CentOS7系统用户空间管理进程systemd详解

概述:

    系统启动过程中,当内核启动完成,后加载根文件系统,后就绪的一些用户空间的服务的管理工作,就交由init进行启动和管理,在CentOS6之前的init的管理方式都类似,相关的内容我们在之前的文章中也做出过介绍。在CentOS7上,init变成了systemd,其管理方式也发生了重大的变化,本章就跟大家欧一起探讨一些关于CentOS7上的systemd的新特性的内容。具体分为一下几个方面:

    1、systemd新特性简介

    2、systemd如何管理系统系统上的各服务

    3、systemd管理各个服务时,所依赖的unit文件的组织格式

    4、systemd相关操作的实际效果展示

第一章    systemd新特性简介

    1、init程序的功能介绍

        init程序是当系统内核启动后,加载完根文件系统,然后就由内核加载了init程序,并将后续用户空间其他程序的启动和管理工作交由init程序进行管理,除非有需要进行内核特权级别操作时,内核才会被用户空间的各个系统调用,完成一些内核级别的操作

        在CentOS5、6上,init初始化用户空间的启动流程为:/sbin/init程序主要是通过读取/etc/inittab文件来完成一定的任务,完成的任务有:

            定义默认运行级别(/etc/inittab)

            运行系统初始化脚本(/etc/rc.d/rc.sysinit)完成系统初始化

            关闭指定运行级别下的各服务,启动指定级别下需要开启的各服务

            启动mingetty虚拟终端,调用login程序,显示登录提示符,让终端进行登录

     

        init程序的类型:

            centos5:SysV init

                    其配置文件:/etc/inittab

            centos6: Upstart

                    其配置文件:/etc/inittab和/etc/init/*.conf

            centos7:Systemd

                    其配置文件:/usr/lib/systemd/system/、/etc/systemd/system/

    2、systemd的新特性:

        <1>系统引导时实现服务并行启动(前提是并行启动的服务之间没有依赖关系)

        <2>按需激活进程(进程在没有访问时是不会被启动的,但是服务仍然处于半活动状态,只是服务没有启动)

        <3>系统状态快照,自我保存某一时刻进程用户空间状态的快照,可以回滚到某一个时刻

        <4>基于依赖关系定义的服务控制逻辑

    

    3、systemd的关键特性:

        <1>基于socket的激活机制:socket与程序分离,可以在系统启动时,先把某个服务的socket分配给该服务,但该服务可以事先不用启动

        <2>基于bus的激活机制:基于总线的激活

        <3>基于device的激活机制:当某个设备接入时,systemd可以自动的去激活诸如device unit、mount unit、automount unit对设备进行识别和挂载等

        <4>基于path的激活机制:系统可以自动监控某个目录存不存在,文件存不存在,并根据此判断,来激活别的服务、进程等

        <5>系统快照:能够保存各unit的当前状态信息于持久存储设备中;从而实现了回滚机制

        <6>能向后兼容sysv init脚本:在centos5、6系统上/etc/init.d/目录下的服务脚本,systemd也能够对其进行管理

            不兼容的地方:

                    1):systemctl的命令是固定不变的,也就是说像在centos6上的各类服务脚本的start、stop这类我们可以通过修改服务脚本,去实现service 命令使用的时候后面的参数的变化。但是systemctl控制的时候,则无法通过修改服务脚本去实现systemctl后面参数的变化

                    2):不是由systemd启动的服务,systemctl无法与之通信,也就是无法对其进行控制。在centos6上,利用服务脚本自身启动时,利用service依然能够对其进行管理,但是centos7上,如果服务脚本自身启动,而不是通过systemctl进行启动,则systemctl就无法对服务做出管理

    4、systemd的核心概念:unit

        unit由其相关的配置文件进行标识、识别和配置,也就是说一个unit到底定义与否,由其配置文件进行标识。这类配置文件中主要包含了几个类别:系统服务,监听的socket、保存的快照以及其他与init相关的信息,这些配置文件中主要保存在:

            /usr/lib/systemd/system/    每个服务最主要的启动脚本设置,类似于之前的/etc/init.d/  

            /run/systemd/system/    系统执行过程中所产生的服务脚本,比上面目录优先运行

            /etc/systemd/system/    管理员建立的执行脚本,类似于/etc/rc.d/rcN.d/Sxx类的功能,比上面目录优先运行

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        unit的常见类型:

            service unit:这类unit的文件扩展名为.service,主要用于定义系统服务(其扮演了在centos6上/etc/init.d/目录下的服务脚本的作用)

            target unit:这类unit的文件扩展名为.target,主要用于模拟实现"运行级别"的概念

            device unit:这类unit文件扩展名为.device,用于定义内核识别的设备,然后udev利用systemd识别的硬件,完成创建设备文件名

            mount unit:这类unit文件扩展名为.mount,主要用于定义文件系统挂载点

            socket unit:这类unit文件扩展名为.socket,用于标识进程间通信用到的socket文件

            snapshot unit:这类unit文件扩展名为.snapshot,主要用于实现管理系统快照

            swap unit:这类unit文件扩展名为.swap,主要用于标识管理swap设备

            automount unit:这类unit文件扩展名为.automount,主要用于文件系统自动挂载设备

            path unit:这类unit文件扩展名为.path,主要用于定义文件系统中的文件或目录

第二章    systemd如何管理系统上的各个服务

    1、systemd对服务的管理(service类unit的管理)

