systemctl 命令完全指南&基本使用方法

一、前言

最近在做一些服务的时候发现systemctl真的是很有用的东西，使用这个机制可以帮我们解决很多问题，现在把systemctl这个机制梳理一遍，整理相关常用命令。

二、systemd和systemctl

我们提到systemctl就一定需要知道systemd，因为Linux 服务管理有两种方式service和systemctl。而systemd是Linux系统最新的初始化系统(init)，作用是提高系统的启动速度，尽可能启动较少的进程，尽可能更多进程并发启动，systemd对应的进程管理命令就是systemctl。值得一提的是，systemctl命令兼容了service。

历史上，Linux 的启动一直采用init进程。使用 sudo /etc/init.d/apache2 start 或者 service apache2 start 命令用来启动服务，这种方法有两个缺点。

• 一是启动时间长。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。
• 二是启动脚本复杂。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。

根据 Linux 惯例，字母d是守护进程（daemon）的缩写。 Systemd 这个名字的含义，就是它要守护整个系统。

使用了 Systemd，就不需要再用init了。Systemd 取代了initd，成为系统的第一个进程（PID 等于 1），其他进程都是它的子进程。

#检查你的系统中是否安装有systemd并确定当前安装的版本
systemctl --version

三、systemd的配置文件目录

• /usr/lib/systemd/system/：每个服务最主要的启动脚本的配置放在这，有点类似以前的 /etc/init.d；
• /run/systemd/system/：系统执行过程中所产生的服务脚本所在目录，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创建的执行脚本所在目录，执行优先级比 /run/systemd/system/ 高；

从上面的功能及优先级次序，我们可以知道，/etc/systemd/system/目录下的相关配置，决定系统了会不会执行某些服务，所以该目录下面一般放着一大堆链接文件。而/usr/lib/systemd/system/下，则放着实际执行的systemd启动脚本配置文件。因此如果你想要修改某个服务启动的设置，应该去 /usr/lib/systemd/system/ 下面修改。/etc/systemd/system/ 仅是链接到正确的执行脚本配置文件而已。所以想要看执行脚本设置，应该就得要到 /usr/lib/systemd/system/ 去查阅。

四、主要服务功能类型

• .service：一般服务类型（service unit）：主要是系统服务，包括服务器本身所需要的本机服务以及网络服务，比较经常被使用到的服务大多是这种类型，所以，这也是最常见的类型。
• .socket：内部程序数据交换的插槽服务（socketunit）：主要是IPC（Inter-processcommunication）的传输信息插槽（socketfile）功能。这种类型的服务通常在监控信息传递的插槽档，当有通过此插槽传递信息请求链接服务的时候，就依据当时的状态将该用户的请求传送到对应的daemon，若daemon尚未启动，则启动该daemon后再传送用户的请求。使用socket类型的服务一般是比较不会被用到的服务，因此在开机时通常会稍微延迟启动的时间。一般用于本机服务比较多，例如我们的图形界面很多的软件都是通过socket来进行本机程序数据交换的行为。
• .target：执行环境类型（target unit）：其实是一群unit的集合，例如multi-user.target其实就是一堆服务的集合。
• .mount：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程序管理。
• .path：监测特定文件或目录类型（path unit）：某些服务需要监测某些特定的目录来提供序列服务，例如最常见的打印服务，就是通过监测打印序列目录来启动打印功能。这时就得要.path的服务类型支持。
• .timer：循环执行的服务（timer unit）：这个东西有点类似anacrontab，不过是由systemd主动提供的，比anacrontab更加有弹性。

五、服务状态

这里我们可以先试用下面这个指令查看一下atd服务的当前状态，指令和结果如下：

#防火墙状态
systemctl status firewalld

那个高亮就是当前服务的状态。服务有哪几种常见的状态呢，这里列举说明一下:

• active（running）：正有一只或多只程序正在系统中执行的意思；
• active（exited）：仅执行一次就正常结束的服务，目前并没有任何程序在系统中执行；
• active（waiting）：正在执行当中，不过还需要等待其他的事件才能继续处理；
• inactive：这个服务目前没有运行；
• dead：程序已经清除；

