systemd 的使用

在配置程序开机自启时，常常会用到 systemctl，其是 systemd 的主命令，用于管理系统。systemd 名字来源于 Unix 中的一个惯例：在 Unix 中常以 ‘d’ 作为系统守护进程（daemon，亦称为后台进程）的后缀标识。systemd 是 Linux 系统下的一套中央化系统及设定管理程式（init），包括守护进程、程式库以及应用软体，由 Lennart Poettering 带头开发。目前绝大多数的 Linux 发行版都已采用 systemd 代替原来的 System V，除了 systemctl，systemd 还引入了 localectl、timedatectl、hostnamectl 等新命令，使得系统配置更方便。本篇以 Ubuntu 为例，所有命令以普通用户运行，部分命令需要 sudo 权限。

设置开机自启

支持 systemd 的软件，在安装的时候会自动在 /lib/systemd/system 目录中添加一个配置文件。设置开机自启命令如下

sudo systemctl enable docker
# or
sudo systemctl enable docker.service

执行上面命令之后，会在 /etc/systemd/system 目录或其下的 *.target.wants 下添加一个符号链接，* 跟 docker.service 里的配置项 WantedBy 相关。开机时， systemd 只执行 /etc/systemd/system 目录里面的配置文件。当把修改后的 .service 配置文件直接放在 /etc/systemd/system 目录下会覆盖原始配置。

获取 systemd 默认启动服务组（即上面的 target）方法如下:

systemctl get-default

默认安装的软件会自动设置开机自启和立即启动服务。但有时程序停止后，需要启动。常使用如下命令

sudo systemctl start docker

查看程序是否启动成功，可以使用如下命令

sudo systemctl status docker

正常结果如下：

● docker.service - Docker Application Container Engine
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/docker.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Fri 2022-06-17 13:01:12 CST; 7s ago
     Docs: https://docs.docker.com
 Main PID: 6606 (dockerd)
    Tasks: 32
   CGroup: /system.slice/docker.service
           └─6606 /usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock

6月 17 13:01:12 jinzhongxu-PowerEdge-R740 systemd[1]: Started Docker Application Container Engine.
6月 17 13:01:12 jinzhongxu-PowerEdge-R740 dockerd[6606]: time="2022-06-17T13:01:12.625354075+08:00" level=info msg="API listen on /var/ru

上面输出结果含义：

• Loaded 表示配置文件的位置，是否设为开机自启；

• Active 表示运行状态，active 表示正在运行，inactive 表示没有运行；

• Docs 表示文档说明信息；

• Main PID 表示主进程；

• Tasks 表示子进程数；

• CGroup 表示应用的所有子进程；

• 日志块 最下面的以日期开头的表示程序运行日志信息

查看实时日志信息，可以使用如下命令：

sudo journalctl -u docker -f

当需要停止服务时，可使用如下命令：

sudo systemctl stop docker

有时候，该命令可能没有相应，服务停不下来。这个时候可以使用 kill 向正在运行的进程发出 “杀进程” 的信号。

sudo systemctl kill docker

如果更改了 docker.service 里面的信息，那么需要重新加载，然后重启

sudo systemctl daemon-reload
# 然后重启
sudo systemctl restart docker

服务的运行启动完全有配置文件决定。一般 systemd 运行的软件的配置文件主要放在 /usr/lib/systemd/system 或 /etc/systemd/system 目录下。找到配置文件后我们可以使用 vim 打开。或者使用如下命令查看。

systemctl cat sshd.service

结果大概是这样

# /lib/systemd/system/ssh.service
[Unit]
Description=OpenBSD Secure Shell server
After=network.target auditd.service
ConditionPathExists=!/etc/ssh/sshd_not_to_be_run

[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

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

配置文件分成 Unit, Service, Install 三个块。下面分别对其进行介绍。

Unit：启动顺序与依赖关系

[Unit]
Description=OpenBSD Secure Shell server
After=network.target auditd.service
ConditionPathExists=!/etc/ssh/sshd_not_to_be_run

•  Description 表示当前服务的简单描述；

• 有时还会有 Documentation 字段，给出文档位置；

• After 表示如果 network.target, auditd.service 如果需要启动，那么 sshd 应在它们之后启动；

• 有时会有 Before 字段，表示在哪些服务之前启动；

• After 和 Before 只涉及启动顺序，不涉及依赖关系；

• 有时会有 Wants 字段，表示该程序与其有”弱依赖“关系；

• 有时会有 Requires 字段，表示该程序与其有“强依赖”关系；

Service：启动行为

[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

Service 区块定义了如何启动当前服务。

• EnvironmentFile 指定当前服务的环境参数文件。该文件内部是 key=value 键值对，可以用 $key 获取参数文件中的值；上面配置文件中有时会有 -，表示“抑制错误”，即发生错误时，不影响其他命令执行；

• ExecReload字段：重启服务时执行的命令

• ExecStop字段：停止服务时执行的命令

• ExecStartPre字段：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字段：停止服务之后执行的命令

• KillMode字段：定义 systemd 如何停止服务，上面的 process 表示只停止主进程，不停止任何 sshd 子进程，即子进程打开的 SSH session 仍然保持连接。这对于 SSH 很重要，不会连自己打开的 SSH session 一起杀掉；除了 process，还有 control-group （默认值），当前控制组里面的所有子进程都会被杀掉；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；

• Restart 字段：定义了 sshd 退出后，systemd 的重启方式，默认为 no，表示退出后不会重启；on-success 表示只有正常退出时（退出状态码为 0）才会重启；on-failure 表示非正常退出时（退出状态码非 0），包括被信号终止和超时，才会重启；on-abnormal 表示只有被信号终止和超时，才会重启；on-abort 表示只有在收到没有博捉到的信号终止时，才会重启；on-watchdog 表示超时退出，才会重启；always 表示不管是什么原因退出，总是重启；

• Type 字段：定义启动类型。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；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。

Install 区块

Install 区块定义如何按照这个配置文件，即怎样做到开机自启。

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

• WantedBy字段：表示该服务所在的 Target，Target 的含义是服务组，表示一组服务。 WantedBy=multi-user.target 指的是， sshd 所在的 Target 是 multi-user.target 。这个设置非常重要，因为在执行 systemctl enable sshd 命令时，sshd.service 的一个符号链接，就会放在 /etc/systemd/system目录下面的 multi-user.target.wants 子目录之中。获取 systemd 默认的启动 target 命令是 systemctl get-default.

关于 target 有如下两个命令

# 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
sudo systemctl isolate shutdown.target

一般来说，常用的 Target 有两个：一个是multi-user.target，表示多用户命令行状态；另一个是graphical.target，表示图形用户状态，它依赖于multi-user.target.

查看 target 的配置文件

systemctl cat multi-user.target

# /lib/systemd/system/multi-user.target
#  SPDX-License-Identifier: LGPL-2.1+
#
#  This file is part of systemd.
#
#  systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it
#  under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
#  the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
#  (at your option) any later version.

[Unit]
Description=Multi-User System
Documentation=man:systemd.special(7)
Requires=basic.target
Conflicts=rescue.service rescue.target
After=basic.target rescue.service rescue.target
AllowIsolate=yes

注意，Target 配置文件里面没有启动命令。

上面输出结果中，主要字段含义如下。

Requires字段：要求basic.target一起运行。

Conflicts字段：冲突字段。如果rescue.service或rescue.target正在运行，multi-user.target就不能运行，反之亦然。

After：表示multi-user.target在basic.target 、 rescue.service、 rescue.target之后启动，如果它们有启动的话。

AllowIsolate：允许使用systemctl isolate命令切换到multi-user.target。

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