Linux系统—利用systemd管控系统以及服务详解(十四)

本文为Ubuntu Linux操作系统- 第十四弹~~
新的一周开始了，时间过得真快，这星期就要冬至啦！！
今天继续Linux系统高级管理板块，主要讲述使用systemd管控系统和服务~
上期回顾：“Linux系统—进程管理详解”
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systemd与系统初始化

SysVinit初始化方式

• Unix和类Unix操作系统中使用的传统初始化系统
• 主要功能是管理和控制系统启动和关闭过程中的各种服务。
• SysVinit使用运行级别(Runlevel)来定义系统的不同状态。
• SysVinit利用/etc/inittab文件配置文件，该文件定义了系统的默认运行级别以及其他初始化任务。

优点：

sysVinit 初始化方式原理简单，易于理解； 可以依靠Shell脚本控制服务启动，服务脚本编写比较容易

缺点：

sysVinit启动是线性、顺序的，启动过程比较慢

Upstart初始化方式

• Upstart是一种事件驱动的初始化系统，最初由Ubuntu开发，用来替代传统的SysVinit
• Upstart系统是并行启动服务的机制，并根据系统事件动态地启动或停止服务
• Job(工作): Upstart中，Job是一个工作单元，负责完成特定任务
  Job具体分为三种类型：

Task Job：执行后会在一定时间内完成的任务。
Service Job：作为后台服务运行的进程。
Abstract Job：用于内部机制，不直接与用户交互。

• Event(事件): 事件是Upstart中触发Job执行的关键
• 配置文件位于/etc/init/目录下，文件扩展名为.conf,这些文件定义了Job的行为、依赖关系以及触发事件等

工作流程

系统启动时，Upstart会发送一系列事件，这些事件触发相应的Job执行。每个Job在执行过程中可能会触发其他事件，从而形成一种事件驱动的初始化流程

特点

• 所有服务和任务都是由事件驱动的，Upstart是并行的。
• 可充分利用计算机多核的特点，大大减少启动所需的时间，提高系统启动速度。
• Ubuntu从6.10版开始支持Upstart方式，同时也使用SysVinit
• UpStart主要实现了服务的即插即用。

systemd初始化方式

• 与 Upstart一样，也是并行启动服务的机制
• systemd系统初始化使用systemd取代init，作为系统第一个进程。
• 不通过init脚本来启动服务，而是采用一种并行启动服务的机制

特点

• 使用单元文件替换之前的初始化脚本。
• 利用启动目标（Target）替代运行级别。
• systemd使用类似缓冲池的办法解决服务之间的依赖性；提高了并行启动能力，极大地缩短了系统启动时间。
• systemd与sysVinit兼容，支持并行化任务，按需启动守护进程。
• Ubuntu从15.04版开始支持systemd

systemd 主要概念和术语

核心概念

单元（unit）

启动目标（Target）和运行级别（Runlevel）

依赖关系

指在单元文件中使用关键字来描述单元之间的依赖关系

systemd事务

• systemd能保证事务完整性，旨在保证多个依赖的单元之间没有循环引用。

• systemd将单元之间的依赖关系分为两种：required（强依赖）和wants（弱依赖）

systemd单元文件

单元文件与启动目标

• 传统的方案：服务启动脚本对应运行级别
• systemd的方案：单元文件对应启动目标
• 将基本的单元文件存放在/usr/lib/systemd/system/目录下，不同的启动目标要装载的服务等单元的配置文件则以软链接方式映射到/etc/systemd/system/目录下对应的启动目标子目录下，如multi-user.target装载的单元的配置文件链接到/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/目录下。
• 在/etc/systemd/system目录下有多个*.wants子目录，放在该子目录下的单元文件等同于在[Unit]节中的Wants字段，也就是该单元启动时还需启动这些单元

