Systemd 入门教程：实战篇

Systemd 入门教程：命令篇

作者： 阮一峰

日期： 2016年3月 7日

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。

本文介绍它的基本用法，分为上下两篇。今天介绍它的主要命令，下一篇介绍如何用于实战。

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。

xxxxxxxxxx
			
			

			

			

				

					

					

					
$ 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。

（ 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），其他进程都是它的进程。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
$ systemctl --version
					
				
				
				
				
				
				

				

				
				
				

上面的命令查看 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

（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

systemctl是 Systemd 的主命令，用于管理系统。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 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

systemd-analyze 命令用于查看启动耗时。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 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

hostnamectl命令用于查看当前主机的信息。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 显示当前主机的信息
					
					
$ hostnamectl
					
​
					
# 设置主机名。
					

						
$ sudo hostnamectl set-hostname rhel7
					
				
				
				
				
				
				

				

				
				
				

3.4 localectl

localectl命令用于查看本地化设置。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 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

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

loginctl命令用于查看当前登录的用户。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 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 。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 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

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 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）。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
$ 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
$ 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
$ 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
$ 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
# 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。

xxxxxxxxxx
			
			

			

			

				

					

					

					
$ 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
$ 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
$ 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
$ 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。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
[Section]
					
					
Directive1=value
					
Directive2=value
					
​
					
. . .
				
				
				
				
				
				

				

				
				
				

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。

• Dsecription：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。

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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 传统 RunLevel 的对应关系如下。

xxxxxxxxxx
				
				

				

				

					

						

						

						
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
				
				
				
				
				
				

				

				
				
				

（完）

文档信息

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• 发表日期： 2016年3月 7日