Linux之(17)系统服务

Author：onceday Date：2022年12月24日

漫漫长路，有多少人对你笑过…

参考文档：

Systemd 入门教程：命令篇 - 阮一峰的网络日志 (ruanyifeng.com)
可能是史上最全面易懂的 Systemd 服务管理教程！( 强烈建议收藏 ) - 腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)

文章目录

- - Linux之(17)系统服务
  - - 1.引言
    - 2. systemctl管理服务
    - - 2.1 mask强制注销服务
      - 2.2 查看系统上所有服务
      - 2.3 target操作命令
      - 2.4 分析服务之间依赖性
      - 2.5 网络服务和端口的对应关系
    - 3. systemctl配置文件
    - - 3.1 service配置文件
      - 3.2 Unit部分参数
      - 3.3 Install部分参数
      - 3.4 Service部分参数
      - 3.5 模板unit文件

1.引言

Unix-like系统，很多功能都是以服务的方式来运行，系统为了某些功能必须要提供一些服务。提供对应service的程序就被称为daemon。

下面是经典的systemd架构图：

在这里插入图片描述

运行服务的进程通常在运行之后，会在在进程名字后面加上一个d(daemon)。例如：

at和cron，其后面daemon名字会取为atd和crond。

目前广泛使用的服务管理机制是systemd，有以下特点：

并行处理所有服务，加速开机流程。让所有的服务可以同时启动。
一经要求就响应的on-demand启动方式。systemd常驻内存，能及时响应启动需求。
服务依赖性的自我检查。会自动启动的当前服务所需的其他服务。
依daemon功能分类。依daemon功能分类。
将多个daemons集合成为一个群组。
向下兼容旧有的init服务脚本。

需要注意以下限制：

如果某个服务启动时管理员自己手动启动，而不是使用systemctl去启动，那么systemd将无法检测到该服务，而无法进一步管理。
systemd启动过程中，无法与管理员通过标准输入传入信息，因此，自行编写systemd的启动设置时，务必要取消交互机制。

systemd将每一个daemon执行脚本都称为一个服务单位(unit)，而每种服务单位根据功能来区分，就可以分类为不同的类型（type)。

基本的类型有如下几种：

系统服务。
数据监听与交换的socket文件服务。
存储系统状态的快照类型。
不同运行级别分类的操作环境。

基本的配置文件放在下面几个目录中：

/usr/lib/systemd/system/，每个服务最主要的启动脚本设置，有点类似以前的/etc/init.d下面的文件。
/run/systemd/system/，系统执行过程中所产生的服务脚本，这些脚本的优先级要比/usr/lib/systemd/system/高。
/etc/systemd/system/，管理员根据主机系统的需求所建立的执行脚本。

/etc/systemd/system/中是操作系统最关注的启动配置，其实际决定那些service启动。

具体的执行脚本内容放在usr/lib/systemd/system/中，通过链接来生效。

root@ubuntu:~# ll /usr/lib/systemd/system
total 1364
drwxr-xr-x 25 root root 36864 Nov 12 21:07  ./
drwxr-xr-x 16 root root 12288 Feb 22  2022  ../
-rw-r--r--  1 root root   741 Nov  9  2021  accounts-daemon.service
-rw-r--r--  1 root root   115 Nov 28  2019  acpid.path
-rw-r--r--  1 root root   261 Nov 28  2019  acpid.service
-rw-r--r--  1 root root   115 Nov 28  2019  acpid.socket
-rw-r--r--  1 root root  1162 Apr 11  2020  apparmor.service
-rw-r--r--  1 root root   212 Dec  5  2019  apport-autoreport.path
-rw-r--r--  1 root root   242 Dec  5  2019  apport-autoreport.service
......

systemd的unit分类实现很简单，按照上面所示，是通过文件后缀名来分类。

扩展名	主要服务功能
.service	一般服务类型(service unit): 主要是系统服务类型，包括服务器本身所需要的本地服务以及网络服务等，最常见服务类型。
.socket	内部程序数据交换的socket服务(socket unit)：主要是IPC(Inter-process communication)的传输信息socket文件(socket file)功能。
.target	执行环境类型(target unit)：其实是一群unit的集合，例如上面表格中谈到的multi-user.target，其本质是一堆服务的集合。
.mount/.automount	文件系统挂载相关的服务(automount unit/mount unit)：例如来自网络的自动挂载、NFS文件系统挂载等与文件系统相关性较高的进程管理。
.path	检测特定文件或目录类型(path unit): 某些服务需要检测某些特定的目录来提供队列服务，例如打印服务，通过检测打印队列目录来启动打印功能。
.timer	循环执行的服务(timer unit)：这个服务有类似anacrontab，由systemd主动提供。
.swap	用于封装一个交换分区或者交换文件，它与mount单元非常类似。
.slice	用于控制特定CGroup内(例如一组service与scope单元)所有进程的总体资源。
.scope	与service单元类似，但是由systemd根据D-bus接口接收到的消息自动的创建。可管理外部创建的进程。
.snapshot	用于表示一个由systemctl snapshot命令创建的systemd units运行状态快照。
.device	对于/dev目录下的设备，主要用于定义设备之间的依赖关系。

