Systemd 入门教程：命令篇

我就是我 2023-02-18 08:02 3阅读 0赞

[http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-commands.html][http_www.ruanyifeng.com_blog_2016_03_systemd-tutorial-commands.html]

Systemd 是 Linux 系统工具，用来启动[守护进程][Link 1]，已成为大多数发行版的标准配置。

本文介绍它的基本用法，分为上下两篇。今天介绍它的主要命令，[下一篇][Link 2]介绍如何用于实战。

![aHR0cDovL3d3dy5ydWFueWlmZW5nLmNvbS9ibG9naW1nL2Fzc2V0LzIwMTYvYmcyMDE2MDMwNzAxLmdpZg][]

## 一、由来 ##

历史上，[Linux 的启动][Linux]一直采用[`init`][init]进程。

下面的命令用来启动服务。

>     $ sudo /etc/init.d/apache2 start
>     # 或者
>     $ service apache2 start

这种方法有两个缺点。

一是启动时间长。`init`进程是串行启动，只有前一个进程启动完，才会启动下一个进程。

二是启动脚本复杂。`init`进程只是执行启动脚本，不管其他事情。脚本需要自己处理各种情况，这往往使得脚本变得很长。

## 二、Systemd 概述 ##

Systemd 就是为了解决这些问题而诞生的。它的设计目标是，为系统的启动和管理提供一套完整的解决方案。

根据 Linux 惯例，字母`d`是守护进程（daemon）的缩写。 Systemd 这个名字的含义，就是它要守护整个系统。

![format_png][]

（上图为 Systemd 作者 [Lennart Poettering][]）

使用了 Systemd，就不需要再用`init`了。Systemd 取代了`initd`，成为系统的第一个进程（PID 等于 1），其他进程都是它的子进程。

>     $ systemctl --version

上面的命令查看 Systemd 的版本。

Systemd 的优点是功能强大，使用方便，缺点是体系庞大，非常复杂。事实上，现在还有很多人反对使用 Systemd，理由就是它过于复杂，与操作系统的其他部分强耦合，违反"keep simple, keep stupid"的[Unix 哲学][Unix]。

![format_png 1][]

（上图为 Systemd 架构图）

## 三、系统管理 ##

Systemd 并不是一个命令，而是一组命令，涉及到系统管理的方方面面。

### 3.1 systemctl ###

`systemctl`是 Systemd 的主命令，用于管理系统。

>     # 重启系统
>     $ sudo systemctl reboot
>     
>     # 关闭系统，切断电源
>     $ sudo systemctl poweroff
>     
>     # CPU停止工作
>     $ sudo systemctl halt
>     
>     # 暂停系统
>     $ sudo systemctl suspend
>     
>     # 让系统进入冬眠状态
>     $ sudo systemctl hibernate
>     
>     # 让系统进入交互式休眠状态
>     $ sudo systemctl hybrid-sleep
>     
>     # 启动进入救援状态（单用户状态）
>     $ sudo systemctl rescue

### 3.2 systemd-analyze ###

`systemd-analyze`命令用于查看启动耗时。

>     # 查看启动耗时
>     $ systemd-analyze                                                                                       
>     
>     # 查看每个服务的启动耗时
>     $ systemd-analyze blame
>     
>     # 显示瀑布状的启动过程流
>     $ systemd-analyze critical-chain
>     
>     # 显示指定服务的启动流
>     $ systemd-analyze critical-chain atd.service

### 3.3 hostnamectl ###

`hostnamectl`命令用于查看当前主机的信息。

>     # 显示当前主机的信息
>     $ hostnamectl
>     
>     # 设置主机名。
>     $ sudo hostnamectl set-hostname rhel7

### 3.4 localectl ###

`localectl`命令用于查看本地化设置。

>     # 查看本地化设置
>     $ localectl
>     
>     # 设置本地化参数。
>     $ sudo localectl set-locale LANG=en_GB.utf8
>     $ sudo localectl set-keymap en_GB

### 3.5 timedatectl ###

`timedatectl`命令用于查看当前时区设置。

>     # 查看当前时区设置
>     $ timedatectl
>     
>     # 显示所有可用的时区
>     $ timedatectl list-timezones                                                                                   
>     
>     # 设置当前时区
>     $ sudo timedatectl set-timezone America/New_York
>     $ sudo timedatectl set-time YYYY-MM-DD
>     $ sudo timedatectl set-time HH:MM:SS

