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文章目录一、Systemd 的简介和特点一同 SysVinit 和 LSB init scripts 兼容二更快的启动速度三systemd 提供按需启动能力四Systemd 采用 Linux 的 Cgroup 特性跟踪和管理进程的生命周期五启动挂载点和自动挂载的管理六实现事务性依赖关系管理七能够对系统进行快照和恢复八日志服务二、Systemd 的基本概念一单元的概念1.配置单元类型二依赖关系三Systemd 事务四Target 和运行级别三、Systemd 的并发启动原理并发启动原理之一解决 socket 依赖并发启动原理之二解决 D-Bus 依赖并发启动原理之三解决文件系统依赖四、Systemd 的使用一系统软件开发人员二Unit 文件的编写三系统管理员四systemd 小结五、结束语近年来Linux 系统的 init 进程经历了两次重大的演进传统的 sysvinit 已经淡出历史舞台新的 init 系统 UpStart 和 systemd 各有特点而越来越多的 Linux 发行版采纳了 systemd。关于 init 系统的使用和原理每个 Linux 系统管理员和系统软件开发者都应该了解它们以便更好地管理系统和开发应用。本文主要讲述 systemd 的特点和使用。
一、Systemd 的简介和特点
Systemd 是 Linux 系统中最新的初始化系统init它主要的设计目标是克服 sysvinit 固有的缺点提高系统的启动速度。systemd 和 Ubuntu 的 upstart 是竞争对手预计会取代 UpStart实际上在作者写作本文时已经有消息称 Ubuntu 也将采用 systemd 作为其标准的系统初始化系统。
systemd 的结构图
Systemd 的很多概念来源于苹果 Mac OS 操作系统上的 launchd不过 launchd 专用于苹果系统因此长期未能获得应有的广泛关注。Systemd 借鉴了很多 launchd 的思想它的重要特性如下
一同 SysVinit 和 LSB init scripts 兼容
Systemd 是一个新来的Linux 上的很多应用程序并没有来得及为它做相应的改变。和 UpStart 一样systemd 引入了新的配置方式对应用程序的开发也有一些新的要求。如果 systemd 想替代目前正在运行的初始化系统就必须和现有程序兼容。任何一个 Linux 发行版都很难为了采用 systemd 而在短时间内将所有的服务代码都修改一遍。
Systemd 提供了和 Sysvinit 以及 LSB initscripts 兼容的特性。系统中已经存在的服务和进程无需修改。这降低了系统向 systemd 迁移的成本使得 systemd 替换现有初始化系统成为可能。
二更快的启动速度
Systemd 提供了比 UpStart 更激进的并行启动能力采用了 socket / D-Bus activation 等技术启动服务。一个显而易见的结果就是更快的启动速度。
为了减少系统启动时间systemd 的目标是
尽可能启动更少的进程尽可能将更多进程并行启动
同样地UpStart 也试图实现这两个目标。UpStart 采用事件驱动机制服务可以暂不启动当需要的时候才通过事件触发其启动这符合第一个设计目标此外不相干的服务可以并行启动这也实现了第二个目标。
下面的图形演示了 UpStart 相对于 SysVInit 在并发启动这个方面的改进
图 1. UpStart 对 SysVinit 的改进 假设有 7 个不同的启动项目 比如 JobA、Job B 等等。在 SysVInit 中每一个启动项目都由一个独立的脚本负责它们由 sysVinit 顺序地串行地调用。因此总的启动时间为 T1T2T3T4T5T6T7。其中一些任务有依赖关系比如 A,B,C,D。
而 Job E 和 F 却和 A,B,C,D 无关。这种情况下UpStart 能够并发地运行任务{EF(A,B,C,D)}使得总的启动时间减少为 T1T2T3。
这无疑增加了系统启动的并行性从而提高了系统启动速度。但是在 UpStart 中有依赖关系的服务还是必须先后启动。比如任务 A,B,(C,D)因为存在依赖关系所以在这个局部还是串行执行。
让我们例举一些例子 Avahi 服务需要 D-Bus 提供的功能因此 Avahi 的启动依赖于 D-BusUpStart 中Avahi 必须等到 D-Bus 启动就绪之后才开始启动。类似的livirtd 和 X11 都需要 HAL 服务先启动而所有这些服务都需要 syslog 服务记录日志因此它们都必须等待 syslog 服务先启动起来。然而 httpd 和他们都没有关系因此 httpd 可以和 Avahi 等服务并发启动。
