systemd 使用教程

systemd 简介

历史上 Linux 的启动一直采用 init 进程，采用下面的命令启动服务

$ sudo /etc/init.d/apache2 start # 调用方式1
$ service apache2 start # 调用方式2

1. 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，启动时间长。
2. init 进程只执行启动脚本，不管其他事情。脚本需要自己处理各种情况，这往往使得启动脚本复杂。

systemd 解决了这些问题，为系统的启动和管理提供一套完整的解决方案。取代了 initd 成为系统的第一个进程

PID=1

，其他进程都是它的子进程。

根据 Linux 惯例，字母 d 是守护进程（daemon）的缩写。systemd 守护整个系统。

systemd 可以管理所有系统资源，不同的资源统称为 Unit，使用

systemctl status

命令查看系统状态和单个 Unit 的状态。

总共有12种 Unit：服务 (Service Unit)、进程间通信的套接字 (Socket Unit)、硬件设备 (Device Unit)、文件系统挂载点 (Mount Unit)、自动挂载点 (Automount Unit)、 启动目标 (Target Unit)、交换分区或交换文件 (Swap Unit)、文件或路径 (Path Unit)、任务计划 (Timer Unit)、 资源控制组 (Slice Unit)、非systemd启动的外部进程 (Scope Unit)、systemd快照 (Snapshot Unit)。

用户最常用的 systemd 功能

服务的启动与停止

对于用户来说，最常用的是服务的启动与停止，也就是对 Service Unit 的操作。

$ sudo systemctl start apache.service #立即启动一个服务
$ sudo systemctl stop apache.service #立即停止一个服务
$ sudo systemctl restart apache.service #重启一个服务
$ sudo systemctl kill apache.service #杀死一个服务的所有子进程

$ sudo systemctl reload apache.service #重新加载一个服务的配置文件
$ sudo systemctl daemon-reload #重载所有修改过的配置文件
$ systemctl show httpd.service #显示某个 Unit 的所有底层参数
$ systemctl show -p CPUShares httpd.service #显示某个 Unit 的指定属性的值
$ sudo systemctl set-property httpd.service CPUShares=500#设置某个 Unit 的指定属性

Unit 配置文件

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

。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

配置文件分成几个区块，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。

1. [Unit] 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。
2. [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。
3. [Service] 区块用来 Service 的配置，只有 Service 类型的 Unit 才有这个区块。

开机自启配置

每一个 Unit 都有一个配置文件，告诉 systemd 怎么启动这个 Unit。systemd 默认从默认目录

/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这里。

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命令相当于激活开机启动。

$ sudo systemctl enable [email protected]
#等同于
$ sudoln -s '/usr/lib/systemd/system/[email protected]''/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/[email protected]'

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 [email protected]

以 frp 服务配置样例

在 GItHub 上下载的 frp 压缩包中，

systemd

目录下包含单元文件和单元模板文件。这两个文件用哪个配置都是可以的。可以基于这两个文件进行 frps 和 frpc 服务的管理，这里只以 frps 举例，frpc 操作完全一样。

单元配置文件

我们先使用 frps 的单元文件

frps.service

进行管理 frps 服务。先看一下 frps.service 的文件内容 (注释是后期补上去的，源文件没有注释)：

[Unit]Description=Frp Server Service # 服务描述After=network.target # frps 将会在 network.service 启动完毕之后再启动[Service]Type=simple # 不论进程是否启动成功，systemctl start 都执行成功User=nobody # 设置进程在执行时使用的用户Restart=on-failure # on-failure 表示仅在服务进程异常退出时重启RestartSec=5s # 设置在重启服务前暂停多长时间ExecStart=/usr/bin/frps -c /etc/frp/frps.ini # 在启动该服务时需要执行的命令行[Install]WantedBy=multi-user.target # 用于 systemctl enable 时创建软连接

将这个文件拷贝到

/etc/systemd/system/

目录下。并根据配置文件中的

ExecStart=/usr/bin/frps -c /etc/frp/frps.ini

将文件放置到对应的路径下。这个非常重要！ 否则 systemd 无法通过

frps.service

配置文件所给出的路径去执行 frps 服务。

启动 frps 服务

>sudo systemctl start frps.service

查看 frps 服务的状态 (如果服务运行正常，小圆点会是绿色的，Markdown 的代码编辑显示不出来)

>sudo systemctl status frps.service
● frps.service - Frp Server Service
   Loaded: loaded (/etc/systemd/system/frps.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Mon 2022-01-24 22:19:29 CST; 14s ago
 Main PID: 13201(frps)
    Tasks: 6(limit: 4658)
   CGroup: /system.slice/frps.service
           └─13201 /usr/bin/frps -c /etc/frp/frps.ini

Jan 2422:19:29 ecs-curledgoat systemd[1]: Started Frp Server Service.
Jan 2422:19:29 ecs-curledgoat frps[13201]: 2022/01/24 22:19:29 [I][root.go:200] frps uses config file: /etc/frp/frps.ini
Jan 2422:19:29 ecs-curledgoat frps[13201]: 2022/01/24 22:19:29 [I][service.go:192] frps tcp listen on 0.0.0.0:7000
Jan 2422:19:29 ecs-curledgoat frps[13201]: 2022/01/24 22:19:29 [I][root.go:209] frps started successfully

停止 frps：

>sudo systemctl stop frps.service

开启 frps 服务开机自启动：

> systemctl enable frps.service
> Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/frps.service → /etc/systemd/system/frps.service.

