写在前面
前文《开机流程分析》中讲述在用户层阶段有对进程管理的工具有systemd和init两种。在CentOS5,6上面使用init作为进程管理的工具，在CentOS7 上面使用sytemd对进程进行管理，负责在系统启动或运行时，激活系统资源，服务器进程和其它进程。由于init对进程的管理方式以被人所熟知，所以本文主要讲述Sytemd对进程的管理，以及二者的在使用上的异同。
init局限性
- 启动时间长，init进程是串行启动，只有前一个进程启动完毕，才会启动下一个进程。
- 启动脚本复杂。Init进程只是对执行进程启动脚本，脚本需要处理各种情况，进程如果有依赖性，脚本会变得非常复杂。
Systemd的优缺点
Systemd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。Systemd的功能非常强大，使用也相当方便。但是它体系过于庞大，结构也很复杂。在软件工程学中一直以高内聚，低耦合为目标，systemd的设计反而和操作系统的各个层面是一种强耦合的关系。也不太符合keep simple, keep stupid的Linux哲学。
System的的新特性
- 系统引导时实现服务并行启动
- 按需启动守护进程
- 自动化的服务依赖关系管理
- 同时采用socket 式与D-Bus 总线式激活服务
- 系统状态快照
Systemd还有一个重要的特性是可以兼容init对进程的管理方式，降低了工程师的学习成本。
核心概念
unit 表示不同类型的systemd 对象，通过配置文件进行标识和配置；文件中主要包含了系统服务、监听socket 、保存的系统快照以及其它与init 相关的信息
配置文件
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/usr/lib/systemd/system: 每个服务最主要的启动脚本设置，类似于之前的/etc/init.d/ /run/systemd/system ：系统执行过程中所产生的服务脚本，比上面目录优先运行 /etc/systemd/system ：管理员建立的执行脚本，类似于/etc/rc.d/rcN.d/Sxx |
Unit分类
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[[email protected] ~]# systemctl -t help Available unit types: service socket busname target snapshot device mount automount swap timer path slice scope |
启动相关
SysVinit中通常以runlevel的形式加载一组服务，在systemd启动过程中使用target取代runlevel，这也是启动过程中最大的变化。
sysVinit中定义了7种runlevel，0和6表示开机和重启，1级别只包含一些必须启动的服务，加载bash进程时不做身份校验，一般用于维护和紧急的救援工作。2345级别虽然有系统本身对应的级别说明，但是用户可以更改其相应的配置文件来做定制化的配置。在配置服务过程中，用户需要自己解决服务的依赖关系，比如如果你要使用web服务，需要网络服务的支持，所以web服务的启动需要在network服务之后。这种依赖关系的判断需要用户按照自己的经验来判断，如果判断失误非常容易造成无法启动的情况。
在systemd中默认使用了40多种target，当系统启动时，会根据配置文件来确定依赖关系并进行加载。下面是runlevel和target之间的对应表单：
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SysVinit runlevel system target 0 runlevel0.target -> poweroff.target 1 runlevel1.target -> rescue.target 2 runlevel2.target -> multi-user.target 3 runlevel3.target -> multi-user.target 4 runlevel4.target -> multi-user.target 5 runlevel5.target -> graphical.target 6 runlevel6.target -> reboot.target |
可以看出，在使用这5种targei来对应sysVinit中的7种运行级别，从而实现向后的兼容性问题。
打开任意一个target配置文件，里面有一个非常重要的参数，关于依赖关系，即Requires/Wants关键字。Target或者各个unit之间的依赖关系有该关键字来确认。其中Requires表示强制依赖关系，Wangts表示非强制依赖关系。除了Wants和Requires之外还可以有WantedBy、RequiredBy、Conflicts、ConglictedBy、Before、After等关键字来表示依赖与被依赖的关系。Systemd实现自动化解决依赖关系也是靠这些关键字来实现。只有当依赖的【unit】全部激活后，当前unit才会被引导。每个关键字表示的含义如下：
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关键字 含义 Requires 强制依赖关系 Wants 非强制依赖关系，有依赖冲突时，暂时解除依赖关系 Before 引导顺序，当前unit要在该值之前加载 After 引导顺序，当前unit要在该值之后加载，与before相反 Conflicts 冲突关系 WantedBy unit为service，弱依赖关系 RequiredBy unit为service，强依赖关系 ConglictedBy |
上诉所说的依赖关系关键字都处于配置文件的unit小节，unit小节中除了依赖关系之外还有description关键字表示描述信息。除了unit小节外还有一个install小节，表示当前unit是否开机需要加载，和sysVinit的chkconfig on 设置开机自启动的功能是相同的。第一个被引导的target必须设置为Alias=default.target。
Unit的类型为service时还有一个service小节，其中关键字也有很多，与服务启动相关。