Systemd 能够更进一步提高并发性即便对于那些 UpStart 认为存在相互依赖而必须串行的服务比如 Avahi 和 D-Bus 也可以并发启动。从而实现如下图所示的并发启动过程
图 2. systemd 的并发启动
所有的任务都同时并发执行总的启动时间被进一步降低为 T1。
可见 systemd 比 UpStart 更进一步提高了并行启动能力极大地加速了系统启动时间。
三systemd 提供按需启动能力
当 sysvinit 系统初始化的时候它会将所有可能用到的后台服务进程全部启动运行。并且系统必须等待所有的服务都启动就绪之后才允许用户登录。这种做法有两个缺点首先是启动时间过长其次是系统资源浪费。
某些服务很可能在很长一段时间内甚至整个服务器运行期间都没有被使用过。比如 CUPS打印服务在多数服务器上很少被真正使用到。您可能没有想到在很多服务器上 SSHD 也是很少被真正访问到的。花费在启动这些服务上的时间是不必要的同样花费在这些服务上的系统资源也是一种浪费。
Systemd 可以提供按需启动的能力只有在某个服务被真正请求的时候才启动它。当该服务结束systemd 可以关闭它等待下次需要时再次启动它。
四Systemd 采用 Linux 的 Cgroup 特性跟踪和管理进程的生命周期
init 系统的一个重要职责就是负责跟踪和管理服务进程的生命周期。它不仅可以启动一个服务也必须也能够停止服务。这看上去没有什么特别的然而在真正用代码实现的时候您或许会发现停止服务比一开始想的要困难。
服务进程一般都会作为精灵进程daemon在后台运行为此服务程序有时候会派生(fork)两次。在 UpStart 中需要在配置文件中正确地配置 expect 小节。这样 UpStart 通过对 fork 系统调用进行计数从而获知真正的精灵进程的 PID 号。比如图 3 所示的例子
图 3. 找到正确 pid
如果 UpStart 找错了将 p1作为服务进程的 Pid那么停止服务的时候UpStart 会试图杀死 p1进程而真正的 p1进程则继续执行。换句话说该服务就失去控制了。
还有更加特殊的情况。比如一个 CGI 程序会派生两次从而脱离了和 Apache 的父子关系。当 Apache 进程被停止后该 CGI 程序还在继续运行。而我们希望服务停止后所有由它所启动的相关进程也被停止。
为了处理这类问题UpStart 通过 strace 来跟踪 fork、exit 等系统调用但是这种方法很笨拙且缺乏可扩展性。systemd 则利用了 Linux 内核的特性即 CGroup 来完成跟踪的任务。当停止服务时通过查询 CGroupsystemd 可以确保找到所有的相关进程从而干净地停止服务。
CGroup 已经出现了很久它主要用来实现系统资源配额管理。CGroup 提供了类似文件系统的接口使用方便。当进程创建子进程时子进程会继承父进程的 CGroup。因此无论服务如何启动新的子进程所有的这些相关进程都会属于同一个 CGroupsystemd 只需要简单地遍历指定的 CGroup 即可正确地找到所有的相关进程将它们一一停止即可。
五启动挂载点和自动挂载的管理
传统的 Linux 系统中用户可以用/etc/fstab 文件来维护固定的文件系统挂载点。这些挂载点在系统启动过程中被自动挂载一旦启动过程结束这些挂载点就会确保存在。这些挂载点都是对系统运行至关重要的文件系统比如 HOME 目录。和 sysvinit 一样Systemd 管理这些挂载点以便能够在系统启动时自动挂载它们。Systemd 还兼容/etc/fstab 文件您可以继续使用该文件管理挂载点。
有时候用户还需要动态挂载点比如打算访问 DVD 内容时才临时执行挂载以便访问其中的内容而不访问光盘时该挂载点被取消(umount)以便节约资源。传统地人们依赖 autofs 服务来实现这种功能。
Systemd 内建了自动挂载服务无需另外安装 autofs 服务可以直接使用 systemd 提供的自动挂载管理能力来实现 autofs 的功能。
六实现事务性依赖关系管理
系统启动过程是由很多的独立工作共同组成的这些工作之间可能存在依赖关系比如挂载一个 NFS 文件系统必须依赖网络能够正常工作。Systemd 虽然能够最大限度地并发执行很多有依赖关系的工作但是类似挂载 NFS和启动网络这样的工作还是存在天生的先后依赖关系无法并发执行。对于这些任务systemd 维护一个事务一致性的概念保证所有相关的服务都可以正常启动而不会出现互相依赖以至于死锁的情况。