2. systemctl管理服务

systemctl的参数是非常多的，输入systemctl --help即可查看。

下面是一些常用的命令systemctl [command] [unit]：

参数	描述
start	立刻启动后面接的unit
stop	立刻关闭后面接的unit
restart	立刻重新启动后面接的unit
reload	不关闭后面接的unit的情况下，重新加载配置文件，让设置生效
enable	设置下次开机时，后面接的unit会被启动
disable	设置下次开机时，后面接的unit不会被启动
status	目的后面接的这个unit的状态。
is-active	目前有没有正在运行中。
is-enable	开机时有没有默认要启用这个unit

可以如下查看某个unit工作的状态：

root@ubuntu:~# systemctl status atd
● atd.service - Deferred execution scheduler
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/atd.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Mon 2022-12-05 23:10:34 CST; 2 weeks 4 days ago
       Docs: man:atd(8)
   Main PID: 687869 (atd)
      Tasks: 1 (limit: 2269)
     Memory: 792.0K
     CGroup: /system.slice/atd.service
             └─687869 /usr/sbin/atd -f
......

第三行的状态有以下的可能性：

active(dead)，当前是关闭的。
active(running)，正有一个或多个进程在系统中运行。
active(exited)，仅执行一次就正常结束的服务，目前并没有任何进程在系统汇总执行。
active(waiting)，正在运行当中，不过还需等待其他的事件发生才能继续运行。
inactive这个服务目前没有运行。

daemon默认状态有如下几种：

enabled：这个daemon将在开机时被运行。
disabled：这个daemon在开机时不会被运行。
static：这个daemon不可以自己启动，不过可能会被其他的enabled的服务来唤醒(依赖属性的服务)。
mask：这个daemon无论如何都无法被启动，因为已经被强制注销。可通过systemctl unmask方式改回默认状态。

下面是一个实际操作的例子：

root@ubuntu:~# systemctl status nginx.service 
● nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Mon 2022-10-17 09:25:54 CST; 2 months 7 days ago
......

root@ubuntu:~# systemctl stop nginx.service 
root@ubuntu:~# systemctl status nginx.service 
● nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: inactive (dead) since Sat 2022-12-24 22:05:26 CST; 2s ago
......
root@ubuntu:~# systemctl disable nginx.service 
Synchronizing state of nginx.service with SysV service script with /lib/systemd/systemd-sysv-install.
Executing: /lib/systemd/systemd-sysv-install disable nginx
Removed /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nginx.service.

可以看到，禁止开机启动，就是从/etc/systemd/system从移除相应的链接文件。

2.1 mask强制注销服务

可以通过systemctl mask xxx.service强制注销服务。

root@ubuntu:~# systemctl mask nginx.service 
Created symlink /etc/systemd/system/nginx.service → /dev/null.

原理就是直接将文件链接到空文件上。

取消注销，使用unmask命令即可：

root@ubuntu:~# systemctl unmask nginx.service 
Removed /etc/systemd/system/nginx.service.
root@ubuntu:~# systemctl status nginx.service 
● nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: inactive (dead)
       Docs: man:nginx(8)

可以看到/etc/systemd/system/路径的优先级比/lib/systemd/system/中要更高。

2.2 查看系统上所有服务

直接使用systemctl就会列出当前系统上的全部unit。常见命令如下：

systemctl list-units，显示当前启动的unit，若加上--all会列未启动的unit。
systemctl list-unit-files，依据usr/lib/systemd/system内的文件，将所有文件列表说明。
--type=TYPE，按unit类型输出，如service/target/socket。

示例如下：

列出所有的service：

root@ubuntu:~# systemctl list-units --type=service --all
  UNIT                      LOAD      ACTIVE   SUB     DESCRIPTION               
  accounts-daemon.service   loaded    active   running Accounts Service   
......

列出所有的target：

root@ubuntu:~# systemctl list-units --type=target --all |cat
  UNIT                 LOAD   ACTIVE   SUB    DESCRIPTION   
  basic.target         loaded active   active Basic System      
  cloud-config.target  loaded active   active Cloud-config availability    
  cloud-init.target    loaded active   active Cloud-init target  
  ......
LOAD   = Reflects whether the unit definition was properly loaded.
ACTIVE = The high-level unit activation state, i.e. generalization of SUB.
SUB    = The low-level unit activation state, values depend on unit type.

