Linux系统服务 守护进程

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日常随笔

Linux系统服务也称为守护程序，是在Linux启动时自动加载，并在Linux退出时自动停止的系统任务。在早期版本中，linux对服务的操作是通过service来完成的，如果要创建自定义的服务则需要较为复杂的操作，而在新的Linux发行版中，Systemd基本已经成为了服务管理的标配。

init进程 & service命令

当内核获得主机的控制权之后在用户空间第一个要启动的就是init进程。它是一个守护进程，会一直运行到系统关闭，也是其它所有进程直接或间接的祖先，并自动监护所有孤儿进程。

内核按照硬编码的文件名启动它，如果不能启动将导致内核崩溃。init的进程PID通常是1，在系统启动和关闭时，init会启动rc脚本来保障基本功能，比如挂载和卸载文件系统，以及启动守护进程。某些init会将服务管理器包含在进程中，也就是对已启动进程的进行主动控制，称为进程监控。可以监测崩溃的进程并适时重启，这些元素加起来就成了init系统。这些服务的管理脚本放在目录/etc/init.d下面，所以使用init启动一个服务，可以这样做：

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sudo /etc/init.d/nginx start

service是init系统下进行服务管理的命令，其本身是一个shell脚本，它在/etc/init.d/目录查找指定的服务脚本，然后调用该服务脚本来完成任务

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service xxx start    #启动服务
service xxx stop     #停止服务
service xxx restart  #重启服务
service xxx status   #查看状态服务

systemd服务 & systemctl命令

init进程的缺点：

  • 启动时间长，init进程是串行启动，只有前一个进程启动完，才会启动下一个进程。
  • 启动脚本复杂，init进程只是执行启动脚本，不管其他事情。脚本需要自己处理各种情况，这往往使得脚本变得很长。

Systemd就是为了解决这些问题而诞生的，它的设计目标是，为系统的启动和管理提供一套完整的解决方案。

systemctl是systemd系统下的服务管理命令，它包含的功能很多

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systemctl status         #显示系统状态
systemctl start [单元]    #立即激活单元：
systemctl stop [单元]     #立即停止单元
systemctl restart [单元]  #重启单元
systemctl enable [单元]   #开机自动激活单元
systemctl disable [单元]  #取消开机自动激活单元
systemctl daemon-reload  #重新载入systemd，扫描新的或有变动的单元

systemd设置开机自启

通过systemd设置服务开机自启，只需要添加一个.service描述文件就行，如果不确定文件存放位置，可以查看一下已有的服务配置文件，如下

具体输出内容：

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Loaded：  配置文件的位置，是否设为开机启动
Active：  当前状态，是否正在运行
  Docs:   文档地址
Main PID：主进程ID
CGroup块：所有子进程
最下面为应用日志

可以对配置文件进行修改，但是修改之后需要重新加载才能生效

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sudo systemctl daemon-reload && sudo systemctl restart name

service配置

下面以sshd.service文件为例，它的作用是启动一个SSH服务，供用户以SSH方式进行登录

systemctl cat sshd.service
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[Unit]
Description=OpenSSH server daemon
Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5)
After=network.target sshd-keygen.service
Wants=sshd-keygen.service

[Service]
EnvironmentFile=/etc/sysconfig/sshd
ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID
Type=simple
KillMode=process
Restart=on-failure
RestartSec=42s

[Install]
WantedBy=multi-user.target
  • [Unit] 定义启动顺序及依赖

Description字段： 当前服务的简单描述

Documentation字段： 当前服务的文档地址

After字段： 表示如果network.target或sshd-keygen.service需要启动，那么sshd.service应该在它们之后启动。相应地，还有一个Before字段，定义sshd.service应该在哪些服务之前启动。但是，After和Before字段只涉及启动顺序，不涉及依赖关系。

Wants字段： 表示sshd.service与sshd-keygen.service之间存在”弱依赖”关系，即如果sshd-keygen.service启动失败或停止运行，不影响sshd.service继续执行。相应地，Requires字段表示”强依赖”关系，即如果该服务启动失败或异常退出，那么sshd.service也必须退出。同样的，Wants字段与Requires字段只涉及依赖关系，与启动顺序无关，默认情况下是同时启动的。

  • [Service] 定义启动行为

EnvironmentFile字段： 指定当前服务的环境变量文件，文件内部为key=value键值对

ExecStart字段： 定义启动进程时执行的命令，示例中，命令为/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS，其中$OPTIONS就来自环境变量文件。与之作用相似的，还有如下这些字段