七能够对系统进行快照和恢复
systemd 支持按需启动因此系统的运行状态是动态变化的人们无法准确地知道系统当前运行了哪些服务。Systemd 快照提供了一种将当前系统运行状态保存并恢复的能力。
比如系统当前正运行服务 A 和 B可以用 systemd 命令行对当前系统运行状况创建快照。然后将进程 A 停止或者做其他的任意的对系统的改变比如启动新的进程 C。在这些改变之后运行 systemd 的快照恢复命令就可立即将系统恢复到快照时刻的状态即只有服务 AB 在运行。一个可能的应用场景是调试比如服务器出现一些异常为了调试用户将当前状态保存为快照然后可以进行任意的操作比如停止服务等等。等调试结束恢复快照即可。
这个快照功能目前在 systemd 中并不完善似乎开发人员也没有特别关注它因此有报告指出它还存在一些使用上的问题使用时尚需慎重。
八日志服务
systemd 自带日志服务 journald该日志服务的设计初衷是克服现有的 syslog 服务的缺点。比如
syslog 不安全消息的内容无法验证。每一个本地进程都可以声称自己是 Apache PID 4711而 syslog 也就相信并保存到磁盘上。数据没有严格的格式非常随意。自动化的日志分析器需要分析人类语言字符串来识别消息。一方面此类分析困难低效此外日志格式的变化会导致分析代码需要更新甚至重写。
Systemd Journal 用二进制格式保存所有日志信息用户使用 journalctl 命令来查看日志信息。无需自己编写复杂脆弱的字符串分析处理程序。
Systemd Journal 的优点如下
简单性代码少依赖少抽象开销最小。零维护日志是除错和监控系统的核心功能因此它自己不能再产生问题。举例说自动管理磁盘空间避免由于日志的不断产生而将磁盘空间耗尽。移植性日志 文件应该在所有类型的 Linux 系统上可用无论它使用的何种 CPU 或者字节序。性能添加和浏览 日志 非常快。最小资源占用日志 数据文件需要较小。统一化各种不同的日志存储技术应该统一起来将所有的可记录事件保存在同一个数据存储中。所以日志内容的全局上下文都会被保存并且可供日后查询。例如一条固件记录后通常会跟随一条内核记录最终还会有一条用户态记录。重要的是当保存到硬盘上时这三者之间的关系不会丢失。Syslog 将不同的信息保存到不同的文件中分析的时候很难确定哪些条目是相关的。扩展性日志的适用范围很广从嵌入式设备到超级计算机集群都可以满足需求。安全性日志 文件是可以验证的让无法检测的修改不再可能。
二、Systemd 的基本概念
一单元的概念
系统初始化需要做的事情非常多。需要启动后台服务比如启动 SSHD 服务需要做配置工作比如挂载文件系统。这个过程中的每一步都被 systemd 抽象为一个配置单元即 unit。可以认为一个服务是一个配置单元一个挂载点是一个配置单元一个交换分区的配置是一个配置单元等等。systemd 将配置单元归纳为以下一些不同的类型。然而systemd 正在快速发展新功能不断增加。所以配置单元类型可能在不久的将来继续增加。
1.配置单元类型
1service 代表一个后台服务进程比如 mysqld。这是最常用的一类。 2socket 此类配置单元封装系统和互联网中的一个 套接字 。当下systemd 支持流式、数据报和连续包的 AF_INET、AF_INET6、3AF_UNIX socket 。每一个套接字配置单元都有一个相应的服务配置单元 。相应的服务在第一个连接进入套接字时就会启动(例如nscd.socket 在有新连接后便启动 nscd.service)。 4device 此类配置单元封装一个存在于 Linux 设备树中的设备。每一个使用 udev 规则标记的设备都将会在 systemd 中作为一个设备配置单元出现。 5mount 此类配置单元封装文件系统结构层次中的一个挂载点。Systemd 将对这个挂载点进行监控和管理。比如可以在启动时自动将其挂载可以在某些条件下自动卸载。Systemd 会将/etc/fstab 中的条目都转换为挂载点并在开机时处理。 6automount 此类配置单元封装系统结构层次中的一个自挂载点。每一个自挂载配置单元对应一个挂载配置单元 当该自动挂载点被访问时systemd 执行挂载点中定义的挂载行为。 7swap: 和挂载配置单元类似交换配置单元用来管理交换分区。用户可以用交换配置单元来定义系统中的交换分区可以让这些交换分区在启动时被激活。 8target 此类配置单元为其他配置单元进行逻辑分组。它们本身实际上并不做什么只是引用其他配置单元而已。这样便可以对配置单元做一个统一的控制。这样就可以实现大家都已经非常熟悉的运行级别概念。比如想让系统进入图形化模式需要运行许多服务和配置命令这些操作都由一个个的配置单元表示将所有这些配置单元组合为一个目标(target)就表示需要将这些配置单元全部执行一遍以便进入目标所代表的系统运行状态。 (例如multi-user.target 相当于在传统使用 SysV 的系统中运行级别 5) 9timer定时器配置单元用来定时触发用户定义的操作这类配置单元取代了 atd、crond 等传统的定时服务。 10snapshot 与 target 配置单元相似快照是一组配置单元。它保存了系统当前的运行状态。
