systemd 的运行级别与服务管理命令简介

Question

从很久很久以前我们就在使用静态运行级别。而 systemd 提供了更为动态灵活的机制，来管控你的系统。

在开始介绍 systemd 命令前，让我们先简单的回顾一下历史。在 Linux 世界里，有一个很奇怪的现象，一方面 Linux 和自由软件（FOSS）在不断的向前推进，另一方面人们对这些变化却不断的抱怨。这就是为什么我要在此稍稍提及那些反对 systemd 所引起的争论的原因，因为我依然记得历史上有不少类似的争论：

• 软件包（Pacakge）是邪恶的，因为真正的 Linux 用户会从源码构建他所想要的的一切，并严格的管理系统中安装的软件。
• 解析依赖关系的包管理器是邪恶的，真正的 Linux 用户会手动解决这些该死的依赖关系。
• apt-get 总能把事情干好，所以只有 Yum 是邪恶的。
• Red Hat 简直就是 Linux 中的微软。
• 好样的，Ubuntu！
• 滚蛋吧，Ubuntu！

诸如此类...就像我之前常常说的一样，变化总是让人沮丧。这些该死的变化搅乱了我的工作流程，这可不是一件小事情，任何业务流程的中断，都会直接影响到生产力。但是，我们现在还处于计算机发展的婴儿期，在未来的很长的一段时间内将会持续有快速的变化和发展。想必大家应该都认识一些因循守旧的人，在他们的心里，商品一旦买回家以后就是恒久不变的，就像是买了一把扳手、一套家具或是一个粉红色的火烈鸟草坪装饰品。就是这些人，仍然在坚持使用 Windows Vista，甚至还有人在使用运行 Windows 95 的老破烂机器和 CRT 显示器。他们不能理解为什么要去换一台新机器。老的还能用啊，不是么？

这让我回忆起了我在维护老电脑上的一项伟大的成就，那台破电脑真的早就该淘汰掉。从前我有个朋友有一台 286 的老机器，安装了一个极其老的 MS-DOS 版本。她使用这台电脑来处理一些简单的任务，比如说约会、日记、记账等，我还用 BASIC 给她写了一个简单的记账软件。她不用关注任何安全更新，是这样么？因为它压根都没有联网。所以我会时不时给她维修一下电脑，更换电阻、电容、电源或者是 CMOS 电池什么的。它竟然还一直能用。它那袖珍的琥珀 CRT 显示器变得越来越暗，在使用了 20 多年后，终于退出了历史舞台。现在我的这位朋友，换了一台运行 Linux 的老 Thinkpad，来干同样的活。

前面的话题有点偏题了，下面抓紧时间开始介绍 systemd。

运行级别 vs. 状态

SysVInit 使用静态的运行级别来构建不同的启动状态，大部分发布版本中提供了以下 5 个运行级别：

• 单用户模式（Single-user mode）
• 多用户模式，不启动网络服务（Multi-user mode without network services started）
• 多用户模式，启动网络服务（Multi-user mode with network services started）
• 系统关机（System shutdown）
• 系统重启（System reboot）

对于我来说，使用多个运行级别并没有太大的好处，但它们却一直在系统中存在着。 不同于运行级别，systemd 可以创建不同的状态，状态提供了灵活的机制来设置启动时的配置项。这些状态是由多个 unit 文件组成的，状态又叫做启动目标（target）。启动目标有一个清晰的描述性命名，而不是像运行级别那样使用数字。unit 文件可以控制服务、设备、套接字和挂载点。参考下/usr/lib/systemd/system/graphical.target，这是 CentOS 7 默认的启动目标：

[Unit]
Description=Graphical Interface
Documentation=man:systemd.special(7)
Requires=multi-user.target
After=multi-user.target
Conflicts=rescue.target
Wants=display-manager.service
AllowIsolate=yes
[Install]
Alias=default.target

现在再看看 unit 文件长什么样？ 我来给大家找个例子。 unit 文件存放在下面的两个目录下：

• /etc/systemd/system/
• /usr/lib/systemd/system/

我们可以修改第一个目录中的文件来进行自定义配置，而第二个目录中的文件是包安装时保存的备份。 /etc/systemd/system/ 的优先级高于 /usr/lib/systemd/system/ 。不错，用户优先级高于机器。下面是 Apache Web server 的 unit 文件：

[Unit]
Description=The Apache HTTP Server
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target
[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/etc/sysconfig/httpd
ExecStart=/usr/sbin/httpd/ $OPTIONS -DFOREGROUND
ExecReload=/usr/sbin/httpd $OPTIONS -k graceful
ExecStop=/bin/kill -WINCH ${MAINPID}
KillSignal=SIGCONT
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi.user.target

就算是对于新手而言，上面的文件也是非常简单易懂的。这可比 SysVInit 的 init 文件要简单多了，为了便于比较，下面截取了/etc/init.d/apache2 的一个片段：

SCRIPTNAME="${0##*/}"
SCRIPTNAME="${SCRIPTNAME##[KS][0-9][0-9]}"
if [ -n "$APACHE_CONFDIR" ] ; then
    if [ "${APACHE_CONFDIR##/etc/apache2-}" != "${APACHE_CONFDIR}" ] ; then
            DIR_SUFFIX="${APACHE_CONFDIR##/etc/apache2-}"
    else
            DIR_SUFFIX=

整个文件一共有 410 行。

你可以检查 unit 文件的依赖关系，我常常被这些复杂的依赖关系给吓到：

$ systemctl list-dependencies httpd.service

cgroups

cgroups，或者叫控制组，在 Linux 内核里已经出现好几年了，但直到 systemd 的出现才被真正使用起来。 The kernel documentation 中是这样描述 cgroups 的：“控制组提供层次化的机制来管理任务组，使用它可以聚合和拆分任务组，并管理任务组后续产生的子任务。”换句话说，它提供了多种有效的方式来控制、限制和分配资源。systemd 使用了 cgroups，你可以便捷的查看它，使用下面的命令可以展示你系统中的整个 cgroup 树：

$ systemd-cgls

你可以使用 ps 命令来进行查看 cgroup 树：

$ ps xawf -eo pid,user,cgroup,args

常用命令集

下面的命令行展示了如何为守护进程重新装载配置文件，注意不是 systemd 服务文件。 使用这个命令能够激活新的配置项，且尽可能少的打断业务进程，下面以 Apache 为例：

# systemctl reload httpd.service

重新装载服务文件（service file）需要完全停止和重新启动服务。如果服务挂死了，用下面的命令行可以恢复它：

# systemctl restart httpd.service

你还可以用一个命令重启所有的守护进程。这个命令会重新装载所有守护进程的 unit 文件，然后重新生成依赖关系树：

# systemctl daemon-reload

在非特权模式下，你也可以进行重启、挂起、关机操作：

$ systemctl reboot
$ systemctl suspend
$ systemctl poweroff

按照惯例，最后给大家介绍一些 systemd 的学习材料。 Here We Go Again, Another Linux Init: Intro to systemd 和 Understanding and Using Systemd 是不错的入门材料，这两份文档里会链接到更多其他资源。