单元文件格式

[Unit]
Description=CUPS Scheduler 
Documentation=man:cupsd(8)
[Service]
ExecStart=/usr/sbin/cupsd -I 
Type=simple 
Restart=always
[Install]
Also=cups.socket cups.path 
WantedBy=printer.target

编辑单元文件

步骤：

1. 在/etc/systemd/system/目录创建单元文件。
2. 修改该文件权限，确保只能被root用户编辑。
3. 在该文件中添加以下配置信息。

[Unit]
Description=The Apache HTTP Server
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target
[Service]
Type=forking
Environment=APACHE_STARTED_BY_SYSTEMD=true 
ExecStart=/usr/local/apache2/bin/apachectl start 
ExecStop=/usr/local/apache2/bin/apachectl stop
ExecReload=/usr/local/apache2/bin/apachectl graceful 
PrivateTmp=true 
Restart=on-abort
[Install]
WantedBy=multi-user.target

4. 通知systemd该单元已添加，并开启该服务。

target单元文件

• 启动目标使用target单元文件描述，target单位文件扩展名是.target。
• target单元文件的唯一目的是将其他systemd单元文件通过一连串的依赖关系组织在一起。
• 下面以graphical.target单元文件举例

graphical.target单元用于启动一个图形会话，systemd会启动类似于GNOME显示管理（gdm.service）、账户服务（accounts-daemon）这样的服务，并且会激活multi-user.target单元。
而 multi-user.target又会激活basic.target，basic.target又会激活sysinit.target，从而嵌套组合了多个目标，完成复杂的启动管理。

systemctl命令

• systemd最主要的命令行工具是systemctl
• 负责控制systemd系统和服务管理器

systemctl 语法

systemctl [选项...] 命令 [单元文件名...]

• 不带任何选项和参数运行systemctl命令将列出系统已启动（装载）的所有单元
• 执行不带参数的systemctl status命令将显示系统当前状态
• systemctl命令的部分选项提供有长格式和短格式，如--all和-a
• systemd还可以控制远程系统，管理远程系统主要是通过SSH协议

systemd单元管理

单元活动状态

高级表示形式:

• active（活动的）：表示正在运行
• inactive（不活动的）：表示没有运行
• failed（失败的）：表示运行不成功

低级表示形式:

• running：表示一次或多次持续地运行
• exited：表示成功完成一次性配置，仅运行一次就正常结束，目前已没有该进程运行
• waiting：表示正在运行中，不过还需再等待其他事件才能继续处理
• dead：表示没有运行
• failed：表示运行失败
• mounted：表示成功挂载（文件系统）
• plugged：表示已接入（设备）

查看单元

列出所有已装载（Loaded）的单元

systemctl list-units

• 加上选项 --all 列出所有单元，包括没有找到配置文件的或者运行失败的。
• 加上选项 --failed列出所有运行失败的单元。
• 加上选项--state列出特定状态的单元
• 加上选项--type列出特定类型的单元。

查看单元的状态

systemctl status 
# 不带参数的将显示系统当前状态
systemctl status  [单元文件名...]
#该命令将查看特定单元的状态

单元状态转换操作

start：启动单元使之运行。
stop：停止单元运行。
restart：重新启动单元使之运行。
reload：重载单元的配置文件而不重启单元。
try-restart：如果单元正在运行就重启单元。
reload-or-restart：如有可能重载单元的配置文件，否则，重启单元。
reload-or-try-restart：如有可能重载单元的配置文件，否则，若正在运行则重启单元。
kill：杀死单元，以结束单元的运行进程

列出单元文件（可用单元）

• systemctl list-unit-files 列出系统中所有已安装的单元文件，即所有可用的单元。
• 加上选项--type或 -t 列出特定类型的可用单元。

查看单元文件状态

• systemctl status 显示特定单元的状态时会显示对应的单元文件的状态。
• systemctl is-enabled 专门用于检查指定的单元文件是否允许开机自动启动

单元文件状态转换操作

enable为单元文件建立启动连接，设置单元开机自动启动
disable删除单元文件的启动连接，设置单元开机不自动启动
mask将单元文件连接到/dev/null，禁止设置单元开机自动启动。
unmask允许设置单元开机自动启动

管理单元依赖关系

列出指定单元的所有依赖

systemctl list-dependencies  [单元文件名...]