33 loaded units listed.
To show all installed unit files use 'systemctl list-unit-files'.

2.3 target操作命令

使用systemctl list-units --type=target --all可以列出所有的target unit。

其中几种常见的是：

graphical.target，命令行加上图形界面，这个项目已经包含了下面的multi-user.target。
multi-user.target，纯命令行模式。
rescue.target，在无法使用root登入的情况下，systemd在启动时会多加一个额外的临时系统。
emergency.target，紧急处理系统的错误，需要root登录，但是无法使用rescue.target时，可以尝试使用这个模式。
shutdown.target，关机模式。
getty.target，可设置需要几个tty。

正常使用的模式是multi-user.target以及graphical.target两个模式。

下面命令可修改target配置：

systemctl get-default，取得当前的target。
systemctl set-default xxx.target，设置指定target为默认target。
systemctl isolate xxx.target，切换到后面接的模式。

通常可使用已集成好的命令来操作：

命令	描述
systemctl poweroff	系统关机
systemctl reboot	重新开机
systemctl suspend	进入挂起模式
systemctl hibernate	进入休眠模式
systemctl rescue	强制进入恢复模式
systemctl emergency	强制进去紧急恢复模式

挂起模式，即暂停模式：

将系统的状态数据保存到内存中，然后关闭大部分的系统硬件。当用户唤醒机器时，系统数据会从内存中恢复，然后重新驱动被大部分关闭的硬件，并开始正常运行。

休眠模式：

将系统的状态保存到硬盘中，保存完毕后，将计算机关机。唤醒时，从硬盘读取系统状态。

2.4 分析服务之间依赖性

使用list-dependencies列出服务之间的依赖性：

systemctl list-dependencies [unit] [--reverse]

--reverse反向追踪谁使用这个unit。

示例：

root@ubuntu:~# systemctl list-dependencies
default.target
● ├─accounts-daemon.service
● ├─apport.service
● ├─display-manager.service
● ├─e2scrub_reap.service
● ├─kexec-load.service
● ├─kexec.service
● ├─systemd-update-utmp-runlevel.service
● └─multi-user.target
●   ├─apport.service
●   ├─atd.service
●   ├─console-setup.serv
......

查找谁使用了sshd.service这个服务：

root@ubuntu:~# systemctl list-dependencies sshd --reverse
sshd.service
● ├─cloud-init.service
● └─multi-user.target
●   └─graphical.target

2.5 网络服务和端口的对应关系

在/etc/service里面存放了各类服务和端口号的对应关系。

root@ubuntu:~# cat /etc/services 
# Network services, Internet style
#
# Note that it is presently the policy of IANA to assign a single well-known
# port number for both TCP and UDP; hence, officially ports have two entries
# even if the protocol doesn't support UDP operations.
#
# Updated from https://www.iana.org/assignments/service-names-port-numbers/service-names-port-numbers.xhtml .
#
# New ports will be added on request if they have been officially assigned
# by IANA and used in the real-world or are needed by a debian package.
# If you need a huge list of used numbers please install the nmap package.

tcpmux          1/tcp                           # TCP port service multiplexer
echo            7/tcp
echo            7/udp
discard         9/tcp           sink null
discard         9/udp           sink null
systat          11/tcp          users
daytime         13/tcp
......

3. systemctl配置文件

3.1 service配置文件

直接看一下已有的service unit文件，ssh.service。

root@ubuntu:~# cat /usr/lib/systemd/system/ssh.service 
[Unit]
Description=OpenBSD Secure Shell server
Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5)
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=process
Restart=on-failure
RestartPreventExitStatus=255
Type=notify
RuntimeDirectory=sshd
RuntimeDirectoryMode=0755

[Install]
WantedBy=multi-user.target
Alias=sshd.service

配置文件可以分成三个配置区段：

Unit，Unit文件通用，用于配置服务的说明和依赖设置。
Service/Socket/Timer/Mount/Path，不同的unit类型使用相对应的设置项目。
Install，这个项目就是将此unit安装到那个target里面去。

配置文件一般还有以下的规则：

设置项目可以重复，并且后面的设置会替换前面的配置。
如果设置参数有bool参数，可以使用1/0，yes/no，true/false，on/off等组合。
空白行、#/;开头的行，都代表注释。

