Linux的systemd（systemctl）后台服务管理系统

systemctl和systemd简介

Linux 服务管理有两种方式service和systemctl，而systemd是Linux系统最新的初始化系统(init)，systemctl是systemd的一个命令行工具，用于管理systemd服务。

systemd 取代了initd，成为内核加载完之后启动的第一个进程(PID为1)，其他进程都是它的子进程。

如下所示:

ps aux
USER         PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root           1  0.0  0.3 168872 13400 ?        Ss   Jul27   0:16 /sbin/init
......
ls /sbin/init -l
lrwxrwxrwx 1 root root 20 Feb 28 19:15 /sbin/init -> /lib/systemd/systemd

通过systemctl命令，可以启动、停止、重启、查看、设置和管理系统中的各种服务和进程，包括系统初始化、进程管理、日志管理、网络管理等。

自定义服务常用目录: /usr/lib/systemd/system/

systemctl 和 service

1. 所属体系: systemctl 属于 systemd init系统，service 属于早期的 SysVinit init系统
2. 控制范围: service 命令一般只能 启动、停止、重启和查看服务，systemctl 命令则更广。
3. 开机流程: 开机系统初始化时，SysVinit 让多个任务依次启动，systemd 则是梳理依赖关系，并行启动所有任务。
4. 应用目录: service 主要在 /etc/init.d，而 systemctl 在 /lib/systemd/system 等目录。

systemctl命令兼容了service。

# 启动，停止，重启(先stop后再start)，查看状态
service redis start|stop|restart|status
systemctl start httpd.service

# 查看所有已启动服务列表，以及每个服务的运行级别。
chkconfig --list
systemctl list-units --type=service

# 设置开机启动，不开机启动
chkconfig httpd on|off
systemctl enable|disable httpd.service

systemd 配置文件目录

/usr/lib/systemd/system/: 存放系统级脚本，开机不登录就能运行。启动脚本的配置主要放这，类似 /etc/init.d/

/usr/lib/systemd/user/: 存放用户级脚本，登录后才可运行

/run/systemd/system/：保存系统执行产生的服务脚本，优先级比 /usr/lib/systemd/system/ 高。

/lib/systemd/system/: 文件从 /usr/lib/systemd/system/ 拷贝而来，故存放文件基本相同。

/etc/systemd/system/: 存放文件和目录最少，为 /lib/systemd/system/ 目录下的软连接。优先级最高。

修改某个服务启动的设置，应该去 /usr/lib/systemd/system/ 下面修改。

Unit单元

在 systemd 管理体系中，被管理的 deamon (守护进程)称作 unit (单元)，通过 systemctl 命令控制。

target 取代了initd的RunLevel(运行等级), target (服务组)就是一组unit(服务)，当启动某个target时就会启动里面的所有 unit。

unit的常见类型：

• *.service 定义系统服务
• *.target 模拟实现 运行级别
• *.device 定义内核识别的设备
• *.mount 定义文件系统的挂载点
• *.socket 标识进程间通信用到的socket文件
• *.snapshot 管理系统快照
• *.swap 标识swap设备
• *.automount 定义文件系统自动点设备
• *.path 定义文件系统中的一文件或目录

常见 service 单元:

• /usr/lib/systemd/system/cron.service
• /usr/lib/systemd/system/ssh.service
• /usr/lib/systemd/system/rc-local.service

Unit file 配置文件

添加自定义服务的话，一般在 /usr/lib/systemd/system/ 目录，添加service类型的unit单元文件。

例:

cat /usr/lib/systemd/system/ssh.service

[Unit]
Description=OpenBSD Secure Shell server
Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5)
After=network.target auditd.service
ConditionPathExists=!/etc/ssh/sshd_not_to_be_run
# Wants=sshd-keygen.service

