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Systemd 入門教程:實戰篇

來源:阮一峰 發布時間:2019-06-29 閱讀次數:

Systemd 是 Linux 系統工具,用來啟動守護進程,已成為大多數發行版的標準配置。上一篇文章我們介紹了 Systemd 的主要命令,本文將介紹如何使用它完成一些基本的任務。

一、開機啟動

對于那些支持 Systemd 的軟件,安裝的時候,會自動在/usr/lib/systemd/system目錄添加一個配置文件。

如果你想讓該軟件開機啟動,就執行下面的命令(以httpd.service為例)。

$ sudo systemctl enable httpd

上面的命令相當于在/etc/systemd/system目錄添加一個符號鏈接,指向/usr/lib/systemd/system里面的httpd.service文件。

這是因為開機時,Systemd只執行/etc/systemd/system目錄里面的配置文件。這也意味著,如果把修改后的配置文件放在該目錄,就可以達到覆蓋原始配置的效果。

二、啟動服務

設置開機啟動以后,軟件并不會立即啟動,必須等到下一次開機。如果想現在就運行該軟件,那么要執行systemctl start命令。

$ sudo systemctl start httpd

執行上面的命令以后,有可能啟動失敗,因此要用systemctl status命令查看一下該服務的狀態。

$ sudo systemctl status httpd

httpd.service - The Apache HTTP Server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/httpd.service; enabled)
   Active: active (running) since 金 2014-12-05 12:18:22 JST; 7min ago
 Main PID: 4349 (httpd)
   Status: "Total requests: 1; Current requests/sec: 0; Current traffic:   0 B/sec"
   CGroup: /system.slice/httpd.service
           ├─4349 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─4350 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─4351 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─4352 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─4353 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           └─4354 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND

12月 05 12:18:22 localhost.localdomain systemd[1]: Starting The Apache HTTP Server...
12月 05 12:18:22 localhost.localdomain systemd[1]: Started The Apache HTTP Server.
12月 05 12:22:40 localhost.localdomain systemd[1]: Started The Apache HTTP Server.

上面的輸出結果含義如下。

  • Loaded行:配置文件的位置,是否設為開機啟動
  • Active行:表示正在運行
  • Main PID行:主進程ID
  • Status行:由應用本身(這里是 httpd )提供的軟件當前狀態
  • CGroup塊:應用的所有子進程
  • 日志塊:應用的日志

三、停止服務

終止正在運行的服務,需要執行systemctl stop命令。

$ sudo systemctl stop httpd.service

有時候,該命令可能沒有響應,服務停不下來。這時候就不得不"殺進程"了,向正在運行的進程發出kill信號。

$ sudo systemctl kill httpd.service

此外,重啟服務要執行systemctl restart命令。

$ sudo systemctl restart httpd.service

四、讀懂配置文件

一個服務怎么啟動,完全由它的配置文件決定。下面就來看,配置文件有些什么內容。

前面說過,配置文件主要放在/usr/lib/systemd/system目錄,也可能在/etc/systemd/system目錄。找到配置文件以后,使用文本編輯器打開即可。

systemctl cat命令可以用來查看配置文件,下面以sshd.service文件為例,它的作用是啟動一個 SSH 服務器,供其他用戶以 SSH 方式登錄。

$ systemctl cat sshd.service

[Unit]
Description=OpenSSH server daemon
Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5)
After=network.target sshd-keygen.service
Wants=sshd-keygen.service

[Service]
EnvironmentFile=/etc/sysconfig/sshd
ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID
Type=simple
KillMode=process
Restart=on-failure
RestartSec=42s

[Install]
WantedBy=multi-user.target

可以看到,配置文件分成幾個區塊,每個區塊包含若干條鍵值對。

下面依次解釋每個區塊的內容。

五、 [Unit] 區塊:啟動順序與依賴關系。

Unit區塊的Description字段給出當前服務的簡單描述,Documentation字段給出文檔位置。

接下來的設置是啟動順序和依賴關系,這個比較重要。

After字段:表示如果network.target或sshd-keygen.service需要啟動,那么sshd.service應該在它們之后啟動。

相應地,還有一個Before字段,定義sshd.service應該在哪些服務之前啟動。

注意,After和Before字段只涉及啟動順序,不涉及依賴關系。

舉例來說,某 Web 應用需要 postgresql 數據庫儲存數據。在配置文件中,它只定義要在 postgresql 之后啟動,而沒有定義依賴 postgresql 。上線后,由于某種原因,postgresql 需要重新啟動,在停止服務期間,該 Web 應用就會無法建立數據庫連接。