单元文件的状态

enabled：已建立启动连接，将随系统启动而启动，即开机时自动启动。
disabled：没建立启动连接，即开机时不会自动启动
static： 该单元文件没有[Install]部分（无法执行），只能作为其他单元文件的依赖
masked：该单元文件被禁止建立启动连接，无论如何都不能启动
generated：该单元文件是由单元生成器动态生成的。

编辑单元文件

• systemctl提供专门的命令edit 来打开文本编辑器编辑指定的单元文件
• 修改配置文件要让systemd重新装载配置文件

systemctl daemon-reload

• 重新启动，使修改生效

 systemctl restart 单元文件

systemd管理Linux服务

命令大全

• 启动服务

systemctl  start  服务名.service

• 停止服务

systemctl  stop  服务名.service

• 重启服务

systemctl  restart  服务名.service

• 查看服务运行状态

systemctl  status  服务名.service

• 重载服务的配置文件而不重启服务

systemctl  reload  服务名.service

• 条件式重启服务

systemctl  tryrestart  服务名.service

• 重载或重启服务

systemctl  reload-or-restart 服务名.service

• 重载或条件式重启

systemctl  reload-or-try-restart 服务名.service

• 查看服务是否激活（正在运行）

systemctl is-active 服务名.service

• 查看服务启动是否失败

systemctl is- failed 服务名.service

• 杀死服务

systemctl kill 服务名.service

• 查看所有可用的服务

systemctl list-unit-files --type=service 

• 查看某服务是否能够开机自启动

systemctl is-enabled 服务名.service

• 设置服务开机自动启动

systemctl enable 服务名.service

• 禁止服务开机自动启动

systemctl disable 服务名.service

• 禁止某服务设定为开机自启

systemctl mask 服务名.service

• 取消禁止某服务设定为开机自启

systemctl unmask 服务名.service

• 加入自定义服务
  步骤：

1. 创建相应的单元文件
2. 运行命令systemctl daemon-reload

• 删除服务
  步骤：

1. 运行命令 systemctl stop 服务名.service
2. 删除相应的单元文件

创建自定义服务

服务单元文件的重点是[Service] 节，常用的指令有

Type：配置单元进程启动时的类型，影响执行和关联选项的功能。
ExecStart：指定启动单元的命令或者脚本，ExecStartPre和ExecStartPost节指定在ExecStart之前或者之后用户自定义执行的脚本
ExecStop：指定单元停止时执行的命令或者脚本。
ExecReload：指定单元重新装载是执行的命令或者脚本。
Restart：若设置为always，服务重启时进程会退出，会通过systemctl命令执行清除并重启的操作。
RemainAfterExit：若设置为true，服务会被认为是在活动状态

Linux系统启动过程

BIOS启动—> 启动引导加载程序 —>装载内核—>系统初始化

检测和分析systemd启动过程

• 查看启动耗时，也就是内核空间和用户空间启动时所花的时间

systemd-analyze time

• 查看正在运行的每个单元的启动耗时，并按照时长排序

systemd-analyze blame

检查所有系统单元是否有语法错误

systemd-analyze verify

分析启动时的关键链，查看严重消耗时间的单元列表

systemd-analyze critical-chain

管理启动目标

• 查看当前的启动目标
• 切换到不同的目标

  systemctl isolate  目标名.target

• 管理默认启动目标
• 进入系统救援模式和紧急模式。

  sudo systemctl rescuesudo systemctl emergency

Ubuntu Linux板块的Linux系统的高级管理内容今天先讲到这里~~~
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这周继续努力搬砖，明天见，各位大佬！！😄