[Service]
EnvironmentFile=-/etc/default/ssh
ExecStartPre=/usr/sbin/sshd -t
ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $SSHD_OPTS
ExecReload=/usr/sbin/sshd -t
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID
KillMode=process
Restart=on-failure
RestartPreventExitStatus=255
Type=notify
RuntimeDirectory=sshd
RuntimeDirectoryMode=0755
# RestartSec=42s

[Install]
WantedBy=multi-user.target
Alias=sshd.service

[Unit]

[Unit]
Description=服务描述
Documentation=文档地址
After=说明本服务是在哪个 daemon 启动之后才启动
Before=在什么服务启动前最好启动本服务
Requies=依赖到其它的units；强依赖，被依赖的units无法激活时，当前的unit即无法激活；
Wants=依赖到其它的units；弱依赖；
Confilcts=定义units 的冲突关系；

• After 和 Before 只涉及启动顺序，不涉及依赖关系

[Service]

[Service]
Type=simple #服务类型
User=用户名 #服务执行的用户，默认为root，其他用户管理systemd需经过root同意
Environment="ENV_KEY=ENV_VALUE" #定义环境变量

# 执行的命令必须是绝对路径(脚本或进程)，不能执行shell的内部命令
ExecStart=启动服务执行的命令
ExecReload=重启服务执行的命令
ExecStop=停止服务执行的命令
ExecStartPre=启动服务之前执行的命令
ExecStartPost字段：启动服务之后执行的命令
ExecStopPost=停止服务之后执行的命令

TimeoutSec=若这个服务在启动或者是关闭时，因为某些缘故导致无法顺利完成，设置一个超时。

# RestartSec: 自动重启服务需要间隔的时间(单位: 秒)。默认100ms
RestartSec=42
StandardOutput=file:/root/qddns/output.log # 定义日志文件路径

• 短线符号 -: 错误忽略符。所有的启动设置前，都可以短线 - 忽略错误。即发生错误时，不影响其他命令执行。
  例: EnvironmentFile=-/etc/default/ssh，即使 /etc/default/ssh 文件不存在，也不抛出错误。
• [Service]中的启动、重启、停止命令要求使用绝对路径

Type: 启动类型

Type字段定义启动类型。它可以设置的值如下：
> simple（默认值）：ExecStart字段启动的进程为主进程
> forking：ExecStart字段将以fork()方式启动，此时父进程将会退出，子进程将成为主进程（后台运行）
> oneshot：类似于simple，但只执行一次，Systemd 会等它执行完，才启动其他服务
> dbus：类似于simple，但会等待 D-Bus 信号后启动
> notify：类似于simple，启动结束后会发出通知信号，然后 Systemd 再启动其他服务
> idle：类似于simple，但是要等到其他任务都执行完，才会启动该服务。一种使用场合是为让该服务的输出，不与其他服务的输出相混合

KillMode: 停止方式

KillMode：定义 Systemd 如何 停止 服务。

• control-group（默认值）：当前控制组里面的所有子进程，都会被杀掉
• process：只杀主进程
• mixed：主进程将收到 SIGTERM 信号，子进程收到 SIGKILL 信号
• none：没有进程会被杀掉，只是执行服务的 stop 命令。

ssh(sshd)服务，设置 KillMode=process，表示只停止主进程，不停止子进程，即子进程打开的 SSH session 仍然保持连接。这个设置不太常见，但对 sshd 很重要，否则你停止服务的时候，会连自己打开的 SSH session 一起杀掉。

Restart: 重启条件

Restart：定义服务在什么情况下自动重启

Restart=on-failure: 出现任何意外的失败，重启sshd。shd 正常停止（比如执行systemctl stop命令）的情况不重启。

• no（默认值）：退出后不会重启
• on-success：只有正常退出时（退出状态码为0），才会重启
• on-failure：非正常退出时（退出状态码非0），包括被信号终止和超时，才会重启
• on-abnormal：只有被信号终止和超时，才会重启
• on-abort：只有在收到没有捕捉到的信号终止时，才会重启
• on-watchdog：超时退出，才会重启
• always：不管是什么退出原因，总是重启