        主要是依靠service类型的unit文件进行管控的完成的

        systemctl命令:

        语法:systemctl [OPTIONS…] COMMAND [SERVICE_NAME.service…]

        <1>启动:service SERVICE_NAME start ==>  systemctl start SERVICE_NAME.service

        <2>停止:service SERVICE_NAME stop ==>  systemctl stop SERVICE_NAME.service

        <3>重启:service SERVICE_NAME restart ==>  systemctl restart SERVICE_NAME.service

        <4>状态:service SERVICE_NAME status ==>  systemctl status SERVICE_NAME.service

                centos7里面状态信息里显示的loaded 表示是否加入到systemctl可管理的列表中(类似centos6中chkconfig –add的概念,如果是loaded,表示已经添加到列表中,后面disabled表示没有开机自动启动)

        <5>条件式重启:(相当于如果服务之前启动了,则对服务进行重启,如果服务之前没启动,则不执行任何操作)

            service SERVICE_NAME condrestart ==>  systemctl tryrestart SERVICE_NAME.service

        <6>重载或重启服务:(相当于如果服务支持不重启而重载配置文件,就进行重载,如果服务不支持重载配置文件,就重启服务)

            cenntos6不支持  

            systemctl reload-or-restart SERVICE_NAME.service

        <7>重载或条件是重启:(相当于如果服务支持不重启而重载配置文件,就进行重载,如果服务不支持重载配置文件,就重启服务,但重启的前提是该服务之前是开启的)

            cenntos6不支持  

            systemctl reload-or-try-restart SERVICE_NAME.service

        <8>查看某服务当前是否激活:

            centos6不支持  

            systemctl is-acive SERVICE_NAME.service

        <9>查看所有已激活的服务:

            systemctl list-unit –type|-t service

        <10>查看所有的服务,也就是所有已经装载load的服务,包含已激活和未激活的:

            chkconfig –list ==> systemctl list-unit -t service -a

            显示出来的信息的含义:

                loaded:Unit配置文件已处理
                active(running):一次或多次持续处理的运行
                active(exited):成功完成一次性的配置
                active(waiting):运行中,等待一个事件
                inactive:不运行
                enabled:开机启动
                disabled:开机不启动
                static:开机不启动,但可被另一个启用的服务激活

        <11>设置服务可以开机自动启动:

            chkconfig SERVICE_NAME on ==> systemctl enable SERVICE_NAME.service

        <12>禁止服务开机自动启动:

            chkconfig SERVICE_NAME off ==> systemctl disable SERVICE_NAME.service

        <13>查看某服务是否能够开机自启动:

            chkconfig –list SERVICE_NAME ==> systemctl is-enabled SERVICE_NAME.service

        <14>禁止某服务设定为开机自启:

            systemctl mask SERVICE_NAME.service

        <15>取消上述禁止:

            systemctl unmask SERVICE_NAME.service

        <16>查看服务的依赖关系:

            systemctl list-dependencies SERVICE_NAME.service

   

    2、systemd对target类unit的管理(类似于运行级别的管理)

        运行级别的对应关系:

            0 ==> runlevel0.target 或 poweroff.target

            1 ==> runlevel1.target 或 rescue.target

            2 ==> runlevel2.target 或 multi-user.target

            3 ==> runlevel3.target 或 multi-user.target

            4 ==> runlevel4.target 或 multi-user.target

            5 ==> runlevel5.target 或 graphical.target

            6 ==> runlevel6.target 或 reboot.target

        <1>级别切换:

            init 数字 ==> systemctl isolate NAME.target

        <2>查看当前运行级别:

            runlevel ==> systemctl –list-unit -t target

        <3>查看所有装载的target:

            systemctl –list-unit -t target -a

        <4>查看默认运行级别:

            systemctl get-default

        <5>设定默认运行级别:

            systemctl set-default NAME.target

            centos6修改/etc/inittab文件

        <6>切换至紧急救援模式:

            systemctl rescue

        <7>切换至紧急emergency模式:比紧急救援模式加载的东西更加少,紧急救援模式还会执行系统初始化脚本/etc/rc.d/rc.sysinit系统初始化脚本,但emergency不会执行系统初始化脚本,通常用于当装了某些硬件驱动后无法正常启动时,才进入该模式。

            systemctl emergency

    3、systemd相关的其他常用命令:

        关机:systemctl halt、systemctl poweroff

        重启:systemctl reboot

        挂起:systemctl suspend

        快照:systemctl hibernate

        快照并挂起:systemctl hybrid-sleep

    4、CentOS6与CentOS7上对服务的管理方式对比总结

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    4、CentOS7的启动流程详解

        <1>UEFi或BIOS初始化,运行POST开机自检

        <2>选择启动设备
        <3>引导装载程序, centos7是grub2
        <4>加载装载程序的配置文件: /etc/grub.d/   /etc/default/grub    /boot/grub2/grub.cfg
        <5>加载initramfs驱动模块
        <6>加载内核选项
        <7>内核初始化, centos7使用systemd代替init
        <8>执行initrd.target所有单元,包括挂载/etc/fstab
        <9>从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录
        <10>systemd执行默认target配置,配置文件/etc/systemd/default.target /etc/systemd/system/

