Systemd 简介

Systemd 是一系列工具的集合，其作用也远远不仅是启动操作系统，它还接管了后台服务、结束、状态查询，以及日志归档、设备管理、电源管理、定时任务等许多职责，并支持通过特定事件（如插入特定 USB 设备）和特定端口数据触发的 On-demand（按需）任务。

Systemd 的后台服务还有一个特殊的身份——它是系统中 PID 值为 1 的进程。

Systemd 提供了 服务按需启动 的能力，使得特定的服务只有在真定被请求时才启动。

在 SysV-init 时代，将每个服务项目编号依次执行启动脚本。Ubuntu 的 Upstart 解决了没有直接依赖的启动之间的并行启动。而 Systemd 通过 Socket 缓存、DBus 缓存和建立临时挂载点等方法进一步解决了启动进程之间的依赖，做到了所有系统服务并发启动。对于用户自定义的服务，Systemd 允许配置其启动依赖项目，从而确保服务按必要的顺序运行。

在 Systemd 之间的主流应用管理服务都是使用 进程树 来跟踪应用的继承关系的，而进程的父子关系很容易通过 两次 fork 的方法脱离。

而 Systemd 则提供通过 CGroup 跟踪进程关系，引补了这个缺漏。通过 CGroup 不仅能够实现服务之间访问隔离，限制特定应用程序对系统资源的访问配额，还能更精确地管理服务的生命周期。

Systemd 是一系列工具的集合， 包括了一个专用的系统日志管理服务：Journald。这个服务的设计初衷是克服现有 Syslog 服务的日志内容易伪造和日志格式不统一等缺点，Journald 用 二进制格式 保存所有的日志信息，因而日志内容很难被手工伪造。Journald 还提供了一个 journalctl 命令来查看日志信息，这样就使得不同服务输出的日志具有相同的排版格式， 便于数据的二次处理。

Systemd 架构

Systemd 可以管理所有系统资源，不同的资源统称为 Unit（单位）。

在 Systemd 的生态圈中，Unit 文件统一了过去各种不同系统资源配置格式，例如服务的启/停、定时任务、设备自动挂载、网络配置、虚拟内存配置等。而 Systemd 通过不同的文件后缀来区分这些配置文件。

Unit 文件按照 Systemd 约定，应该被放置指定的三个系统目录之一中。这三个目录是有优先级的，如下所示，越靠上的优先级越高。因此，在三个目录中有同名文件的时候，只有优先级最高的目录里的那个文件会被使用。

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。

Unit 是 Systemd 管理系统资源的基本单元，可以认为每个系统资源就是一个 Unit，并使用一个 Unit 文件定义。在 Unit 文件中需要包含相应服务的描述、属性以及需要运行的命令。

Target 是 Systemd 中用于指定系统资源启动组的方式，相当于 SysV-init 中的运行级别。

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。

Unit 文件结构

如下所示，Systemd 服务的 Unit 文件可以分为三个配置区段：

Unit 段

Install 段

这部分配置的目标模块通常是特定运行目标的 .target 文件，用来使得服务在系统启动时自动运行。这个区段可以包含三种启动约束：

通过 systemctl list-units --type=target 命令可以获取当前正在使用的运行目标

Service 段

用来 Service 的配置，只有 Service 类型的 Unit 才有这个区块。它的主要字段分为服务生命周期和服务上下文配置两个方面。

注意：如果在 ExecStart、ExecStop 等属性中使用了 Linux 命令，则必须要写出完整的绝对路径。对于 ExecStartPre 和 ExecStartPost 辅助命令，若前面有个 “-” 符号，表示忽略这些命令的出错。因为有些 “辅助” 命令本来就不一定成功，比如尝试清空一个文件，但文件可能不存在。

Unit 文件占位符和模板

Unit 文件占位符

在 Unit 文件中，有时会需要使用到一些与运行环境有关的信息，例如节点 ID、运行服务的用户等。这些信息可以使用占位符来表示，然后在实际运行被动态地替换实际的值。

Unit 模板

在现实中，往往有一些应用需要被复制多份运行。例如，用于同一个负载均衡器分流的多个服务实例，或者为每个 SSH 连接建立一个独立的 sshd 服务进程。

Unit 模板文件的写法与普通的服务 Unit 文件基本相同，不过 Unit 模板的文件名是以 @ 符号结尾的。通过模板启动服务实例时，需要在其文件名的 @ 字符后面附加一个参数字符串。

在服务启动时需要在 @ 后面放置一个用于区分服务实例的附加字符参数，通常这个参数用于监控的端口号或控制台 TTY 编译号。

Systemd 在运行服务时，总是会先尝试找到一个完整匹配的 Unit 文件，如果没有找到，才会尝试选择匹配模板。例如上面的命令，System 首先会在约定的目录下寻找名为 apache@8080.service 的文件，如果没有找到，而文件名中包含 @ 字符，它就会尝试去掉后缀参数匹配模板文件。对于 apache@8080.service，systemd 会找到 apache@.service 模板文件，并通过这个模板文件将服务实例化。

Systemctl 命令

Unit 管理

服务的生命周期

当一个新的 Unit 文件被放入 /etc/systemd/system/ 或 /usr/lib/systemd/system/ 目录中时，它是不会被自识识别的。

Target 管理

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。

在传统的 SysV-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。

日志管理

Systemd 通过其标准日志服务 Journald 提供的配套程序 journalctl 将其管理的所有后台进程打印到 std:out（即控制台）的输出重定向到了日志文件。

Systemd 的日志文件是二进制格式的，必须使用 Journald 提供的 journalctl 来查看，默认不带任何参数时会输出系统和所有后台进程的混合日志。

默认日志最大限制为所在文件系统容量的 10%，可以修改 /etc/systemd/journald.conf 中的 SystemMaxUse 来指定该最大限制。

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