3.2 Unit部分参数

Uint存在隐形依赖，如dbus，会自动添加Requirres=dbus.socket和After=dbus.socket。

socket激活的Service会自动在Socket激活之后再启动，也就是自动将Service添加如.socket单元中的After=。

其可设置参数如下：

Description：描述这个unit文件的信息，例如使用systemctl list-units时看到的说明。
Documentation：这个项目在提供管理员能够进一步的文件查询功能，可以是如下内容：
- Documentation=http://www.....
- Documentation=man:sshd(8)
- Documentation=file:/etc/ssh/sshd_config
After：说明此unit在哪一个daemon启动之后才启动。只是说明服务启动的顺序，并不会强制systemctl去启动其要求的服务，注意和后面requires的区别。
Before：与After的意义相反，在某某服务启动前最好启动这个服务。并非强制启动需求。
Requires：明确的定义此unit需要在哪个daemon启动后才能够启动，即设置依赖服务。如果要求的服务没有启动，那么该unit便不会启动。
Wants：与Requires相似，规范这个unit之后最好还要启动什么服务。并非强制规范，如果要求业务启动失败，也不会影响当前unit。
Conflicts：代表冲突的服务，如果这个服务列表里面有启动的服务，那么当前unit就不能启动。
Binds to：与Requires相似，如果绑定列表里面任意一个结束或重启，那么当前unit也会跟着结束和重启。
Part Of：一个Bind To作用的子集，仅在列出的任务模块失败或重启时，终止或重启当前服务，而不会随列出模板的启动而启动。
OnFailure：当这个模板启动失败时，就会自动启动列出的每个模块。
Conditionxxx：当前unit运行必须满足的条件。如ConditionHost=、ConditionUser=等。
Assertxxx：如果后面条件不满足，就会报错。

3.3 Install部分参数

可设置参数如下：

WantedBy：这个设置后面接的大部分是*.target unit，指明这个unit本身是依附于哪一个target unit。通常大多数服务性质的unit都是依赖于multi-user.target。
Also：当目标这个unit本身被enable时，Also后面接的unit也enable的意思。
Alias：运行一个链接别名的意思，可以使用别名来操作当前这个unit。

3.4 Service部分参数

可设置参数如下：

Type：定义启动时的进程行为，对下面的ExecStart会有影响：
- simple，默认值，由ExecStart接的命令来启动，启动后常驻内存。
- forking，由ExecStart启动的程序通过spawns扩展出其他子程序来做为此daemon的主要服务。原始的父进程在启动结束之后就会终止运行。
- oneshot：与simple类似，不过这个进程在工作完毕后就关闭，不会常驻内存。
- dbus：这个daemon需要获取一个D-Bus的名称之后，才会继续运行，该项目通常要设置BusName=。
- idle：这类daemon通常是开机到最后才执行的服务。
EnvironmentFile：可以指定启动脚本的环境配置文件，如EnvironmentFile=-/etc/default/ssh。
ExecStart：实际执行此daemon的命令或脚本程序。命令串一般只能接受简单的bash命令。
ExecStop：与systemctl stop的执行有关，关闭此服务时所运行的命令。
ExecReload：与systemctl reload有关的命令操作。
Restart：当Restart=1时，则当此daemon服务终止后，会再次启动此服务。
RemainAfterExit：当设置为RemainAfterExit=1时，则当这个daemon所属的所有进程都终止后，此服务会再尝试启动，这对于Type=oneshot的服务很有帮助。
TimeoutSec：若这个服务在启动或关闭时，因为某些原因导致无法顺利(正常启动或结束)，那么timeout之后便强制结束。
KillMOde：可以是process、control-group、none其中一种，如果是process则daemon终止时，只会终止主要的进程ExecStart接的后面那串命令。
RestartSec：与Restart有相关性，如果这个服务被关闭，然后需要重新启动时，大概要sleep多少时间再重新启动的意思，默认是100ms(毫秒)。

Restart可选参数及其对应启动关系如下：

Restart=	always	on-success	on-failure	on-abnormal	on-abort	on-watchdog
正常退出	T	T
退出码不为0	T		T
进程被强制杀死	T		T	T	T
systemd操作超时	T		T	T
看门狗超时	T		T	T		T

3.5 模板unit文件

可以查看getty@.service，特殊处在于：

root@ubuntu:~# cat /usr/lib/systemd/system/getty@.service 
[Unit]
Description=Getty on %I
Documentation=man:agetty(8) man:systemd-getty-generator(8)
......
[Service]
ExecStart=-/sbin/agetty -o '-p -- \\u' --noclear %I $TERM
Type=idle
Restart=always
RestartSec=0
UtmpIdentifier=%I
TTYPath=/dev/%I
.....

通过使用getty@tty1/getty@tty2/getty@tty3等方式实例化多个不同的终端。

即上面%I用于替换tty，如getty@tty1，实际执行的ExecStart为：

ExecStart=-/sbin/agetty -o '-p -- \\u' --noclear tty1 linux