注：对于 守护进程，推荐设为 on-failure。对于那些允许发生错误退出的服务，可以设为 on-abnormal。

[Install]

定义开机启动

target: 定义了一个含有多个服务的启动目标。 Systemd 有默认的启动 Target。

• multi-user.target：表示多用户命令行状态；
• graphical.target：表示图形用户状态，它依赖于multi-user.target。

systemctl enable 命令会在 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 目录生成 软连接。

[Install]
# 表示该服务所在的 Target。定义为开机启动项
WantedBy=multi-user.target
RequiredBy=被哪些unit所依赖；

target 相关命令:

# 查看系统默认target。如：输出 multi-user.target, 表示这个组的所有服务，都将开机启动
systemctl get-default

#查看 multi-user.target 包含的所有服务
systemctl list-dependencies multi-user.target
 
#切换到另一个 target
#shutdown.target 就是关机状态
systemctl isolate shutdown.target

systemctl命令

• 重载配置 systemctl daemon-reload: 安装新服务，要重载配置文件，获取更改的配置并重新生成依赖树。
• 开机启动 systemctl enable httpd.service: 在 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 下，生成软链接
• 启动，停止和重载服务 systemctl start|stop|reload sshd: 通过 *.service 文件配置的systemctl命令
• 查看服务状态 systemctl status qddns
• 注销，取消注销服务 systemctl mask|unmask firewalld: 服务被注销后该服务就无法通过systemctl进行启停管理。
• 列出所有已安装单元 systemctl list-units
• 列出所有可用单元 systemctl list-unit-files

# 查看所有服务
systemctl list-units --type=service
systemctl list-unit-files --type=service

# 查找qddns服务
systemctl list-unit-files --type=service | grep qddns.service

# 查看系统启动模式
systemctl get-default

# 设置系统为图形界面启动
systemctl set-default graphical.target

# 查看系统环境变量
systemctl show-environment

日志

1. 独立的日志文件

[Service]
StandardOutput=file:/root/qddns/output.log

2. journalctl 命令

# 查看某服务的日志
journalctl -u nginx.service
# 查看日志已占用的空间
journalctl --disk-usage
# –vacuum-size=1G #设置日志最大占用空间
# –vacuum-time=1years #设置日志最大保存时间

注意事项

/etc/systemd/system/default.target: 默认运行等级配置文件

service文件中ExecStart、ExecReload、ExecStop不支持> 、>>等重定向符号，可以用 /bin/sh -c 来实现。

ExecStart=/bin/sh -c '/path/demo/demo >>/path/demo/demo/reload.log 2>&1'

/bin/sh -c 命令fork出两个子进程，进程组的首进程，负责与终端tty交互，其次才是真正的demo进程。当执行reload时，实际上执行 ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID ，这个MAINPID其实是首进程，进程如果没做信号量的捕获，默认是执行中断操作，同时会给子进程发送 SIGTREM信号 杀掉子进程，所以systemctl命令报错。

换一种实现方法，就是查到demo进程的真实pid:

ExecReload=/bin/sh -c '/bin/kill -HUP $(pidof /path/demo/demo)'

为什么加入重定向就会循环fork出两个进程？

/bin/sh -c 的原理就是fork+exec来产生一个进程，子进程是无法与tty（控制台）交互的后台进程，重定向需要与tty（控制台）交互，所以先fork出来一个重定向进程，再fork出一个真正的demo进程

自定义服务示例:

[Unit]
Description=DDNS timer
After=network.target

[Service]
WorkingDirectory=/root/qddns
ExecStart=/root/qddns/qddns
User=root
Restart=on-failure
RestartSec=300
TimeoutStopSec=10
StandardOutput=file:/root/qddns/output.log

[Install]
WantedBy=multi-user.target