3 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
    $ 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 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
    $ sudo systemctl set-property httpd.service CPUShares=500
    4.4 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。

    $ 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
    五、Unit的配置文件
    5.1 概述

    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。

    $ sudo systemctl enable clamd@scan.service
    #等同于
    $ sudo ln -s '/usr/lib/systemd/system/clamd@scan.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/clamd@scan.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。

    $ sudo systemctl disable clamd@scan.service

    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。

    5.2 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。

    $ systemctl list-unit-files
    
    UNIT FILE              STATE
    chronyd.service        enabled
    clamd@.service         static
    clamd@scan.service     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。

    $ sudo systemctl daemon-reload
    $ sudo systemctl restart httpd.service
    5.3 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。
    $ 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。

    [Section]
    Directive1=value
    Directive2=value

    注意,键值对的等号两侧不能有空格。

    5.4 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。它的主要字段如下。

    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。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
    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

    六、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。
    (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。

    七、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
    $ 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

    原文来自:http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-commands.htm

    转载地址:http://www.codeceo.com/article/systemd-command.html

    本文地址:http://www.linuxprobe.com/systemd-command.html编辑:岳永,审核员:冯振华

    岳永

    岳永

    目前从事运维工作,关注linux技术,热爱开源,和更多的linuxer共同成长!
    岳永