每个配置单元都有一个对应的配置文件系统管理员的任务就是编写和维护这些不同的配置文件比如一个 MySQL 服务对应一个 mysql.service 文件。这种配置文件的语法非常简单用户不需要再编写和维护复杂的系统 5 脚本了。
二依赖关系
虽然 systemd 将大量的启动工作解除了依赖使得它们可以并发启动。但还是存在有些任务它们之间存在天生的依赖不能用套接字激活(socket activation)、D-Bus activation 和 autofs 三大方法来解除依赖三大方法详情见后续描述。比如挂载必须等待挂载点在文件系统中被创建挂载也必须等待相应的物理设备就绪。为了解决这类依赖问题systemd 的配置单元之间可以彼此定义依赖关系。
Systemd 用配置单元定义文件中的关键字来描述配置单元之间的依赖关系。比如unit A 依赖 unit B可以在 unit B 的定义中用require A来表示。这样 systemd 就会保证先启动 A 再启动 B。
三Systemd 事务
Systemd 能保证事务完整性。Systemd 的事务概念和数据库中的有所不同主要是为了保证多个依赖的配置单元之间没有环形引用。比如 unit A、B、C假如它们的依赖关系为:
图 4, Unit 的循环依赖
存在循环依赖那么 systemd 将无法启动任意一个服务。此时 systemd 将会尝试解决这个问题因为配置单元之间的依赖关系有两种required 是强依赖want 则是弱依赖systemd 将去掉 wants 关键字指定的依赖看看是否能打破循环。如果无法修复systemd 会报错。
Systemd 能够自动检测和修复这类配置错误极大地减轻了管理员的排错负担。
四Target 和运行级别
systemd 用目标target替代了运行级别的概念提供了更大的灵活性如您可以继承一个已有的目标并添加其它服务来创建自己的目标。下表列举了 systemd 下的目标和常见 runlevel 的对应关系
表 1. Sysvinit 运行级别和 systemd 目标的对应表
Sysvinit 运行级别Systemd 目标备注0runlevel0.target, poweroff.target关闭系统。1,s,singlerunlevel1.target, rescue.target单用户模式。2, 4runlevel2.target, runlevel4.target, multi-user.target用户定义/域特定运行级别。默认等同于 3。3runlevel3.target, multi-user.target多用户非图形化。用户可以通过多个控制台或网络登录。5runlevel5.target, graphical.target多用户图形化。通常为所有运行级别 3 的服务外加图形化登录。6runlevel6.target, reboot.target重启emergencyemergency.target紧急 Shell
三、Systemd 的并发启动原理
如前所述在 Systemd 中所有的服务都并发启动比如 Avahi、D-Bus、livirtd、X11、HAL 可以同时启动。乍一看这似乎有点儿问题比如 Avahi 需要 syslog 的服务Avahi 和 syslog 同时启动假设 Avahi 的启动比较快所以 syslog 还没有准备好可是 Avahi 又需要记录日志这岂不是会出现问题
Systemd 的开发人员仔细研究了服务之间相互依赖的本质问题发现所谓依赖可以分为三个具体的类型而每一个类型实际上都可以通过相应的技术解除依赖关系。
并发启动原理之一解决 socket 依赖
绝大多数的服务依赖是套接字依赖。比如服务 A 通过一个套接字端口 S1 提供自己的服务其他的服务如果需要服务 A则需要连接 S1。因此如果服务 A 尚未启动S1 就不存在其他的服务就会得到启动错误。所以传统地人们需要先启动服务 A等待它进入就绪状态再启动其他需要它的服务。Systemd 认为只要我们预先把 S1 建立好那么其他所有的服务就可以同时启动而无需等待服务 A 来创建 S1 了。如果服务 A 尚未启动那么其他进程向 S1 发送的服务请求实际上会被 Linux 操作系统缓存其他进程会在这个请求的地方等待。一旦服务 A 启动就绪就可以立即处理缓存的请求一切都开始正常运行。