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ExecReload字段：  重启服务时执行的命令
ExecStop字段：    停止服务时执行的命令
ExecStartPre字段：启动服务之前执行的命令
ExecStartPost字段：启动服务之后执行的命令
ExecStopPost字段：停止服务之后执行的命令

所有的启动设置之前，都可以加上一个连词号（-），表示”抑制错误”，即发生错误的时候，不影响其他命令的执行。
比如，EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/sshd，就表示即使/etc/sysconfig/sshd文件不存在，也不会抛出错误

Type字段： 定义启动类型，可以有如下值

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simple：（默认值）ExecStart字段启动的进程为主进程
forking：ExecStart字段将以fork()方式启动，此时父进程将会退出，子进程将成为主进程
oneshot：类似于simple，但只执行一次，Systemd 会等它执行完，才启动其他服务
dbus：   类似于simple，但会等待 D-Bus 信号后启动
notify： 类似于simple，启动结束后会发出通知信号，然后 Systemd 再启动其他服务
idle：   类似于simple，但是要等到其他任务都执行完，才会启动该服务。一种使用场合是为让该服务的输出，不与其他服务的输出相混合

以下是一个oneshot的例子，笔记本电脑启动时，要把触摸板关掉，配置文件可以这样写，表明这个服务只要运行一次就够了，不需要长期运行。

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[Unit]
Description=Switch-off Touchpad

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/touchpad-off

[Install]
WantedBy=multi-user.target

如果关闭以后，将来某个时候还想打开，配置文件可以修改如下，表示进程退出以后，服务仍然保持执行。

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[Unit]
Description=Switch-off Touchpad

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/touchpad-off start
ExecStop=/usr/bin/touchpad-off stop
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=multi-user.target

KillMode字段： 定义Systemd如何停止sshd服务，可以有如下值

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control-group：（默认值）当前控制组里面的所有子进程，都会被杀掉
process：       只杀主进程
mixed：         主进程将收到 SIGTERM 信号，子进程收到 SIGKILL 信号
none：          没有进程会被杀掉，只是执行服务的 stop 命令。

示例中，将KillMode设为process，表示只停止主进程，不停止任何sshd子进程，即子进程打开的SSH session仍然保持连接。这个设置不太常见，但对sshd很重要，否则你停止服务的时候，会连自己打开的SSH session一起杀掉。

Restart字段： 定义了sshd退出后，Systemd的重启方式，可以有如下值

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no：        （默认值）退出后不会重启
on-success： 只有正常退出时（退出状态码为0），才会重启
on-failure： 非正常退出时（退出状态码非0），包括被信号终止和超时，才会重启
on-abnormal：只有被信号终止和超时，才会重启
on-abort：   只有在收到没有捕捉到的信号终止时，才会重启
on-watchdog：超时退出，才会重启
always：     不管是什么退出原因，总是重启

RestartSec字段： 表示Systemd重启服务之前，需要等待的秒数，示例中设为等待42秒

  • [Install]

WantedBy字段： 表示该服务所在的Target，Target的含义是服务组，表示一组服务。这个设置非常重要，因为执行systemctl enable sshd.service命令时，sshd.service的一个符号链接，就会放在/etc/systemd/system目录下面的multi-user.target.wants子目录之中。

可以通过命令查看systemd默认启动的组，也就是target

systemctl get-default
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graohical.target

上面的结果表示，默认的启动Target 是graohical.target。在这个组里的所有服务，都将开机启动，这就是为什么systemctl enable命令能设置开机启动的原因。

在target组之间也可以设置依赖关系，比如常用的Target有两个：multi-user.target表示多用户命令行状态；graphical.target表示图形用户状态，它依赖于multi-user.target。官方文档有一张非常清晰的[Target依赖关系图]

可以通过list-dependencies命令查看Target的依赖关系和启动的服务

也可以通过isolate命令来切换当前Target，比如下面这样切换到关机状态

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sudo systemctl isolate shutdown.target

Target配置

以multi-user.target配置文件为例

systemctl cat multi-user.target
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[Unit]
Description=Multi-User System
Documentation=man:systemd.special(7)
Requires=basic.target
Conflicts=rescue.service rescue.target
After=basic.target rescue.service rescue.target
AllowIsolate=yes

Requires字段：要求basic.target一起运行

Conflicts字段：如果rescue.service或rescue.target正在运行，则multi-user.target就不能运行，反之亦然。

After：表示multi-user.target在basic.target 、 rescue.service、 rescue.target之后启动，如果它们有启动的话。

AllowIsolate：允许使用systemctl isolate命令切换到multi-user.target。


参考

  1. https://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-part-two.html
  2. https://blog.51cto.com/u_11580232/3218352