上面是运行结果中，我圈出了一个地方，那个其实是这只服务程序的启动状态，也分为一下几种状态。

• enabled：这个daemon将在开机时被执行；
• disabled：这个daemon在开机时不会被执行；
• static：这个daemon不可以自己启动（enable不可），不过可能会被其他的enabled 的服务来唤醒（关联属性的服务）；
• mask：这个daemon无论如何都无法被启动，因为已经被强制注销（非删除），可通过systemctlunmask方式改回原本状态；

六、系统管理

Systemd 并不是一个命令，而是一组命令，涉及到系统管理的方方面面。

6.1 systemctl

systemctl是 Systemd 的主命令，用于管理系统。

# 重启系统
sudo systemctl reboot
# 关闭系统，切断电源
sudo systemctl poweroff
# CPU停止工作
sudo systemctl halt
# 暂停系统
sudo systemctl suspend
# 让系统进入冬眠状态
sudo systemctl hibernate
# 让系统进入交互式休眠状态
sudo systemctl hybrid-sleep
# 启动进入救援状态（单用户状态）
sudo systemctl rescue
# 获取当前某个服务的CPU分配额（如httpd）
systemctl show -p CPUShares httpd.service
#将某个服务（httpd.service）的CPU分配份额限制为2000 CPUShares/
systemctl set-property httpd.service CPUShares=2000
systemctl show -p CPUShares httpd.service
#注意：当你为某个服务设置CPUShares，会自动创建一个以服务名命名的目录（如 httpd.service），里面包含了一个名为90-CPUShares.conf的文件，该文件含有CPUShare限制信息，你可以通过以下方式查看该文件：
vi /etc/systemd/system/httpd.service.d/90-CPUShares.conf 

6.2 systemd-analyze

systemd-analyze命令用于查看启动耗时。

# 查看启动耗时
systemd-analyze                                                                                       
# 查看每个服务的启动耗时
systemd-analyze blame
# 显示瀑布状的启动过程流
systemd-analyze critical-chain
# 显示指定服务的启动流
systemd-analyze critical-chain atd.service

6.3 hostnamectl

hostnamectl命令用于查看当前主机的信息。

# 显示当前主机的信息
hostnamectl
# 设置主机名。
sudo hostnamectl set-hostname rhel7

6.4 localectl

localectl命令用于查看本地化设置。

# 查看本地化设置
localectl
# 设置本地化参数。
sudo localectl set-locale LANG=en_GB.utf8
sudo localectl set-keymap en_GB

6.5 timedatectl

timedatectl命令用于查看当前时区设置。

# 查看当前时区设置
timedatectl
# 显示所有可用的时区
timedatectl list-timezones                                                                                   
# 设置当前时区
sudo timedatectl set-timezone America/New_York
sudo timedatectl set-time YYYY-MM-DD
sudo timedatectl set-time HH:MM:SS

6.6 loginctl

loginctl命令用于查看当前登录的用户。

# 列出当前session
loginctl list-sessions
# 列出当前登录用户
loginctl list-users
# 列出显示指定用户的信息
loginctl show-user ruanyf

七、Unit

7.1 含义

Systemd 可以管理所有系统资源。不同的资源统称为 Unit（单位）。

Unit 一共分成12种。

• Service unit：系统服务
• Target unit：多个 Unit 构成的一个组
• Device Unit：硬件设备
• Mount Unit：文件系统的挂载点
• Automount Unit：自动挂载点
• Path Unit：文件或路径
• Scope Unit：不是由 Systemd 启动的外部进程
• Slice Unit：进程组
• Snapshot Unit：Systemd 快照，可以切回某个快照
• Socket Unit：进程间通信的 socket
• Swap Unit：swap 文件
• Timer Unit：定时器

# 列出正在运行的 Unit
systemctl list-units
# 列出所有Unit，包括没有找到配置文件的或者启动失败的
systemctl list-units --all
# 列出所有没有运行的 Unit
systemctl list-units --all --state=inactive
# 列出所有加载失败的 Unit
systemctl list-units --failed
# 列出所有正在运行的、类型为 service 的 Unit
systemctl list-units --type=service

7.2 Unit 的状态

systemctl status命令用于查看系统状态和单个 Unit 的状态。

# 显示系统状态
systemctl status
# 显示单个 Unit 的状态
sysystemctl status bluetooth.service
# 显示远程主机的某个 Unit 的状态
systemctl -H root@rhel7.example.com status httpd.service