### 3.6 loginctl ###

`loginctl`命令用于查看当前登录的用户。

>     # 列出当前session
>     $ loginctl list-sessions
>     
>     # 列出当前登录用户
>     $ loginctl list-users
>     
>     # 列出显示指定用户的信息
>     $ loginctl show-user ruanyf

## 四、Unit ##

### 4.1 含义 ###

Systemd 可以管理所有系统资源。不同的资源统称为 Unit（单位）。

Unit 一共分成12种。

>  *  Service unit：系统服务
>  *  Target unit：多个 Unit 构成的一个组
>  *  Device Unit：硬件设备
>  *  Mount Unit：文件系统的挂载点
>  *  Automount Unit：自动挂载点
>  *  Path Unit：文件或路径
>  *  Scope Unit：不是由 Systemd 启动的外部进程
>  *  Slice Unit：进程组
>  *  Snapshot Unit：Systemd 快照，可以切回某个快照
>  *  Socket Unit：进程间通信的 socket
>  *  Swap Unit：swap 文件
>  *  Timer Unit：定时器

`systemctl list-units`命令可以查看当前系统的所有 Unit 。

>     # 列出正在运行的 Unit
>     $ systemctl list-units
>     
>     # 列出所有Unit，包括没有找到配置文件的或者启动失败的
>     $ systemctl list-units --all
>     
>     # 列出所有没有运行的 Unit
>     $ systemctl list-units --all --state=inactive
>     
>     # 列出所有加载失败的 Unit
>     $ systemctl list-units --failed
>     
>     # 列出所有正在运行的、类型为 service 的 Unit
>     $ systemctl list-units --type=service

### 4.2 Unit 的状态 ###

`systemctl status`命令用于查看系统状态和单个 Unit 的状态。

>     # 显示系统状态
>     $ systemctl status
>     
>     # 显示单个 Unit 的状态
>     $ sysystemctl status bluetooth.service
>     
>     # 显示远程主机的某个 Unit 的状态
>     $ systemctl -H root@rhel7.example.com status httpd.service

除了`status`命令，`systemctl`还提供了三个查询状态的简单方法，主要供脚本内部的判断语句使用。

>     # 显示某个 Unit 是否正在运行
>     $ systemctl is-active application.service
>     
>     # 显示某个 Unit 是否处于启动失败状态
>     $ systemctl is-failed application.service
>     
>     # 显示某个 Unit 服务是否建立了启动链接
>     $ systemctl is-enabled application.service

### 4.3 Unit 管理 ###

对于用户来说，最常用的是下面这些命令，用于启动和停止 Unit（主要是 service）。

>     # 立即启动一个服务
>     $ sudo systemctl start apache.service
>     
>     # 立即停止一个服务
>     $ sudo systemctl stop apache.service
>     
>     # 重启一个服务
>     $ sudo systemctl restart apache.service
>     
>     # 杀死一个服务的所有子进程
>     $ sudo systemctl kill apache.service
>     
>     # 重新加载一个服务的配置文件
>     $ sudo systemctl reload apache.service
>     
>     # 重载所有修改过的配置文件
>     $ sudo systemctl daemon-reload
>     
>     # 显示某个 Unit 的所有底层参数
>     $ systemctl show httpd.service
>     
>     # 显示某个 Unit 的指定属性的值
>     $ systemctl show -p CPUShares httpd.service
>     
>     # 设置某个 Unit 的指定属性
>     $ sudo systemctl set-property httpd.service CPUShares=500

### 4.4 依赖关系 ###

Unit 之间存在依赖关系：A 依赖于 B，就意味着 Systemd 在启动 A 的时候，同时会去启动 B。

`systemctl list-dependencies`命令列出一个 Unit 的所有依赖。

>     $ systemctl list-dependencies nginx.service

上面命令的输出结果之中，有些依赖是 Target 类型（详见下文），默认不会展开显示。如果要展开 Target，就需要使用`--all`参数。

>     $ systemctl list-dependencies --all nginx.service

## 五、Unit 的配置文件 ##

### 5.1 概述 ###

每一个 Unit 都有一个配置文件，告诉 Systemd 怎么启动这个 Unit 。

Systemd 默认从目录`/etc/systemd/system/`读取配置文件。但是，里面存放的大部分文件都是符号链接，指向目录`/usr/lib/systemd/system/`，真正的配置文件存放在那个目录。

`systemctl enable`命令用于在上面两个目录之间，建立符号链接关系。

>     $ sudo systemctl enable clamd@scan.service
>     # 等同于
>     $ sudo ln -s '/usr/lib/systemd/system/clamd@scan.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/clamd@scan.service'

