systemd是为了替换Linux系统中init进程而提出来的，是为系统的启动和管理提供直接服务的，而从它的名字也可以看出来，作为一个守护进程，systemd就是用来守护整个系统的。在systemd提供的一整套工具中，最常用的就是systemctl命令。

systemd要解决的问题

init进程是Linux用来启动服务的传统进程。一般需要自己配置/etc/init.d的服务，都是使用init进程启动的。

使用init来启动服务不是那么容易的，首先init服务是串行的，不是并行的，不能同时运行多个进程。其次，init进程是通过脚本来启动服务，所以脚本的编写就会变得十分复杂。

systemd成功的解决了init进程的这些问题，虽然systemd引入了一个十分庞大复杂的架构体系。systemd目前在大多数的Linux发行版中都得到了应用，并且取代了init进程成为了系统的1号进程（PID: 1）。我们日常最经常用到的功能就是systemd中的系统管理功能，也就是systemctl命令。

除了systemctl命令以外，systemd还提供了许多其他的命令，用来管理系统的每个方面。例如systemd-analyze可以用来分析系统启动耗时，hostnamectl可以用来查看主机信息。

可以被管理的系统资源

作为系统的1号进程，可以管理系统中的所有资源，systemd将这些资源划分成了不同的Unit，具体可见下表。

其实Unit文件在系统中就是ini格式的纯文本文件，其中书写了所有Unit对象的信息。

Unit资源加载路径

systemd会从一组在编译是就已经设定好的路径中加载Unit文件，并且不同的路径的优先级不一样，高优先级目录中的Unit文件会覆盖地优先级目录中的同名文件。鉴于systemd可以以系统实例和用户实例两种模式运行，所以会有两种Unit文件加载顺序。

以系统实例模式（--system）运行时：

当systemd以用户实例模式（--user）运行时，所使用的目录的基本上与以系统实例模式类似，只是system目录一般都换成user目录，系统单元也替换成用户单元，并且会受到环境变量$XDG_CONFIG_HOME和$XDG_RUNTIME_HOME的影响。

一般来说，需要开机不登录就可以运行的程序，都需要存放在系统服务里，即/usr/lib/systemd/system目录里，如果需要用户登录以后才可以运行的程序，可以放在相应的用户实例模式目录中，即/usr/lib/systemd/usr目录里。

所有的优先级描述，数字越小优先级越高。

systemctl命令功能

systemctl命令就是针对这些Unit进行管理。

命令格式

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systemctl [OPTIONS] COMMAND [UNIT]

正如systemctl命令格式中所描述的一样，systemctl命令的功能是通过不同的子命令来实现的。

列举Unit

列举Unit可以采用以下命令格式：

1

systemctl list-units [pattern]

直接运行这个命令可以列出目前已经存在于内存中的Unit，如果需要继续列出其他的Unit，那么就需要增加pattern了。常用的pattern有以下这些。

• --all，所有的Unit，包括没有找到配置文件和启动失败的。
• --failed，仅列出加载失败的Unit。
• --type，仅列出指定类型的Unit。这里的type值可以使用以上表格中的Unit名称(不带Unit字样且使用小写)。
• --state，列出拥有指定状态的Unit。可以使用的状态有：
  • active
  • reloading
  • inactive
  • failed
  • activating
  • deactivating

其他相似的列举命令还有：

• list-sockets，列举所有内存中的套接字Unit。
• list-timers，列举所有内存中的定时任务Unit。
• list-unit-files，列举目前系统中已经安装的Unit文件。
• is-active， 列举所有已经激活的Unit。
• is-failed，列举所有加载失败的Unit。

查看Unit状态

查看Unit状态需要使用status命令，格式为：

1

systemctl status [pattern|PID]

这里的pattern则是各个Unit文件的名称了，但是不需要包括文件后缀。例如systemctl status bluetooth。status命令将会列出指定Unit的全部信息。对于Unit的状态是通过Unit名称前面的图标来表现的。

启用和禁用Unit

支持systemd程序在安装的时候，一般都会在/usr/lib/systemd/system目录中添加一个Unit配置文件，这时就可以使用systemctl提供的命令来完成启用和禁用的任务。

systemctl中用于支持启用和禁用Unit的命令是以下两个：

• enable，启用Unit配置。
• disable，禁用Unit配置。

这两个命令在使用的时候均只需要书写Unit配置文件的文件名即可，不需要书写文件名后缀。这两个命令的主要是操作/etc/systemd/system目录中的符号链接。当调用enable命令的时候，systemctl会在/etc/systemd/system目录中创建一个指向/usr/lib/systemd/system中文件的符号链接。而调用disable命令的时候，systemctl会撤销/etc/systemd/system目录中的符号链接。