除了status命令，systemctl还提供了三个查询状态的简单方法，主要供脚本内部的判断语句使用。

# 显示某个 Unit 是否正在运行
systemctl is-active application.service
# 显示某个 Unit 是否处于启动失败状态
systemctl is-failed application.service
# 显示某个 Unit 服务是否建立了启动链接
systemctl is-enabled application.service

7.3 Unit 管理

对于用户来说，最常用的是下面这些命令，用于启动和停止 Unit（主要是 service）。

# 立即启动一个服务
sudo systemctl start apache.service
# 立即停止一个服务
sudo systemctl stop apache.service
# 重启一个服务
sudo systemctl restart apache.service
# 杀死一个服务的所有子进程
sudo systemctl kill apache.service
# 重新加载一个服务的配置文件
sudo systemctl reload apache.service
# 重载所有修改过的配置文件
sudo systemctl daemon-reload
# 显示某个 Unit 的所有底层参数
systemctl show httpd.service
# 显示某个 Unit 的指定属性的值
systemctl show -p CPUShares httpd.service
# 设置某个 Unit 的指定属性
sudo systemctl set-property httpd.service CPUShares=500
#激活服务并在启动时启用或禁用服务（即系统启动时自动启动服务）
systemctl is-active httpd.service #激活
systemctl enable httpd.service #自启
systemctl disable httpd.service #禁用

7.4 依赖关系

Unit 之间存在依赖关系：A 依赖于 B，就意味着 Systemd 在启动 A 的时候，同时会去启动 B。

systemctl list-dependencies命令列出一个 Unit 的所有依赖。

systemctl list-dependencies nginx.service

上面命令的输出结果之中，有些依赖是 Target 类型（详见下文），默认不会展开显示。如果要展开 Target，就需要使用--all参数。

systemctl list-dependencies --all nginx.service

八、Unit 的配置文件

8.1 概述

每一个 Unit 都有一个配置文件，告诉 Systemd 怎么启动这个 Unit 。

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。

systemctl enable命令用于在上面两个目录之间，建立符号链接关系。

如果配置文件里面设置了开机启动，systemctl enable命令相当于激活开机启动。

与之对应的，systemctl disable命令用于在两个目录之间，撤销符号链接关系，相当于撤销开机启动。

sudo systemctl enable clamd@scan.service
# 等同于
sudo ln -s '/usr/lib/systemd/system/clamd@scan.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/clamd@scan.service'

sudo systemctl disable clamd@scan.service

配置文件的后缀名，就是该 Unit 的种类，比如sshd.socket。如果省略，Systemd 默认后缀名为.service，所以sshd会被理解成sshd.service

8.2 配置文件的状态

systemctl list-unit-files命令用于列出所有配置文件。

# 列出所有配置文件
systemctl list-unit-files

# 列出指定类型的配置文件
systemctl list-unit-files --type=service

这个命令会输出一个列表，这个列表显示每个配置文件的状态，一共有四种。

• enabled：已建立启动链接
• disabled：没建立启动链接
• static：该配置文件没有[Install]部分（无法执行），只能作为其他配置文件的依赖
• masked：该配置文件被禁止建立启动链接

注意，从配置文件的状态无法看出，该 Unit 是否正在运行。这必须执行前面提到的systemctl status命令。

systemctl status bluetooth.service

一旦修改配置文件，就要让 SystemD 重新加载配置文件，然后重新启动，否则修改不会生效。

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart httpd.service

8.3 配置文件格式

配置文件就是普通的文本文件，可以用文本编辑器打开。

systemctl cat命令可以查看配置文件的内容。

[Unit]
Description=ATD daemon

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/bin/atd

[Install]
WantedBy=multi-user.target

从上面的输出可以看到，配置文件分成几个区块。每个区块的第一行，是用方括号表示的区别名，比如[Unit]。注意，配置文件的区块名和字段名，都是大小写敏感的。

每个区块内部是一些等号连接的键值对，键值对的等号两侧不能有空格。

8.4 配置文件的区块

• [Unit]区块通常是配置文件的第一个区块，用来定义 Unit 的元数据，以及配置与其他 Unit 的关系。
• [Install]通常是配置文件的最后一个区块，用来定义如何启动，以及是否开机启动。
• [Service]区块用来 Service 的配置，只有 Service 类型的 Unit 才有这个区块。