如果配置文件里面设置了开机启动，`systemctl enable`命令相当于激活开机启动。

与之对应的，`systemctl disable`命令用于在两个目录之间，撤销符号链接关系，相当于撤销开机启动。

>     $ sudo systemctl disable clamd@scan.service

配置文件的后缀名，就是该 Unit 的种类，比如`sshd.socket`。如果省略，Systemd 默认后缀名为`.service`，所以`sshd`会被理解成`sshd.service`。

### 5.2 配置文件的状态 ###

`systemctl list-unit-files`命令用于列出所有配置文件。

>     # 列出所有配置文件
>     $ systemctl list-unit-files
>     
>     # 列出指定类型的配置文件
>     $ systemctl list-unit-files --type=service

这个命令会输出一个列表。

>     $ systemctl list-unit-files
>     
>     UNIT FILE              STATE
>     chronyd.service        enabled
>     clamd@.service         static
>     clamd@scan.service     disabled

这个列表显示每个配置文件的状态，一共有四种。

>  *  enabled：已建立启动链接
>  *  disabled：没建立启动链接
>  *  static：该配置文件没有`[Install]`部分（无法执行），只能作为其他配置文件的依赖
>  *  masked：该配置文件被禁止建立启动链接

注意，从配置文件的状态无法看出，该 Unit 是否正在运行。这必须执行前面提到的`systemctl status`命令。

>     $ systemctl status bluetooth.service

一旦修改配置文件，就要让 SystemD 重新加载配置文件，然后重新启动，否则修改不会生效。

>     $ sudo systemctl daemon-reload
>     $ sudo systemctl restart httpd.service

### 5.3 配置文件的格式 ###

配置文件就是普通的文本文件，可以用文本编辑器打开。

`systemctl cat`命令可以查看配置文件的内容。

>     $ systemctl cat atd.service
>     
>     [Unit]
>     Description=ATD daemon
>     
>     [Service]
>     Type=forking
>     ExecStart=/usr/bin/atd
>     
>     [Install]
>     WantedBy=multi-user.target

从上面的输出可以看到，配置文件分成几个区块。每个区块的第一行，是用方括号表示的区别名，比如`[Unit]`。注意，配置文件的区块名和字段名，都是大小写敏感的。

每个区块内部是一些等号连接的键值对。

>     [Section]
>     Directive1=value
>     Directive2=value
>     
>     . . .

注意，键值对的等号两侧不能有空格。

### 5.4 配置文件的区块 ###

`[Unit]`区块通常是配置文件的第一个区块，用来定义 Unit 的元数据，以及配置与其他 Unit 的关系。它的主要字段如下。

>  *  `Description`：简短描述
>  *  `Documentation`：文档地址
>  *  `Requires`：当前 Unit 依赖的其他 Unit，如果它们没有运行，当前 Unit 会启动失败
>  *  `Wants`：与当前 Unit 配合的其他 Unit，如果它们没有运行，当前 Unit 不会启动失败
>  *  `BindsTo`：与`Requires`类似，它指定的 Unit 如果退出，会导致当前 Unit 停止运行
>  *  `Before`：如果该字段指定的 Unit 也要启动，那么必须在当前 Unit 之后启动
>  *  `After`：如果该字段指定的 Unit 也要启动，那么必须在当前 Unit 之前启动
>  *  `Conflicts`：这里指定的 Unit 不能与当前 Unit 同时运行
>  *  `Condition...`：当前 Unit 运行必须满足的条件，否则不会运行
>  *  `Assert...`：当前 Unit 运行必须满足的条件，否则会报启动失败

`[Install]`通常是配置文件的最后一个区块，用来定义如何启动，以及是否开机启动。它的主要字段如下。

>  *  `WantedBy`：它的值是一个或多个 Target，当前 Unit 激活时（enable）符号链接会放入`/etc/systemd/system`目录下面以 Target 名 + `.wants`后缀构成的子目录中
>  *  `RequiredBy`：它的值是一个或多个 Target，当前 Unit 激活时，符号链接会放入`/etc/systemd/system`目录下面以 Target 名 + `.required`后缀构成的子目录中
>  *  `Alias`：当前 Unit 可用于启动的别名
>  *  `Also`：当前 Unit 激活（enable）时，会被同时激活的其他 Unit