那么服务如何使用由 init 进程创建的套接字呢
Linux 操作系统有一个特性当进程调用 fork 或者 exec 创建子进程之后所有在父进程中被打开的文件句柄 (file descriptor) 都被子进程所继承。套接字也是一种文件句柄进程 A 可以创建一个套接字此后当进程 A 调用 exec 启动一个新的子进程时只要确保该套接字的 close_on_exec 标志位被清空那么新的子进程就可以继承这个套接字。子进程看到的套接字和父进程创建的套接字是同一个系统套接字就仿佛这个套接字是子进程自己创建的一样没有任何区别。
这个特性以前被一个叫做 inetd 的系统服务所利用。Inetd 进程会负责监控一些常用套接字端口比如 Telnet当该端口有连接请求时inetd 才启动 telnetd 进程并把有连接的套接字传递给新的 telnetd 进程进行处理。这样当系统没有 telnet 客户端连接时就不需要启动 telnetd 进程。Inetd 可以代理很多的网络服务这样就可以节约很多的系统负载和内存资源只有当有真正的连接请求时才启动相应服务并把套接字传递给相应的服务进程。
和 inetd 类似systemd 是所有其他进程的父进程它可以先建立所有需要的套接字然后在调用 exec 的时候将该套接字传递给新的服务进程而新进程直接使用该套接字进行服务即可。
并发启动原理之二解决 D-Bus 依赖
D-Bus 是 desktop-bus 的简称是一个低延迟、低开销、高可用性的进程间通信机制。它越来越多地用于应用程序之间通信也用于应用程序和操作系统内核之间的通信。很多现代的服务进程都使用D-Bus 取代套接字作为进程间通信机制对外提供服务。比如简化 Linux 网络配置的 NetworkManager 服务就使用 D-Bus 和其他的应用程序或者服务进行交互邮件客户端软件 evolution 可以通过 D-Bus 从 NetworkManager 服务获取网络状态的改变以便做出相应的处理。
D-Bus 支持所谓bus activation功能。如果服务 A 需要使用服务 B 的 D-Bus 服务而服务 B 并没有运行则 D-Bus 可以在服务 A 请求服务 B 的 D-Bus 时自动启动服务 B。而服务 A 发出的请求会被 D-Bus 缓存服务 A 会等待服务 B 启动就绪。利用这个特性依赖 D-Bus 的服务就可以实现并行启动。
并发启动原理之三解决文件系统依赖
系统启动过程中文件系统相关的活动是最耗时的比如挂载文件系统对文件系统进行磁盘检查fsck磁盘配额检查等都是非常耗时的操作。在等待这些工作完成的同时系统处于空闲状态。那些想使用文件系统的服务似乎必须等待文件系统初始化完成才可以启动。但是 systemd 发现这种依赖也是可以避免的。
Systemd 参考了 autofs 的设计思路使得依赖文件系统的服务和文件系统本身初始化两者可以并发工作。autofs 可以监测到某个文件系统挂载点真正被访问到的时候才触发挂载操作这是通过内核 automounter 模块的支持而实现的。比如一个 open()系统调用作用在/misc/cd/file1的时候/misc/cd 尚未执行挂载操作此时 open()调用被挂起等待Linux 内核通知 autofsautofs 执行挂载。这时候控制权返回给 open()系统调用并正常打开文件。
Systemd 集成了 autofs 的实现对于系统中的挂载点比如/home当系统启动的时候systemd 为其创建一个临时的自动挂载点。在这个时刻/home 真正的挂载设备尚未启动好真正的挂载操作还没有执行文件系统检测也还没有完成。可是那些依赖该目录的进程已经可以并发启动他们的 open()操作被内建在 systemd 中的 autofs 捕获将该 open()调用挂起可中断睡眠状态。然后等待真正的挂载操作完成文件系统检测也完成后systemd 将该自动挂载点替换为真正的挂载点并让 open()调用返回。由此实现了那些依赖于文件系统的服务和文件系统本身同时并发启动。
当然对于/根目录的依赖实际上一定还是要串行执行因为 systemd 自己也存放在/之下必须等待系统根目录挂载检查好。
不过对于类似/home 等挂载点这种并发可以提高系统的启动速度尤其是当/home 是远程的 NFS 节点或者是加密盘等需要耗费较长的时间才可以准备就绪的情况下因为并发启动这段时间内系统并不是完全无事可做而是可以利用这段空余时间做更多的启动进程的事情总的来说就缩短了系统启动时间。