        <11>systemd执行sysinit.target初始化系统及basic.target准备操作系统
        <12>systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务
        <13>systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local
        <14>systemd执行multi-user.target下的getty.target及登入服务

        <15>systemd执行graphical需要的服务

第三章    systemd管理各个服务时,所依赖的unit文件的组织格式

    1、servie unit文件的组织格式:

        /etc/systemd/system/目录下的个unit文件和/usr/lib/systemd/system/下文件的关系:

            当运行级别定义后,该级别下需要加载运行的服务等,会从/usr/lib/systemd/system/下的对应的unit以软链接方式映射/etc/systemd/system/目录下

            如利用systemctl set-default runlevel5.target 修改默认运行级别后,原来/etc/systemd/system/default.target会重新链接到/usr/lib/systemd/system/graphical.target

        service unit file文件的组成:

            文件通常由三部分组成:

                [Unit]:定义与Unit类型无关的通用选项,用于提供unit的描述信息,unit行为及依赖关系等;

                [Service]:与特定类型相关的专用选项,此处为service类型

                [Install]:定义由“systemctl enable”以及“systemctl disable”命令在实现服务启用或仅用时用到的一些选项;

            unit段的常用选项:

                Description:描述信息,意义性描述

                After:定义unit启动次序,表示当前unit应该晚于哪些unit启动,其功能与Before相反

                Requies:依赖到的其他units;强依赖,被依赖的unit无法激活时,当前unit也无法激活

                Wants:指明依赖到的其他units;弱依赖,被依赖的unit无法激活时,当前unit可以被激活

                Conflicts:定义units间的冲突关系

            service段的常用选项:

                Type:用于定义ExecStart及相关参数的功能的unit进程启动类型;

                    类型:

                        simple:默认值,表示由ExecStart启动的进程为主进程

                        forking:表示由ExecStart启动的进程生成的其中一个子进程将成为主进程,启动完成后,父进程会退出

                        oneshot:功能类似于simple,但是在启动后续的units进程之前,主进程将会退出

                        notify:类似于simple,表示后续的units,仅在通过sdnotify函数发送通知以后,才能运行该命令

                idle:

                    常见的是notify、forking、simple

                EnvironmentFile :指明环境配置文件,为真正ExecStart执行之前提供环境配置或变量定义等文件

                ExecStart:指明启动unit要运行的命令或脚本;ExecStartPre、ExecStartPost表示启动前或启动后要执行的命令或脚本

                ExecStop:指明停止unit要运行的命令或脚本

                Restart:表示进程意外终止了,会自动重启

            install段的常用选项:

                Alias:当前unit的别名

                RequiredBy:被那些units所依赖,强依赖

                WantedBy:被那些units所依赖,弱依赖

        注意:对于新创建的unit文件,或修改了的unit文件,必须要让systemd重新识别此配置文件,可利用:systemctl daemon-reload 进行重载

    2、unit文件示例

        vim /etc/systemd/system/bak.service
            [Unit]
                Description=backup my etc
                Requires=atd.service
            [Service]
                Type=simple
                ExecStart=/bin/bash -c "echo /testdir/bak.sh|at now"
            [Install]
                WantedBy=multi-user.target

        编辑完成后,执行
            systemctl daemon-reload 让systemd识别此服务配置文件
            systemctl start bak.service  启动此服务

第四章    systemd相关操作的实际效果展示

    1、系统启动时,通过修改grub选项中的相关内核参数,实现启动时进入不同的模式(紧急救援模式、emergency模式)

        在启动时,启动菜单项按e键,然后在linux16行后添加:(设置内核参数,只影响当次启动)

            systemd.unit=emergency.target  emergency模式

            或  systemd.unit=rescure.target    紧急救援模式
            rescure.target 比emergency 支持更多的功能,例如日志等

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    2、系统启动时破解root口令

        启动时任意键暂停启动
        按e键进入编辑模式
        将光标移动linux16开始的行,添加内核参数rd.break
        按ctrl-x启动
        mount –o remount,rw /sysroot
        chroot /sysroot
        passwd root
        touch /.autorelabel

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    3、修复grub

        主要配置文件 /boot/grub2/grub.cfg
        修复配置文件 grub2-mkconfig > /boot/grub2/grub.cfg
        修复grub
            grub2-install /dev/sda BIOS环境
            grub2-install UEFI环境

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    破坏grub,然后进行修复

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原创文章,作者:M20-1倪文超,如若转载,请注明出处:http://www.178linux.com/48167

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评论列表(1条)

  • 马哥教育
    马哥教育 2016-09-23 11:14

    文章对当天所学的知识,整理的很好,特别是管理服务的·那张图,能看出来很用心,赞一个。