設置依賴關系,需要使用Wants字段和Requires字段。

Wants字段:表示sshd.service與sshd-keygen.service之間存在"弱依賴"關系,即如果"sshd-keygen.service"啟動失敗或停止運行,不影響sshd.service繼續執行。

Requires字段則表示"強依賴"關系,即如果該服務啟動失敗或異常退出,那么sshd.service也必須退出。

注意,Wants字段與Requires字段只涉及依賴關系,與啟動順序無關,默認情況下是同時啟動的。

六、[Service] 區塊:啟動行為

Service區塊定義如何啟動當前服務。

6.1 啟動命令

許多軟件都有自己的環境參數文件,該文件可以用EnvironmentFile字段讀取。

EnvironmentFile字段:指定當前服務的環境參數文件。該文件內部的key=value鍵值對,可以用$key的形式,在當前配置文件中獲取。

上面的例子中,sshd 的環境參數文件是/etc/sysconfig/sshd。

配置文件里面最重要的字段是ExecStart。

ExecStart字段:定義啟動進程時執行的命令。

上面的例子中,啟動sshd,執行的命令是/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS,其中的變量$OPTIONS就來自EnvironmentFile字段指定的環境參數文件。

與之作用相似的,還有如下這些字段。

  • ExecReload字段:重啟服務時執行的命令
  • ExecStop字段:停止服務時執行的命令
  • ExecStartPre字段:啟動服務之前執行的命令
  • ExecStartPost字段:啟動服務之后執行的命令
  • ExecStopPost字段:停止服務之后執行的命令

請看下面的例子。

[Service]
ExecStart=/bin/echo execstart1
ExecStart=
ExecStart=/bin/echo execstart2
ExecStartPost=/bin/echo post1
ExecStartPost=/bin/echo post2

上面這個配置文件,第二行ExecStart設為空值,等于取消了第一行的設置,運行結果如下。

execstart2
post1
post2

所有的啟動設置之前,都可以加上一個連詞號(-),表示"抑制錯誤",即發生錯誤的時候,不影響其他命令的執行。比如,EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/sshd(注意等號后面的那個連詞號),就表示即使/etc/sysconfig/sshd文件不存在,也不會拋出錯誤。

6.2 啟動類型

Type字段定義啟動類型。它可以設置的值如下。

  • simple(默認值):ExecStart字段啟動的進程為主進程
  • forking:ExecStart字段將以fork()方式啟動,此時父進程將會退出,子進程將成為主進程
  • oneshot:類似于simple,但只執行一次,Systemd 會等它執行完,才啟動其他服務
  • dbus:類似于simple,但會等待 D-Bus 信號后啟動
  • notify:類似于simple,啟動結束后會發出通知信號,然后 Systemd 再啟動其他服務
  • idle:類似于simple,但是要等到其他任務都執行完,才會啟動該服務。一種使用場合是為讓該服務的輸出,不與其他服務的輸出相混合

下面是一個oneshot的例子,筆記本電腦啟動時,要把觸摸板關掉,配置文件可以這樣寫。

[Unit]
Description=Switch-off Touchpad

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/touchpad-off

[Install]
WantedBy=multi-user.target

上面的配置文件,啟動類型設為oneshot,就表明這個服務只要運行一次就夠了,不需要長期運行。

如果關閉以后,將來某個時候還想打開,配置文件修改如下。

[Unit]
Description=Switch-off Touchpad

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/touchpad-off start
ExecStop=/usr/bin/touchpad-off stop
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=multi-user.target