`[Service]`区块用来 Service 的配置，只有 Service 类型的 Unit 才有这个区块。它的主要字段如下。

>  *  `Type`：定义启动时的进程行为。它有以下几种值。
>  *  `Type=simple`：默认值，执行`ExecStart`指定的命令，启动主进程
>  *  `Type=forking`：以 fork 方式从父进程创建子进程，创建后父进程会立即退出
>  *  `Type=oneshot`：一次性进程，Systemd 会等当前服务退出，再继续往下执行
>  *  `Type=dbus`：当前服务通过D-Bus启动
>  *  `Type=notify`：当前服务启动完毕，会通知`Systemd`，再继续往下执行
>  *  `Type=idle`：若有其他任务执行完毕，当前服务才会运行
>  *  `ExecStart`：启动当前服务的命令
>  *  `ExecStartPre`：启动当前服务之前执行的命令
>  *  `ExecStartPost`：启动当前服务之后执行的命令
>  *  `ExecReload`：重启当前服务时执行的命令
>  *  `ExecStop`：停止当前服务时执行的命令
>  *  `ExecStopPost`：停止当其服务之后执行的命令
>  *  `RestartSec`：自动重启当前服务间隔的秒数
>  *  `Restart`：定义何种情况 Systemd 会自动重启当前服务，可能的值包括`always`（总是重启）、`on-success`、`on-failure`、`on-abnormal`、`on-abort`、`on-watchdog`
>  *  `TimeoutSec`：定义 Systemd 停止当前服务之前等待的秒数
>  *  `Environment`：指定环境变量

Unit 配置文件的完整字段清单，请参考[官方文档][Link 3]。

## 六、Target ##

启动计算机的时候，需要启动大量的 Unit。如果每一次启动，都要一一写明本次启动需要哪些 Unit，显然非常不方便。Systemd 的解决方案就是 Target。

简单说，Target 就是一个 Unit 组，包含许多相关的 Unit 。启动某个 Target 的时候，Systemd 就会启动里面所有的 Unit。从这个意义上说，Target 这个概念类似于"状态点"，启动某个 Target 就好比启动到某种状态。

传统的`init`启动模式里面，有 RunLevel 的概念，跟 Target 的作用很类似。不同的是，RunLevel 是互斥的，不可能多个 RunLevel 同时启动，但是多个 Target 可以同时启动。

>     # 查看当前系统的所有 Target
>     $ systemctl list-unit-files --type=target
>     
>     # 查看一个 Target 包含的所有 Unit
>     $ systemctl list-dependencies multi-user.target
>     
>     # 查看启动时的默认 Target
>     $ systemctl get-default
>     
>     # 设置启动时的默认 Target
>     $ sudo systemctl set-default multi-user.target
>     
>     # 切换 Target 时，默认不关闭前一个 Target 启动的进程，
>     # systemctl isolate 命令改变这种行为，
>     # 关闭前一个 Target 里面所有不属于后一个 Target 的进程
>     $ sudo systemctl isolate multi-user.target

Target 与 传统 RunLevel 的对应关系如下。

>     Traditional runlevel      New target name     Symbolically linked to...
>     
>     Runlevel 0           |    runlevel0.target -> poweroff.target
>     Runlevel 1           |    runlevel1.target -> rescue.target
>     Runlevel 2           |    runlevel2.target -> multi-user.target
>     Runlevel 3           |    runlevel3.target -> multi-user.target
>     Runlevel 4           |    runlevel4.target -> multi-user.target
>     Runlevel 5           |    runlevel5.target -> graphical.target
>     Runlevel 6           |    runlevel6.target -> reboot.target

它与`init`进程的主要差别如下。

> **（1）默认的 RunLevel**（在`/etc/inittab`文件设置）现在被默认的 Target 取代，位置是`/etc/systemd/system/default.target`，通常符号链接到`graphical.target`（图形界面）或者`multi-user.target`（多用户命令行）。
> 
> **（2）启动脚本的位置**，以前是`/etc/init.d`目录，符号链接到不同的 RunLevel 目录 （比如`/etc/rc3.d`、`/etc/rc5.d`等），现在则存放在`/lib/systemd/system`和`/etc/systemd/system`目录。
> 
> **（3）配置文件的位置**，以前`init`进程的配置文件是`/etc/inittab`，各种服务的配置文件存放在`/etc/sysconfig`目录。现在的配置文件主要存放在`/lib/systemd`目录，在`/etc/systemd`目录里面的修改可以覆盖原始设置。

