systemd 和 systemctl 使用深入理解

Linux系统的启动方式有点复杂,而且总是有需要优化的地方。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)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。

开发Systemd的主要目的就是减少系统引导时间和计算开销。Systemd(系统管理守护进程),最开始以GNU GPL协议授权开发,现在已转为使用GNU LGPL协议,它是如今讨论最热烈的引导和服务管理程序。如果你的Linux系统配置为使用Systemd引导程序,它取替传统的SysV init,启动过程将交给systemd处理。Systemd的一个核心功能是它同时支持SysV init的后开机启动脚本。

Systemd引入了并行启动的概念,它会为每个需要启动的守护进程建立一个套接字,这些套接字对于使用它们的进程来说是抽象的,这样它们可以允许不同守护进程之间进行交互。Systemd会创建新进程并为每个进程分配一个控制组(cgroup)。处于不同控制组的进程之间可以通过内核来互相通信。systemd处理开机启动进程的方式非常漂亮,和传统基于init的系统比起来优化了太多。让我们看下Systemd的一些核心功能。

一、systemd

用户空间中的init程序很是关键,各个系统版本采用的init都不一样。CentOS 7系列就是仿照了MAC OS X的启动方式以及管理用户进程的程序,写出了一套系统守护的一个应用程序Systemd。

CentOS 5: SysV init
CentOS 6: Upstart
CentOS 7: Systemd

仿照这苹果系统写出的一套应用空间管理或启动程序,其具有的特性为:

Systend的新特性:
    系统引导时实现服务的并行启动;
    按需激活进程;
    系统实现快照;
    基于依赖关系定义服务的控制逻辑;

而对于CentOS 7来说,其引入到了一个核心概念,称之为unit,用配置文件进行标识和识别,所以说,有没有unit,就是看其有没有相关的配置文件,在文件当中包含了几种类别,分别为系统服务、监听的套接字、保存的快照以及其它与init相关的信息。

核心概念:unit
    unit涵盖了相关的配置文件进行标识、识别和配置;文件中主要包含了系统服务、监听的socket、保存的快照以及其它与init相关的信息;这些配置文件主要保存在:
        /usr/lib/systemd/system
        /run/systemd/system
        /etc/systemd/system

systemd的unit配置文件包含很多种类型,我们以后缀名来区分出大体的类型。

unit的常见类型:
    Service unit:  文件扩展名.service,    用于定义系统服务;
    Target unit:    文件扩展名.target,      用于模拟实现”运行级别”;
    Device unit:    文件扩展名.device,      用于定义内核识别的设备;
    Mount unit:    文件扩展名.mount,      用于定义文件系统的挂载点;
    Socket unit:    文件扩展名.socket,      用于标识进程间通信用到的socket文件;
    Snapshot unit:  文件扩展名.snapshot,    用于管理系统快照;
    Swap unit:      文件扩展名.swap,        用于标识swap设备;
    Automount unit: 文件扩展名.automount,  用于定义文件系统自动点设备;
    Path unit:      文件扩展名.path,        用于定义文件系统中的一文件或目录;

对于Linux-3.10以后的内核来讲,即使用户没有挂载任何设备,也会看到以cgroup的设备挂载,这个叫做控制组,来实现内核中的资源分配的一种机制,以Docker,主要依赖的就是cgroup机制以及namespace机制用来实现。

那么以上就是unit特别常见的类型,那么为了了解systemd的工作方式,接下来我们就简单的描述一下其关键特性:

关键特性:
    基于socket激活机制: 意味着socket与程序是可以进行分离的;
    基于bus的激活机制;
    基于device的激活机制;
    基于path的激活机制;
    系统快照:保存各unit的当前状态信息于持久存储设备中;
    向后兼容SysV init脚本;
        /etc/init.d/

当服务启动时,可事先将socket分予给该服务程序,但该服务程序可先暂时并未启动,接下来我们还可以基于总线(bus)进行激活等特性。

不过需要注意的是,systemd也有不兼容的此前较老版本的功能特性。

不兼容特性:
    systemctl的命令是固定不变的;
    由非systemd启动的服务,systemctl无法与之通信,意味着systemd无法控制此服务;

二、systemctl命令

2.1 管理系统服务

其实我们使用很多次systemctl命令来管理服务,对于RHEL 7以上来说,只要是service以及其它类型的unit的文件,都是由systemd进行管控的,而且还能兼容/etc/init.d/目录下的各个服务脚本,而且对于命令的使用也很好掌握。

RHEL 7:service等类型的unit文件;
    systemctl命令:
        systemctl – Control the systemd system and service manager

        systemctl [OPTIONS…] COMMAND [NAME…]