四、Systemd 的使用
下面针对技术人员的不同角色来简单地介绍一下 systemd 的使用。本文只打算给出简单的描述让您对 systemd 的使用有一个大概的理解。具体的细节内容太多即无法在一篇短文内写全本人也没有那么强大的能力。还需要读者自己去进一步查阅 systemd 的文档。
一系统软件开发人员
开发人员需要了解 systemd 的更多细节。比如您打算开发一个新的系统服务就必须了解如何让这个服务能够被 systemd 管理。这需要您注意以下这些要点
后台服务进程代码不需要执行两次派生来实现后台精灵进程只需要实现服务本身的主循环即可。不要调用 setsid()交给 systemd 处理不再需要维护 pid 文件。Systemd 提供了日志功能服务进程只需要输出到 stderr 即可无需使用 syslog。处理信号 SIGTERM这个信号的唯一正确作用就是停止当前服务不要做其他的事情。SIGHUP 信号的作用是重启服务。需要套接字的服务不要自己创建套接字让 systemd 传入套接字。使用 sd_notify()函数通知 systemd 服务自己的状态改变。一般地当服务初始化结束进入服务就绪状态时可以调用它。
二Unit 文件的编写
对于开发者来说工作量最大的部分应该是编写配置单元文件定义所需要的单元。
举例来说开发人员开发了一个新的服务程序比如 httpd就需要为其编写一个配置单元文件以便该服务可以被 systemd 管理类似 UpStart 的工作配置文件。在该文件中定义服务启动的命令行语法以及和其他服务的依赖关系等。
此外我们之前已经了解到systemd 的功能繁多不仅用来管理服务还可以管理挂载点定义定时任务等。这些工作都是由编辑相应的配置单元文件完成的。我在这里给出几个配置单元文件的例子。
下面是 SSH 服务的配置单元文件服务配置单元文件以.service 为文件名后缀。
#cat /etc/system/system/sshd.service[Unit]DescriptionOpenSSH server daemon[Service]EnvironmentFile/etc/sysconfig/sshdExecStartPre/usr/sbin/sshd-keygenExecStart/usrsbin/sshd –D $OPTIONSExecReload/bin/kill –HUP $MAINPIDKillModeprocessRestarton-failureRestartSec42s[Install]WantedBymulti-user.target文件分为三个小节。第一个是[Unit]部分这里仅仅有一个描述信息。第二部分是 Service 定义其中ExecStartPre 定义启动服务之前应该运行的命令ExecStart 定义启动服务的具体命令行语法。第三部分是[Install]WangtedBy 表明这个服务是在多用户模式下所需要的。
那我们就来看下 multi-user.target 吧 #cat multi-user.target[Unit]DescriptionMulti-User SystemDocumentationman.systemd.special(7)Requiresbasic.targetConflictsrescue.service rescure.targetAfterbasic.target rescue.service rescue.targetAllowIsolateyes[Install]Aliasdefault.target第一部分中的 Requires 定义表明 multi-user.target 启动的时候 basic.target 也必须被启动另外 basic.target 停止的时候multi-user.target 也必须停止。如果您接着查看 basic.target 文件会发现它又指定了 sysinit.target 等其他的单元必须随之启动。同样 sysinit.target 也会包含其他的单元。采用这样的层层链接的结构最终所有需要支持多用户模式的组件服务都会被初始化启动好。
在[Install]小节中有 Alias 定义即定义本单元的别名这样在运行 systemctl 的时候就可以使用这个别名来引用本单元。这里的别名是 default.target比 multi-user.target 要简单一些。。。
