systemd工具介绍

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#ubuntu #linux #docker

于 2022-04-01 17:16:27 首次发布

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本文详细介绍了systemd命令集，涵盖systemctl、systemd-analyze、hostnamectl等实用工具，以及Unit的分类、状态管理和配置文件详解。还涵盖了Target的使用和日志管理，助您深入理解Linux系统管理。

一、背景

systemd是一个专用于Linux操作系统的系统与服务管理器。当作为启动进程（PID=1）运行时，它将作为初始化系统运行，也就是启动并维护各种用户空间的服务。

二、命令

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。

1、systemctl（主命令，用于管理系统）

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

2、systemd-analyze（查看启动耗时）

systemd-analyze：查看启动耗时。
systemd-analyze blame：查看每个服务的启动耗时。
systemd-analyze critical-chain：显示瀑布状的启动过程流。
systemd-analyze critical-chain 单元.service：显示指定服务的启动流。
systemd-analyze plot > startup.svg：应用和服务启动时间火焰图。如：

3、hostnamectl（查看/设置当前主机的信息）

hostnamectl：显示当前主机的信息。
hostnamectl set-hostname 主机名：设置主机名。

4、localectl（查看/设置本地化设置）

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

5、timedatectl（查看/设置当前时区设置）

timedatectl：查看当前时区设置。
timedatectl list-timezones：显示所有可用的时区。
timedatectl set-timezone America/New_York
timedatectl set-time YYYY-MM-DD
timedatectl set-time HH:MM:SS
timedatectl set-ntp 开关[true, false]：开启/关闭ntp（网络时间同步）。

（1）停止时间同步服务

timedatectl set-ntp false
systemctl stop systemd-timesyncd
systemctl disable systemd-timesyncd

（2）永久修改系统时区

ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime

6、loginctl（用于查看当前登录的用户）

loginctl list-sessions：列出当前session。
loginctl list-users：列出当前登录用户。
loginctl show-user root：列出显示指定用户的信息。

三、Unit（单元）

1、分类

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。

命令

systemctl list-units：查看当前系统的所有Unit。
systemctl list-units --all：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 --state=inactive：列出所有没有运行的Unit。
systemctl list-units --failed：列出所有加载失败的Unit。
systemctl list-units --type=service：列出所有正在运行的、类型为service的Unit。

2、状态

systemctl status：显示系统状态。
sysystemctl status 单元.service：显示单个Unit的状态。
systemctl -H root@192.168.1.100 status 单元.service：显示远程主机的某个Unit的状态。
systemctl is-active 单元.service：显示某个Unit是否正在运行。
systemctl is-failed 单元.service：显示某个Unit是否处于启动失败状态。
systemctl is-enabled 单元.service：显示某个Unit是否建立了启动链接。

3、管理

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

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 单元.service：列出一个Unit的所有依赖。

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 单元.service

四、Unit配置文件

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

systemctl enable test.service
等同于
ln -s '/usr/lib/systemd/system/test.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/test.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。

systemctl disable test.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。

2、状态

systemctl list-unit-files：列出所有配置文件。
systemctl list-unit-files --type=service：列出指定类型的配置文件。
systemctl list-unit-files：输出一个列表，列表显示每个配置文件的状态，一共有4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。

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。

systemctl daemon-reload
systemctl restart 单元.service

3、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 单元.service命令可以查看配置文件的内容。例如:

root@jaron:/home# systemctl cat sshd
# /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=control-group
Restart=on-failure
RestartPreventExitStatus=255
Type=notify

[Install]
WantedBy=multi-user.target
Alias=sshd.service
root@jaron:/#

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]。每个区块内部是一些等号连接的键值对。注意： 配置文件的区块名和字段名都是大小写敏感的，键值对的等号两侧不能有空格。

3、区块

完整字段清单。

（1）[Unit]

[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。
DefaultDependencies：是否关闭默认依赖，值为[yes, no]，默认为yes。注意： 当After字段指定为graphical.target（表示等界面系统启动后才启动）时，则本字段需要设置为no才生效。
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。

（2）[Service]

[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。
KillMode：定义systemd如何停止服务，可以设置的值如下。
- control-group：（默认值）当前控制组里面的所有子进程，都会被杀掉。
- process：只杀主进程。
- 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。
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：停止当前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。

（3）[Install]

[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目录下面名称为Target名.wants子目录中，表示程序所在的服务组，默认填default.target。
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目录下面名称为Target名.required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。

五、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。

systemctl list-unit-files --type=target：查看当前系统的所有Target。
systemctl list-dependencies multi-user.target：查看一个Target包含的所有Unit。
systemctl get-default：查看启动时的默认Target。
systemctl set-default multi-user.target：设置启动时的默认Target。
systemctl isolate multi-user.target：关闭前一个Target里面所有不属于后一个Target的进程。

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：

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）。
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。
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。

六、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：查看所有日志（默认情况下，只保存本次启动的日志）。
journalctl -k：查看内核日志（不显示应用日志）。
journalctl -b -0：查看系统本次启动的日志。
journalctl -b -1：查看系统上一次启动的日志。
journalctl --since="2012-10-30 18:17:16"
journalctl --since "20 min ago"
journalctl --since yesterday
journalctl --since "2015-01-10" --until "2015-01-11 03:00"
journalctl --since 09:00 --until "1 hour ago"
查看指定时间的日志。
journalctl -n：显示尾部的最新10行日志。
journalctl -n 行数：显示尾部指定行数的日志。
journalctl -f：实时滚动显示最新日志。
journalctl _PID=1：查看指定进程的日志。
journalctl /usr/bin/bash：查看某个路径的脚本的日志。
journalctl _UID=33 --since today：查看指定用户的日志。
journalctl -u 单元.service
journalctl -u 单元.service --since today
查看某个Unit的日志。
journalctl -u 单元.service -f：实时滚动显示某个Unit的最新日志。
journalctl -u 单元1.service -u 单元2.service --since today：合并显示多个Unit的日志。
journalctl -p err -b：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
journalctl --no-pager：日志默认分页输出，--no-pager改为正常的标准输出。
journalctl -b -u 单元.service -o json：以JSON格式（单行）输出。
journalctl -b -u 单元.serviceqq -o json-pretty：以JSON格式（多行）输出，可读性更好。
journalctl --disk-usage：显示日志占据的硬盘空间。
journalctl --vacuum-size=1G：指定日志文件占据的最大空间。
journalctl --vacuum-time=1years：指定日志文件保存多久。