对于该命令来说,拥有着许多的子命令,我们就了解systemctl命令,而后看一下与CentOS 6的对比区别。

启动:service NAME start ==> systemctl start NAME.service
停止:service NAME stop ==> systemctl stop NAME.service
重启:service NAME restart ==> systemctl restart NAME.service
状态:service NAME status ==> systemctl status NAME.service
条件式重启:service NAME condrestart ==> systemctl try-restart NAME.service
重载或重启服务:systemctl reload-or-restart NAME.service
重载或条件式重启服务:systemctl reload-try-restart NAME.service

查看某服务当前激活与否的状态:systemctl is-active NAME.service
查看所有已激活的服务:systemctl list-units –type service
查看所有服务(已激活及未激活): chkconfig –list ==> systemctl list-units -t service –all
查看某服务是否能开机自启:chkconfig –list NAME ==> systemctl is-enable NAME.service

禁止某服务设定为开机自启:systemctl mask NAME.service
取消此禁止:systemctl umask NAME.service

查看服务的依赖关系:systemctl list-dependencies NAME.service

以上就是关于service类型的unit文件与CentOS 6中的命令对比,那么我们接下来介绍一下对于target类型的文件是如何进行管理的,我们在刚才的文章中写道unit的常见类型,其中target类型就是用于实现其系统启动的运行级别,一共有七个运行级别,从0开始,到6结束,我们介绍一下这七个运行级别。

0:关机;
1:单用户模式,无网络连接,不运行守护进程,不允许非超级用户登录;
2:多用户模式,无网络连接,不运行守护进程;
3:多用户模式,正常启动系统;
4:用户自定义;
5:多用户模式,图形界面;
6:重启;

而在RHEL 7带有systemd功能中使用target代替Runlevel,例如:multi-user.target相当于是init 3,但systemd可以向后兼容其运行级别,目前的绝大多数发行版采用systemd代替Unix SystemV。

那么现在说一下在systemd命令中所对应的运行级别以及在CentOS 6上对应的的运行切换等命令:

运行级别:
    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

切换切换:init N ==> systemctl isolate NAME.target

查看级别:runlevel ==> systemctl list-utits –type target
查看所有级别:systemctl list-units -t target -a

获取默认运行级别:systemctl get-default
修改默认运行级别:systemctl get-default NAME.target

切换至紧急救援模式:systemctl rescre
切换至emergency模式:systemctl emergency

以上就是管理常见的target类型的命令,我们还有一些其它常用命令来进行总结。

其它常用命令:
    关机:systemctl halt, systemctl poweroff
    重启:systemctl reboot
    挂起:systemctl suspend
    快照:systemctl hibernate
    快照并挂起:systemctl hybrid-sleep

三、systemd unit file

在我们介绍完systemd以及讲解了systemctl命令之后,我们了解unit file架构是什么样子的,以及如何写出unit file。

而unit文件是由描述各其行为及配置指令组成的,其配置文件属于.ini风格,通过各种指令来管理以上的功能。

那么unit file共有三部分组成.

service unit file
    文件通常由三部分组成:
        [Unit]: 定义与Unit类型无关的通用选项;用于提供unit的描述信息,unit行为及依赖关系等;
        [Service]:与特定类型相关的专用选项;此处为Service类型;
        [Install]:定义由”systemctl enable”及”systemctl disable”命令在实现服务启用或禁用时用到的一些选项;

以上就是unit配置文件的结构,接下来我们说一下这三部分的常用选项。

首先我们来说unit配置段:

Unit段的常用选项:
    Description:描述信息,意义性描述;
    After:定义unit的启动次序;表示当前unit应晚于哪些unit启动;其功能与Before相反;
    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;

而Service的功能配置段选项示例如下:

Service段的常用选项:
    Type:用于定义影响ExecStart及相关参数的功能的unit进程类型;
        类型:
            simple:
            forking:
            oneshot:
            dbus:
            notify:
            idle:
    EnvironmentFile:环境配置文件;
    ExecStart:指明启动unit要运行的命令或脚本;ExecStart, ExecStartPost
    ExecStop:指明停止unit要运行的命令或脚本;
    Restart:

最后,我们来说一下Install的配置段。

Install段的常用配置:
    Alias:
    RequiredBy:被哪些unit所依赖;
    WantBy:被哪些unit所依赖;

不过,我们需要注意的是对于新创建的unit文件以及修改过的unit文件,我们需要使用systemctl来重载其配置文件。

注意:对于新创建的unit文件或者修改过的unit文件,要通知systemd重载其配置文件:
    # systemctl daemon-reload

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THE END
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