上面配置文件中,RemainAfterExit字段設為yes,表示進程退出以后,服務仍然保持執行。這樣的話,一旦使用systemctl stop命令停止服務,ExecStop指定的命令就會執行,從而重新開啟觸摸板。

6.3 重啟行為

Service區塊有一些字段,定義了重啟行為。

KillMode字段:定義 Systemd 如何停止 sshd 服務。

上面這個例子中,將KillMode設為process,表示只停止主進程,不停止任何sshd 子進程,即子進程打開的 SSH session 仍然保持連接。這個設置不太常見,但對 sshd 很重要,否則你停止服務的時候,會連自己打開的 SSH session 一起殺掉。

KillMode字段可以設置的值如下。

  • control-group(默認值):當前控制組里面的所有子進程,都會被殺掉
  • process:只殺主進程
  • mixed:主進程將收到 SIGTERM 信號,子進程收到 SIGKILL 信號
  • none:沒有進程會被殺掉,只是執行服務的 stop 命令。

接下來是Restart字段。

Restart字段:定義了 sshd 退出后,Systemd 的重啟方式。

上面的例子中,Restart設為on-failure,表示任何意外的失敗,就將重啟sshd。如果 sshd 正常停止(比如執行systemctl stop命令),它就不會重啟。

Restart字段可以設置的值如下。

  • no(默認值):退出后不會重啟
  • on-success:只有正常退出時(退出狀態碼為0),才會重啟
  • on-failure:非正常退出時(退出狀態碼非0),包括被信號終止和超時,才會重啟
  • on-abnormal:只有被信號終止和超時,才會重啟
  • on-abort:只有在收到沒有捕捉到的信號終止時,才會重啟
  • on-watchdog:超時退出,才會重啟
  • always:不管是什么退出原因,總是重啟

對于守護進程,推薦設為on-failure。對于那些允許發生錯誤退出的服務,可以設為on-abnormal。

最后是RestartSec字段。

RestartSec字段:表示 Systemd 重啟服務之前,需要等待的秒數。上面的例子設為等待42秒。

七、[Install] 區塊

Install區塊,定義如何安裝這個配置文件,即怎樣做到開機啟動。

WantedBy字段:表示該服務所在的 Target。

Target的含義是服務組,表示一組服務。WantedBy=multi-user.target指的是,sshd 所在的 Target 是multi-user.target。

這個設置非常重要,因為執行systemctl enable sshd.service命令時,sshd.service的一個符號鏈接,就會放在/etc/systemd/system目錄下面的multi-user.target.wants子目錄之中。

Systemd 有默認的啟動 Target。

$ systemctl get-default
multi-user.target

上面的結果表示,默認的啟動 Target 是multi-user.target。在這個組里的所有服務,都將開機啟動。這就是為什么systemctl enable命令能設置開機啟動的原因。

使用 Target 的時候,systemctl list-dependencies命令和systemctl isolate命令也很有用。

# 查看 multi-user.target 包含的所有服務
$ systemctl list-dependencies multi-user.target

# 切換到另一個 target
# shutdown.target 就是關機狀態
$ sudo systemctl isolate shutdown.target

一般來說,常用的 Target 有兩個:一個是multi-user.target,表示多用戶命令行狀態;另一個是graphical.target,表示圖形用戶狀態,它依賴于multi-user.target。官方文檔有一張非常清晰的 Target 依賴關系圖

八、Target 的配置文件

Target 也有自己的配置文件。

$ systemctl cat multi-user.target

[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 配置文件里面沒有啟動命令。

上面輸出結果中,主要字段含義如下。

Requires字段:要求basic.target一起運行。

Conflicts字段:沖突字段。如果rescue.service或rescue.target正在運行,multi-user.target就不能運行,反之亦然。

After:表示multi-user.target在basic.target 、 rescue.service、 rescue.target之后啟動,如果它們有啟動的話。

AllowIsolate:允許使用systemctl isolate命令切換到multi-user.target。

九、修改配置文件后重啟

修改配置文件以后,需要重新加載配置文件,然后重新啟動相關服務。

# 重新加載配置文件
$ sudo systemctl daemon-reload

# 重啟相關服務
$ sudo systemctl restart foobar

(完)

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