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Type ：定义影响ExecStart 及相关参数的功能的unit 进程启动类型 simple ：默认值，这个daemon 主要由ExecStart 接的指令串来启动后常驻于内存中 forking ：由ExecStart 启动的程序透过spawns 延伸出其他子程序来作为此daemon 的主要服务。原生父程序在启动结束后就会终止 oneshot ：与simple 类似，不过这个程序在工作完毕后就结束了，不会常驻在内存中 dbus ：与simple 类似，但这个daemon 必须要在取得一个D-Bus的 的名称后，才会继续运作. 因此通常也要同时设定BusNname=才行 notify ：在启动完成后会发送一个通知消息。还需要配合 NotifyAccess 让 来让 Systemd 接收消息 idle ：与simple 类似，要执行这个daemon 必须要所有的工作都顺利执行完毕后才会执行。这类的daemon 通常是开机到最后才执行即可的服务 EnvironmentFile ：环境配置文件 ExecStart ：指明启动unit 要运行命令或脚本的绝对路径 ExecStartPre： ： ExecStart 前运行 ExecStartPost： ： ExecStart 后运行 ExecStop ：指明停止unit 要运行的命令或脚本 Restart ：当设定Restart=1 时，则当次daemon 服务意外终止后，会再次自动启动此服务 |
明白上述配置文件所表示的含义，我想用户就可以自己动手来跟踪得出systemd的启动流程了。CentOS7用户层启动流程如下：
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内核初始化，执行initrd.target 所有单元，包括挂载/etc/fstab 从initramfs 根文件系统切换到磁盘根目录 systemd执行默认target 配置，配置文件/etc/systemd/system/default.target systemd 执行sysinit.target 初始化系统及basic.target 准备操作系统 systemd 启动multi-user.target 下的本机与服务器服务 systemd 执行multi-user.target 下的/etc/rc.d/rc.local Systemd 执行multi-user.target 下的getty.target 及登录服务 systemd 执行graphical 需要的服务 |
运行级别之间的切换
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[[email protected] ~]# init 3 兼容sysVinit命令 ,切换至对应的multi-user模式 [[email protected] ~]# systemctl isolate multi-user.target [[email protected] ~]# systemctl get-default 获取当前默认启动的target [[email protected] ~]# systemctl set-default multi-user.target 设置默认启动的target 或者使用如下命令 [[email protected] ~]# ln -sf /lib/systemd/system/multi-user.target /etc/systemd/system/default.target |
Systemd常用命令实例
系统管理
Systemd把一些需要修改配置文件才能生效的功能也做成了新的命令，比如hostnamectl,localectl,loginctl,timedatectl等。
Systemctl命令，Systemd 的主命令，用于管理系统
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[[email protected] system]# systemctl reboot 重启系统 [[email protected] system]# systemctl poweroff 关闭系统，切断电源 [[email protected] system]# systemctl halt 关机不断电源，相当于CPU不工作 [[email protected] system]# systemctl suspend 暂停系统 [[email protected] system]# systemctl rescue 进入救援模式（单用户） |
Hostnamectl命令
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[[email protected] system]# hostnamectl 显示当前主机信息 [[email protected] system]# hostnamectl set-hostname www.zhyang.top 设置主机名 |
Localectl命令
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[[email protected] system]# localectl 查看系统当前字符集等信息 [[email protected] system]# localectl list-locales 查看系统支持的字符集信息 [[email protected] system]# localectl set-[keymap|locale|x11-keymap] … 设置系统使用的键盘布局，字符集等 [[email protected] system]# export.gbk 使设置的字符集生效 |
Loginctl命令
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[[email protected] ~]# loginctl list-sessions 列出当前会话 [[email protected] ~]# loginctl list-users 列出当前登录用户 [[email protected] ~]# loginctl show-user root 列出指定用户的登录信息 |
Timedatectl 命令
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[[email protected] ~]# timedatectl [status] 列出当前时间详细信息 [[email protected] ~]# timedatectl list-timezones 列出所有可用时区 [[email protected] ~]# timedatectl set-timezones Asia/Shanghai 设置当前时区 [[email protected] ~]# timedatectl set-time YYYY-MM-DD 设置时间 [[email protected] ~]# timedatectl set-time HH:MM:SS [[email protected] ~]# timedatectl set-ntp [yes|no] 开启或关闭ntp服务 |