[Unit]
   - Description，服务的描述
   - Documentation，文档介绍
   - After，该服务要在什么服务启动之后启动，比如Mysql需要在network和syslog启动之后再启动
[Install]
   - WantedBy，值是一个或多个Target，当前Unit激活时(enable)符号链接会放入/etc/systemd/system目录下面以Target名+.wants后缀构成的子目录中
   - RequiredBy，它的值是一个或多个Target，当前Unit激活(enable)时，符号链接会放入/etc/systemd/system目录下面以Target名+.required后缀构成的子目录中
   - Alias，当前Unit可用于启动的别名
   - Also，当前Unit激活(enable)时，会被同时激活的其他Unit
[Service]
   - Type，定义启动时的进程行为。它有以下几种值。
   - Type=simple，默认值，执行ExecStart指定的命令，启动主进程
   - Type=forking，以 fork 方式从父进程创建子进程，创建后父进程会立即退出
   - Type=oneshot，一次性进程，Systemd 会等当前服务退出，再继续往下执行
   - Type=dbus，当前服务通过D-Bus启动
   - Type=notify，当前服务启动完毕，会通知Systemd，再继续往下执行
   - Type=idle，若有其他任务执行完毕，当前服务才会运行
   - ExecStart，启动当前服务的命令
   - ExecStartPre，启动当前服务之前执行的命令
   - ExecStartPost，启动当前服务之后执行的命令
   - ExecReload，重启当前服务时执行的命令
   - ExecStop，停止当前服务时执行的命令
   - ExecStopPost，停止当其服务之后执行的命令
   - RestartSec，自动重启当前服务间隔的秒数
   - Restart，定义何种情况 Systemd 会自动重启当前服务，可能的值包括always（总是重启）、on-success、on-failure、on-abnormal、on-abort、on-watchdog
   - TimeoutSec，定义 Systemd 停止当前服务之前等待的秒数
   - Environment，指定环境变量

Unit 配置文件的完整字段清单，请参考官方文档。

8.5 创建配置文件

如果我们要创建一个Unit服务，我们应该如何创建配置文件呢？
我们自己配置Unit服务（后续使用Systemctl进行启动和管理），可以配置到：

• /usr/lib/systemd/system/：推荐地址。
• /run/systemd/system/：系统执行过程中所产生的服务脚本,这些脚本的优先级比上面的高。
• /etc/systemd/system/：管理员根据主机系统的需求所建立的执行脚本，优先级比上面的高。

虽然，我推荐配置到/usr/lib/systemd/system/，但是还是要更加实际开发过程中遇到的情况做出改变

举例，创建一个nginx的Unit服务，所以我这里创建一个：

#创建
touch /usr/lib/systemd/system/nginx.service
#编辑
vi /usr/lib/systemd/system/nginx.service

[Unit]
Description=nginx
After=network.target
  
[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
ExecStop=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s quit
PrivateTmp=true
  
[Install]
WantedBy=multi-user.target

8.5.1 Demo：Aria2交互

我们有时候会使用Aria2进行任务的下载。所以Linux服务器上会启动一个Aria2 RPC交互，怎么设置个开机自启或者后台运行

[Unit]
Description=Aria2
After=network.target

[Service]
User=root
Type=simple
ExecStart=/etc/aria2/aria2c --conf-path=/etc/aria2/aria2.conf

[Install]
WantedBy=multi-user.target

其中：

• After：在网络启动后运行。
• Type：使用simple，即使ExecStart启动不成功，Unit任务也会继续执行。
• ExecStart：Unit的主进程，相当于入口。

九、Target

启动计算机的时候，需要启动大量的 Unit。如果每一次启动，都要一一写明本次启动需要哪些 Unit，显然非常不方便。Systemd 的解决方案就是 Target。

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。

传统的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。

# 查看当前系统的所有 Target
systemctl list-unit-files --type=target

# 查看一个 Target 包含的所有 Unit
systemctl list-dependencies multi-user.target

# 查看启动时的默认 Target
systemctl get-default

# 设置启动时的默认 Target
sudo systemctl set-default multi-user.target

# 切换 Target 时，默认不关闭前一个 Target 启动的进程，
# systemctl isolate 命令改变这种行为，
# 关闭前一个 Target 里面所有不属于后一个 Target 的进程
sudo systemctl isolate multi-user.target

Target 与 传统 RunLevel 的对应关系如下。

Traditional runlevel      New target name     Symbolically linked to...