禁用 frps 服务开机自启动：

>sudo systemctl disable frps.service
Removed /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/frps.service.

单元模板配置文件

frps 的单元模板文件是

[email protected]

，相比单元文件多了一个

@

符号。我们可以在

@

符号和

.service

文件后缀的中间加入一个参数（这个参数会被用于设置一些替换符，比如

%i

），比如

[email protected]

，这样我们就基于单元模板文件实例化了一个

frps@test

服务。
来看一下

[email protected]

的内容：

[Unit]Description=Frp Server Service
After=network.target

[Service]Type=simple
User=nobody
Restart=on-failure
RestartSec=5s
ExecStart=/usr/bin/frps -c /etc/frp/%i.ini
LimitNOFILE=1048576[Install]WantedBy=multi-user.target

我们可以发现，

ExecStart

中 frps 使用的配置文件的名称使用了替换符

%i

，这个

%i

的值是

@

符号和

.service

文件后缀中间的内容，比如

[email protected]

，那么

%i

就等于

test

，也是说 frps 的配置文件就变成了

/etc/frp/test.ini

，这样就可以根据不同的实例选择不同的配置文件。

同样我们需要先将

[email protected]

文件拷贝到

/etc/systemd/system/

目录下：

>sudocp /path/to/[email protected] /etc/systemd/system/

如果我们需要基于

[email protected]

单元模板文件实例化（启动）一个服务时，比如

[email protected]

，我们只需要执行

systemctl start

命令，这样就会基于单元模板文件实例化一个服务（我们并不需要拥有一个单元文件

/etc/systemd/system/[email protected]

）：

>sudo systemctl start frps@test

查看 frps@test 服务的状态：

>sudo systemctl status frps@test
● [email protected] - Frp Server Service
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/[email protected]; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Sat 2021-06-12 02:02:51 CST; 5s ago
 Main PID: 31171(frps)
   CGroup: /system.slice/system-frps.slice/[email protected]
           └─31171 /usr/bin/frps -c /etc/frp/test.ini

Jun 12 02:02:51 iZwz93g2xezuhc0vzfgsy6Z systemd[1]: Started Frp Server Service.
Jun 12 02:02:51 iZwz93g2xezuhc0vzfgsy6Z frps[31171]: 2021/06/12 02:02:51 [I][root.go:200] frps uses config file: /etc/frp/test.ini
Jun 12 02:02:51 iZwz93g2xezuhc0vzfgsy6Z frps[31171]: 2021/06/12 02:02:51 [I][service.go:192] frps tcp listen on 0.0.0.0:7000
Jun 12 02:02:51 iZwz93g2xezuhc0vzfgsy6Z frps[31171]: 2021/06/12 02:02:51 [I][root.go:209] frps started successfully

停止 frps@test 服务：

>sudo systemctl stop frps@test

开启 frps@test 服务开机自启动（指向的是单元模板文件）：

>sudo systemctl enable frps@test 
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/[email protected] to /usr/lib/systemd/system/[email protected].

禁用 frps@test 服务开机自启动：

>sudo systemctl disable frps@test
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/[email protected].

强大的 systemd 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。

systemctl 用于管理系统，是 systemd 的主命令

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

systemd-analyze 命令用于查看启动耗时

$ 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 atd.service #显示指定服务的启动流

hostnamectl 命令用于查看当前主机的信息

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

localectl 命令用于查看本地化设置

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

timedatectl 命令用于查看当前时区设置

$ timedatectl #查看当前时区设置
$ timedatectl list-timezones #显示所有可用的时区                                                                      #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

loginctl 命令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 ruanyf #列出显示指定用户的信息

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

$ systemctl list-units #列出正在运行的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

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

$ systemctl status #显示系统状态
$ sysystemctl status bluetooth.service #显示单个Unit的状态
$ systemctl -H [email protected] status httpd.service #显示远程主机的某个Unit的状态

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

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

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，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

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

$ 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

UNIT FILE              STATE
chronyd.service        enabled
[email protected]         static
[email protected]     disabled

这个列表显示每个配置文件的状态，一共有四种。

1. enabled：已建立启动链接
2. disabled：没建立启动链接
3. static：该配置文件没有 [Install] 部分，不能执行，只能作为其他配置文件的依赖
4. masked：该配置文件被禁止建立启动链接

# 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