## 七、日志管理 ##

Systemd 统一管理所有 Unit 的启动日志。带来的好处就是，可以只用`journalctl`一个命令，查看所有日志（内核日志和应用日志）。日志的配置文件是`/etc/systemd/journald.conf`。

`journalctl`功能强大，用法非常多。

>     # 查看所有日志（默认情况下 ，只保存本次启动的日志）
>     $ sudo journalctl
>     
>     # 查看内核日志（不显示应用日志）
>     $ sudo journalctl -k
>     
>     # 查看系统本次启动的日志
>     $ sudo journalctl -b
>     $ sudo journalctl -b -0
>     
>     # 查看上一次启动的日志（需更改设置）
>     $ sudo journalctl -b -1
>     
>     # 查看指定时间的日志
>     $ sudo journalctl --since="2012-10-30 18:17:16"
>     $ sudo journalctl --since "20 min ago"
>     $ sudo journalctl --since yesterday
>     $ sudo journalctl --since "2015-01-10" --until "2015-01-11 03:00"
>     $ sudo journalctl --since 09:00 --until "1 hour ago"
>     
>     # 显示尾部的最新10行日志
>     $ sudo journalctl -n
>     
>     # 显示尾部指定行数的日志
>     $ sudo journalctl -n 20
>     
>     # 实时滚动显示最新日志
>     $ sudo journalctl -f
>     
>     # 查看指定服务的日志
>     $ sudo journalctl /usr/lib/systemd/systemd
>     
>     # 查看指定进程的日志
>     $ sudo journalctl _PID=1
>     
>     # 查看某个路径的脚本的日志
>     $ sudo journalctl /usr/bin/bash
>     
>     # 查看指定用户的日志
>     $ sudo journalctl _UID=33 --since today
>     
>     # 查看某个 Unit 的日志
>     $ sudo journalctl -u nginx.service
>     $ sudo journalctl -u nginx.service --since today
>     
>     # 实时滚动显示某个 Unit 的最新日志
>     $ sudo journalctl -u nginx.service -f
>     
>     # 合并显示多个 Unit 的日志
>     $ journalctl -u nginx.service -u php-fpm.service --since today
>     
>     # 查看指定优先级（及其以上级别）的日志，共有8级
>     # 0: emerg
>     # 1: alert
>     # 2: crit
>     # 3: err
>     # 4: warning
>     # 5: notice
>     # 6: info
>     # 7: debug
>     $ sudo journalctl -p err -b
>     
>     # 日志默认分页输出，--no-pager 改为正常的标准输出
>     $ sudo journalctl --no-pager
>     
>     # 以 JSON 格式（单行）输出
>     $ sudo journalctl -b -u nginx.service -o json
>     
>     # 以 JSON 格式（多行）输出，可读性更好
>     $ sudo journalctl -b -u nginx.serviceqq
>      -o json-pretty
>     
>     # 显示日志占据的硬盘空间
>     $ sudo journalctl --disk-usage
>     
>     # 指定日志文件占据的最大空间
>     $ sudo journalctl --vacuum-size=1G
>     
>     # 指定日志文件保存多久
>     $ sudo journalctl --vacuum-time=1years

[http_www.ruanyifeng.com_blog_2016_03_systemd-tutorial-commands.html]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-commands.html
[Link 1]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/02/linux-daemon.html
[Link 2]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-part-two.html
[aHR0cDovL3d3dy5ydWFueWlmZW5nLmNvbS9ibG9naW1nL2Fzc2V0LzIwMTYvYmcyMDE2MDMwNzAxLmdpZg]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3d3dy5ydWFueWlmZW5nLmNvbS9ibG9naW1nL2Fzc2V0LzIwMTYvYmcyMDE2MDMwNzAxLmdpZg
[Linux]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/08/linux_boot_process.html
[init]: https://en.wikipedia.org/wiki/Init
[format_png]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3d3dy5ydWFueWlmZW5nLmNvbS9ibG9naW1nL2Fzc2V0LzIwMTYvYmcyMDE2MDMwNzAyLmpwZw?x-oss-process=image/format,png
[Lennart Poettering]: https://en.wikipedia.org/wiki/Lennart_Poettering
[Unix]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2009/06/unix_philosophy.html
[format_png 1]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3d3dy5ydWFueWlmZW5nLmNvbS9ibG9naW1nL2Fzc2V0LzIwMTYvYmcyMDE2MDMwNzAzLnBuZw?x-oss-process=image/format,png
[Link 3]: https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/systemd.unit.html