此外在/etc/systemd/system 目录下还可以看到诸如*.wants 的目录放在该目录下的配置单元文件等同于在[Unit]小节中的 wants 关键字即本单元启动时还需要启动这些单元。比如您可以简单地把您自己写的 foo.service 文件放入 multi-user.target.wants 目录下这样每次都会被默认启动了。
最后让我们来看看 sys-kernel-debug.mout 文件这个文件定义了一个文件挂载点
#cat sys-kernel-debug.mount
[Unit]
DescriptionDebug File Syste
DefaultDependenciesno
ConditionPathExists/sys/kernel/debug
Beforesysinit.target
[Mount]
Whatdebugfs
Where/sys/kernel/debug
Typedebugfs这个配置单元文件定义了一个挂载点。挂载配置单元文件有一个[Mount]配置小节里面配置了 WhatWhere 和 Type 三个数据项。这都是挂载命令所必须的例子中的配置等同于下面这个挂载命令
mount –t debugfs /sys/kernel/debug debugfs配置单元文件的编写需要很多的学习必须参考 systemd 附带的 man 等文档进行深入学习。希望通过上面几个小例子大家已经了解配置单元文件的作用和一般写法了。
三系统管理员
systemd 的主要命令行工具是 systemctl。
多数管理员应该都已经非常熟悉系统服务和 init 系统的管理比如 service、chkconfig 以及 telinit 命令的使用。systemd 也完成同样的管理任务只是命令工具 systemctl 的语法有所不同而已因此用表格来对比 systemctl 和传统的系统管理命令会非常清晰。
表 2. Systemd 命令和 sysvinit 命令的对照表
Sysvinit 命令Systemd 命令备注service foo startsystemctl start foo.service用来启动一个服务 (并不会重启现有的)service foo stopsystemctl stop foo.service用来停止一个服务 (并不会重启现有的)service foo restartsystemctl restart foo.service用来停止并启动一个服务service foo reloadsystemctl reload foo.service当支持时重新装载配置文件而不中断等待操作service foo condrestartsystemctl condrestart foo.service如果服务正在运行那么重启它service foo statussystemctl status foo.service汇报服务是否正在运行ls /etc/rc.d/init.d/systemctl list-unit-files --typeservice用来列出可以启动或停止的服务列表chkconfig foo onsystemctl enable foo.service在下次启动时或满足其他触发条件时设置服务为启用chkconfig foo offsystemctl disable foo.service在下次启动时或满足其他触发条件时设置服务为禁用chkconfig foosystemctl is-enabled foo.service用来检查一个服务在当前环境下被配置为启用还是禁用chkconfig –listsystemctl list-unit-files --typeservice输出在各个运行级别下服务的启用和禁用情况chkconfig foo –listls /etc/systemd/system/*.wants/foo.service用来列出该服务在哪些运行级别下启用和禁用chkconfig foo –addsystemctl daemon-reload当您创建新服务文件或者变更设置时使用telinit 3systemctl isolate multi-user.target (OR systemctl isolate runlevel3.target OR telinit 3)改变至多用户运行级别
除了表 2 列出的常见用法系统管理员还需要了解其他一些系统配置和管理任务的改变。
首先我们了解 systemd 如何处理电源管理命令如下表所示
表 3systemd 电源管理命令
命令操作systemctl reboot重启机器systemctl poweroff关机systemctl suspend待机systemctl hibernate休眠systemctl hybrid-sleep混合休眠模式同时休眠到硬盘并待机