Runlevel 0           |    runlevel0.target -> poweroff.target
Runlevel 1           |    runlevel1.target -> rescue.target
Runlevel 2           |    runlevel2.target -> multi-user.target
Runlevel 3           |    runlevel3.target -> multi-user.target
Runlevel 4           |    runlevel4.target -> multi-user.target
Runlevel 5           |    runlevel5.target -> graphical.target
Runlevel 6           |    runlevel6.target -> reboot.target

它与init进程的主要差别如下。

1）默认的 RunLevel（在/etc/inittab文件设置）现在被默认的 Target 取代，位置是/etc/systemd/system/default.target，通常符号链接到graphical.target（图形界面）或者multi-user.target（多用户命令行）。

（2）启动脚本的位置，以前是/etc/init.d目录，符号链接到不同的 RunLevel 目录 （比如/etc/rc3.d、/etc/rc5.d等），现在则存放在/lib/systemd/system和/etc/systemd/system目录。

（3）配置文件的位置，以前init进程的配置文件是/etc/inittab，各种服务的配置文件存放在/etc/sysconfig目录。现在的配置文件主要存放在/lib/systemd目录，在/etc/systemd目录里面的修改可以覆盖原始设置。

十、日志管理

Systemd 统一管理所有 Unit 的启动日志。带来的好处就是，可以只用journalctl一个命令，查看所有日志（内核日志和应用日志）。日志的配置文件是/etc/systemd/journald.conf。

journalctl功能强大，用法非常多。

# 查看所有日志（默认情况下 ，只保存本次启动的日志）
sudo journalctl

# 查看内核日志（不显示应用日志）
sudo journalctl -k

# 查看系统本次启动的日志
sudo journalctl -b
sudo journalctl -b -0

# 查看上一次启动的日志（需更改设置）
sudo journalctl -b -1

# 查看指定时间的日志
sudo journalctl --since="2012-10-30 18:17:16"
sudo journalctl --since "20 min ago"
sudo journalctl --since yesterday
sudo journalctl --since "2015-01-10" --until "2015-01-11 03:00"
sudo journalctl --since 09:00 --until "1 hour ago"

# 显示尾部的最新10行日志
sudo journalctl -n

# 显示尾部指定行数的日志
sudo journalctl -n 20

# 实时滚动显示最新日志
sudo journalctl -f

# 查看指定服务的日志
sudo journalctl /usr/lib/systemd/systemd

# 查看指定进程的日志
sudo journalctl _PID=1

# 查看某个路径的脚本的日志
sudo journalctl /usr/bin/bash

# 查看指定用户的日志
sudo journalctl _UID=33 --since today

# 查看某个 Unit 的日志
sudo journalctl -u nginx.service
sudo journalctl -u nginx.service --since today

# 实时滚动显示某个 Unit 的最新日志
sudo journalctl -u nginx.service -f

# 合并显示多个 Unit 的日志
journalctl -u nginx.service -u php-fpm.service --since today

# 查看指定优先级（及其以上级别）的日志，共有8级
# 0: emerg
# 1: alert
# 2: crit
# 3: err
# 4: warning
# 5: notice
# 6: info
# 7: debug
sudo journalctl -p err -b

# 日志默认分页输出，--no-pager 改为正常的标准输出
sudo journalctl --no-pager

# 以 JSON 格式（单行）输出
sudo journalctl -b -u nginx.service -o json

# 以 JSON 格式（多行）输出，可读性更好
sudo journalctl -b -u nginx.serviceqq
 -o json-pretty

# 显示日志占据的硬盘空间
sudo journalctl --disk-usage

# 指定日志文件占据的最大空间
sudo journalctl --vacuum-size=1G

# 指定日志文件保存多久
sudo journalctl --vacuum-time=1years