开机的时候，systemd只会执行/etc/systemd/system目录中的配置文件。所以如果要修改系统服务的配置，只需要修改这个目录中的文件即可。

控制Unit状态

控制Unit的状态应该是日常使用systemctl命令最频繁的地方了。常用的Unit状态控制命令主要有以下这些：

• start，启动Unit。
• stop，停止Unit。
• reload，重新加载Unit的配置。
• restart，重新启动Unit。
• try-restart，尝试重新启动Unit，如果Unit启动失败，不会报错。
• reload-or-restart，重新加载Unit的配置，如果Unit不支持reload，那么则以重新启动代替。
• try-reload-or-restart，尝试重新加载Unit的配置，如果Unit既不能重新加载配置也不能重新启动，那么便什么也不做。
• kill，强行终止Unit的运行。
• clean，清理Unit的配置、缓存等一切运行痕迹。
• freeze，挂起并冻结Unit的所有进程。
• thraw，解封被冻结的Unit。

编写一个Unit配置文件

要编写一个Unit配置文件，最快的学习方法就是参考系统本身已经存在的配置文件。要查看Unit配置文件，并不需要实地去保存有配置文件的目录中使用编辑器打开，而是可以借助systemctl提供的命令：systemctl cat [Unit]。

Unit配置文件就是一个ini格式的文本文件，其中可以分为三个区块：Unit、Sevice和Install。每个区块都是以下形式的键值对。

1
2
3

[Section]
Directive=value
Directive=value

Unit区块

Unit区块通常是配置文件的第一个区块，主要用来定义Unit的元信息和与其他Unit的关系。例如会形成以下这样的配置项。

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2
3

[Unit]
Description=A Sample Service
Requires=sshd.service

以上示例表示这个Unit描述是A Sample Service，依赖于sshd.service运行。在Unit区块里可以用来定义Unit元信息的项目主要有以下这些。

• Description，Unit的简短描述。
• Documentation，Unit的文档所在位置。
• Required，当前Unit所依赖于的其他Unit，只有在这些Unit启动之后，当前的Unit才会开始启动。如果列在这里被依赖的Unit没有启动，那么这些Unit会先被启动。
• Wants，与当前Unit配合的其他Unit，如果哪些Unit不存在，当前Unit也不会出现启动失败的情况。
• Requesite，与Required类似，但是如果列在这里的Unit没有启动，那么当前的Unit会启动失败。
• BindsTo，当前Unit所要绑定到的其他Unit，会随目标Unit一同启动，也会随之停止。
• PartOf，与Required类似，但是如果列在这里的Unit发生了停止或者重启事件，那么当前Unit也会跟随做相同的操作。
• Before，指示当前Unit必须在指定Unit之前启动。
• After，指示当前Unit必须在指定Unit之后启动。
• Conflicts，指示当前Unit不能与指定Unit一同运行。
• OnFailure，指示当当前Unit处于failed状态的时候，需要启动哪些Unit来进行处理。
• FailureAction，SuccessAction，指示当当前Unit处于相应的状态时，要激活哪些系统或者用户活动，可以取以下值。
  • none，不做任何动作，可在用户模式中使用。
  • reboot，重启系统。
  • reboot-force，强制重启系统。
  • reboot-immediate，强制立刻重启系统。
  • poweroff，关闭系统。
  • poweroff-force，强制隔壁系统。
  • exit，退出程序，可在用户模式中使用。
  • exit-force，强制退出，可在用户模式中使用。

除了以上这些配置项以外，还有一系列的配置项是用来定义Unit的启动条件的，这些配置项通过对一些条件的定义确定了Unit的启动时机。常用的条件配置项都是Condition...前缀格式的。，默认情况下配置项中所列举的条件都是与的关系，但是也可以使用Condition...=|...格式来将配置项变为或的关系，如果在配置值前使用了!，那么这个条件就会成为一个否定条件。