关机不是每个登录用户在任何情况下都可以执行的一般只有管理员才可以关机。正常情况下系统不应该允许 SSH 远程登录的用户执行关机命令。否则其他用户正在工作一个用户把系统关了就不好了。为了解决这个问题传统的 Linux 系统使用 ConsoleKit 跟踪用户登录情况并决定是否赋予其关机的权限。现在 ConsoleKit 已经被 systemd 的 logind 所替代。
logind 不是 pid-1 的 init 进程。它的作用和 UpStart 的 session init 类似但功能要丰富很多它能够管理几乎所有用户会话(session)相关的事情。logind 不仅是 ConsoleKit 的替代它可以
维护跟踪会话和用户登录情况。如上所述为了决定关机命令是否可行系统需要了解当前用户登录情况如果用户从 SSH 登录不允许其执行关机命令如果普通用户从本地登录且该用户是系统中的唯一会话则允许其执行关机命令这些判断都需要 logind 维护所有的用户会话和登录情况。Logind 也负责统计用户会话是否长时间没有操作可以执行休眠/关机等相应操作。为用户会话的所有进程创建 CGroup。这不仅方便统计所有用户会话的相关进程也可以实现会话级别的系统资源控制。负责电源管理的组合键处理比如用户按下电源键将系统切换至睡眠状态。多席位(multi-seat) 管理。如今的电脑即便一台笔记本电脑也完全可以提供多人同时使用的计算能力。多席位就是一台电脑主机管理多个外设比如两个屏幕和两个鼠标/键盘。席位一使用屏幕 1 和键盘 1席位二使用屏幕 2 和键盘 2但他们都共享一台主机。用户会话可以自由在多个席位之间切换。或者当插入新的键盘屏幕等物理外设时自动启动 gdm 用户登录界面等。所有这些都是多席位管理的内容。ConsoleKit 始终没有实现这个功能systemd 的 logind 能够支持多席位。
以上描述的这些管理功能仅仅是 systemd 的部分功能除此之外systemd 还负责系统其他的管理配置比如配置网络Locale 管理管理系统内核模块加载等完整地描述它们已经超出了本人的能力。
四systemd 小结
在不才作者看来作为系统初始化系统systemd 的最大特点有两个
令人惊奇的激进的并发启动能力极大地提高了系统启动速度 用 CGroup 统计跟踪子进程干净可靠。 此外和其前任不同的地方在于systemd 已经不仅仅是一个初始化系统了。
Systemd 出色地替代了 sysvinit 的所有功能但它并未就此自满。因为 init 进程是系统所有进程的父进程这样的特殊性systemd 非常适合提供曾经由其他服务提供的功能比如定时任务 (以前由 crond 完成) 会话管理 (以前由 ConsoleKit/PolKit 等管理) 。仅仅从本文皮毛一样的介绍来看Systemd 已经管得很多了可它还在不断发展。它将逐渐成为一个多功能的系统环境能够处理非常多的系统管理任务有人甚至将它看作一个操作系统。
好的一点是这非常有助于标准化 Linux 的管理从前不同的 Linux 发行版各行其事使用不同方法管理系统从来也不会互相妥协。比如如何将系统进入休眠状态不同的系统有不同的解决方案即便是同一个 Linux 系统也存在不同的方法比如一个有趣的讨论如何让 ubuntu 系统休眠可以使用底层的/sys/power/state 接口也可以使用诸如 pm-utility 等高层接口。存在这么多种不同的方法做一件事情对像我这样的普通用户而言可不是件有趣的事情。systemd 提供统一的电源管理命令接口这件事情的意义就类似全世界的人都说统一的语言我们再也不需要学习外语了多么美好
如果所有的 Linux 发行版都采纳了 systemd那么系统管理任务便可以很大程度上实现标准化。此外 systemd 有个很棒的承诺接口保持稳定不会再轻易改动。对于软件开发人员来说这是多么体贴又让人感动的承诺啊
五、结束语
本系列文章从古老却简明稳定的 sysvinit 说起接着简要描述了 UpStart 带来的清新改变最后看到了充满野心和活力的新生代 systemd 系统逐渐统治 Linux 的各个版本。就好像在看我们这个世界一代人老去新的一代带着横扫一切的气概登上舞台还没有喊出他们最有力的口号更猛的一代已经把聚光灯和所有的目光带走。Systemd 之后也许还有更新的 init 系统出现吧让我们继续期待。。。
本文原地址 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-12/110383.htm
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