UNIT管理
查看所有unit类型
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[[email protected] system]# systemctl -t help |
System 与sysVinit的服务对照表
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Systemd Systemctl start [service] Systemctl stop [service] Systemctl enable [service] Systemctl disable [service] |
sysVinit service [service] start service [service] stop chkconfig [service] on chkconfig [service] on |
功能 立即运行某服务 立即停止某服务 开机启动某服务 开机不启动某服务 |
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[[email protected] ~]# systemctl status 显示系统状态和每个unit状态（树形结构） [[email protected] ~]# systemctl status [unit_name] 指定unit的状态查看 [[email protected] ~]# systemctl -H 172.18.250.194 status httpd 远程查看某个主机的特定unit信息 [[email protected] ~]# systemctl list-units -t service --state active 查看当前已激活的所有服务 [[email protected] ~]# systemctl list-unit-files -t service --state [enabled] 查看系统开机启动的服务信息 [[email protected] ~]# systemctl kill [httpd.service] 杀死某个服务的所有子进程 [[email protected] ~]# systemctl daemon-reload 重载所有修改的配置文件 [[email protected] ~]# systemctl reload httpd.service 重载指定服务的配置文件 [[email protected] ~]# systemctl mask httpd.service 禁止手动自动启动某服务 [[email protected] ~]# systemctl unmask httpd.service 取消禁止 |
依赖关系
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[[email protected] ~]# systemctl show -p "Wants" multi-user.target 查看target非强制依赖的服务 [[email protected] ~]# systemctl show -p "Requires" multi-user.target 查看target强制依赖的服务 [[email protected] ~]# systemctl list-dependencies httpd.service 列出一个unit的所有依赖 [[email protected] ~]# systemctl list-dependencies --all httpd.service 更详细列出所有依赖关系 |
实例：编译安装Nginx并编写systemd启动文本
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[[email protected] ~]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.9.4.tar.gz [[email protected] nginx-1.9.4]# tar -xf nginx-1.9.4.tar.gz [[email protected] nginx-1.9.4]# cd nginx-1.9.4/ [[email protected] nginx-1.9.4]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx [[email protected] nginx-1.9.4]# make [[email protected] nginx-1.9.4]# make install [[email protected] nginx-1.9.4]# cd /usr/lib/systemd/system [[email protected] system]#cat >nginx.service<<EOF [Unit] Description=nginx - high performance web server Documentation=http://nginx.org/en/doc/ #After 参数设置启动顺序 After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target [Service] Type=forking PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid ExecStartPre=/usr/local/nginx/sbin/nginx -t #ExecStartPre参数可确保ExecStart参数启动之前执行的命令，这里启动之前进行配置文件的正确性检测 ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx #启动Nginx服务 ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID #重载配置文件 ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID #关闭Nginx服务 PrivateTmp=true [Install] WantedBy=multi-user.target EOF [[email protected] system]# systemctl daemon-reload [[email protected] system]# systemctl status nginx.service [[email protected] system]# systemctl start nginx.service |