Condition...配置项可以常用的条件后缀主要有以下这些：

• Architecture，系统架构，常用值有x86、x86-64、arm、arm-be、arm64等。
• Virtualization，判断系统是否运行在虚拟化环境中，常用值有qemu、kvm、vmware、microsoft、oracle、docker、podman、rkt等。
• Host，判断系统的Hostname是否是指定值。
• KernelVersion，判断系统内核的版本，可以使用<、>等关系比较符。
• Environment，判断制定的环境变量是否已经设置。
• Security，判断指定的安全技术已经在系统中被启用，常用的值有selinux、apparmor、audit等。
• Capability，判断服务管理器是否拥有指定的能力。
• ACPower，判断系统是否使用的是外接电源。
• FirstBoot，判断系统是否是第一次启动。
• PathExists，判断指定的路径是否存在。
• PathIsDirectory，判断指定的路径是否是一个目录。
• PathIsSymbolicLink，判断指定路径是否是一个符号链接。
• PathIsMountPoint，判断指定路径是否是一个挂载点。
• PathIsReadWrite，判断指定路径是否是可读写的。
• PathIsEncrypted，判断指定路径是否已被加密。
• DirectoryNotEmpty，判断指定路径是否非空。
• FileNotEmpty，判断指定文件是否非空。
• FileIsExecutable，判断指定文件是可执行的。
• Memory，判断系统中所安装的内存容量是否满足要求，可以使用<、>等关系比较符。
• CPUs，判断系统中所安装的CPU数量是否满足要求，可以使用<、>等关系比较符。

如果一个配置项目需要有多个值，那么可以直接用空格分隔书写。

通过对于Unit元信息的配置，可以确定Unit的启动条件，使Unit在启动的时候不至于因为缺少必要的资源而出现启动失败。

Service区块

Service区块是Service Unit专有的配置区块，其中配置的是要启动何种程序以及程序要如何启动、如何停止、如何重启等。常用的配置项有以下这些。

• Type，程序以何种方式启动，可以取以下值。
  • simple，普通方式。
  • forking，程序以fork()方式启动。
  • oneshot，程序只执行一次，systemd会等待程序执行结束再继续启动其他服务。
  • dbus，程序会等待DBus信号以后启动。
  • notify，程序启动后会发出通知信号，systemd才会去继续启动其他服务。
  • idle，程序会等待其他任务都执行结束才会开始执行。
• ExecStart，要启动的程序及其参数。配置值前可以添加以下符号来实现一些特殊的功能，这些符号中功能不相近的可以同时使用。
  • @，指示将第二个参数映射给argv[0]。
  • -，报错信息将会被压制，只会被记录。
  • :，环境变量不会被应用进去。
  • +，程序会拥有最大权限。
  • !，程序会使用提升的权限执行。
• ExecStartPre，ExecStartPost，指示在主程序启动之前或者之后启动其他的程序。
• ExecReload，指定执行systemctl reload的时候如何激活程序的重载功能，命令中可以使用$MAINPID来引用程序的PID。
• ExecStop，指定执行systemctl stop时使用何命令来停止程序的运行。
• ExecStopPost，指定在程序停止之后还需要执行的命令。
• RestartSec，指定重新启动程序的时间间隔。
• TimeoutStartSec，指定启动程序之前需要等待的时间。
• TimeoutStopSec，指定停止程序之前需要等待的时间。
• Restart，程序的重启策略，可取值有no、on-success、on-failure、on-abnormal、on-watchdog、on-abort和always。
• OOMPolicy，设定程序出现Out-Of-Memory状态时系统可以采取的策略，可取值有continue、stop、kill。

Install区块

Install区块是被systemctl enable和systemctl diasble命令使用确定Unit要被如何安装和卸载的。这个区块中可以使用的配置项有以下这些。

• Alias，定义Unit的别名。Unit的别名可以在其他的Unit定义文件中使用，但是要求一个Unit的别名必须拥有相同的后缀。并且如果一个Unit拥有多个别名，那么在执行systemctl enable命令的时候，将会创建多个符号链接。
• WantedBy，RequiredBy，会在.wants和.requires命名的Target目录中创建当前Unit的符号链接，使当前Unit可以被指定的Target所包含。
• Also，设置与当前Unit一同被安装和卸载的Unit。

常见问题

设置的服务在启动的时候报Default-Start contains no runlevels

这种错误在比较旧的Linux系统中很少出现，反而在比较新的Linux系统中更容易出现。一旦出现了这种错误，服务将不会启动。但其实这种错误也十分容易解决，这种错误一般表示服务的启动脚本中没有定义Default-Start所可以使用的runlevel。

要解决这个错误，只需要在服务的启动脚本开头的位置加入以下代码即可。

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### BEGIN INIT INFO
# Provides: service-name
# Required-Start:
# Required-Stop:
# Default-Start: 2 3 4 5
# Default-Stop: 0 1 6
# Short-Description:
# Description:
### END INIT INFO