在服务器上守护进程的方法有许许多多，但利用现在大部分系统的第一个进程 Systemd 来守护算得上是一个最优解。

写在前面 链接到标题

本文只专注于利用 Systemd 来守护进程，它的其他对于系统的操作不会被涉及。

本文以 Ubuntu 20.04.4 LTS 为例进行介绍。

Service Unit 链接到标题

配置文件 链接到标题

每个 Unit 都有对应的配置文件，它们分散在三个目录里。

  • /lib/systemd/system：系统默认的单元文件
  • /etc/systemd/system：用户安装的软件的单元文件
  • /usr/lib/systemd/system：用户自己定义的单元文件

一般的进程服务配置文件后缀为 .service。

[Unit]

Description=test

Requires=network-online.target

After=network.target

[Service]

Type=simple

ExecStart=/opt/test

ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID

ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID

PrivateTmp=true

[Install]

WantedBy=multi-user.target

[Unit]区块：启动顺序与依赖关系 链接到标题

  • Description：简短描述
  • Documentation：文档地址
  • Requires：当前 Unit 依赖的其他 Unit，如果它们没有运行，当前 Unit 会启动失败
  • Wants：与当前 Unit 配合的其他 Unit，如果它们没有运行，当前 Unit 不会启动失败
  • BindsTo：与Requires类似，它指定的 Unit 如果退出，会导致当前 Unit 停止运行
  • Before：如果该字段指定的 Unit 也要启动，那么必须在当前 Unit 之后启动
  • After：如果该字段指定的 Unit 也要启动，那么必须在当前 Unit 之前启动
  • Conflicts：这里指定的 Unit 不能与当前 Unit 同时运行
  • Condition...：当前 Unit 运行必须满足的条件，否则不会运行
  • Assert...：当前 Unit 运行必须满足的条件，否则会报启动失败

需要注意的是 After 和 Before 字段只涉及启动顺序，不涉及依赖关系；Wants 和 Requires 字段只涉及依赖关系，与启动顺序无关，默认是同时启动的。所以在写一个需要有前置服务的服务时这两者都是需要的。

[Service]区块：启动行为 链接到标题

  • 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
  • WorkingDirectory：指定服务运行目录

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（注意等号后面的那个连词号），就表示即使/etc/sysconfig/sshd文件不存在，也不会抛出错误。具体请参考官方文档，中文文档。

启动类型 链接到标题

Type字段定义启动类型。它可以设置的值如下。

  • 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。

重启行为 链接到标题

KillMode字段定义 Systemd 如何停止 sshd 服务。它可以设置的值如下。

  • 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。

Restart字段定义了 sshd 退出后，Systemd 的重启方式。它可以设置的值如下。

  • 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。

[Install] 区块 链接到标题

  • WantedBy：它的值是一个或多个 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

Target的含义是服务组，表示一组服务。WantedBy=multi-user.target指的是，sshd 所在的 Target 即multi-user.target。

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。

Systemd 有默认的启动 Target。

$ systemctl get-default
multi-user.target

上面的结果表示，默认的启动 Target 是multi-user.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。

使用 Target 的时候，systemctl list-dependencies命令和systemctl isolate命令也很有用。

# 查看 multi-user.target 包含的所有服务
$ systemctl list-dependencies multi-user.target

# 切换到另一个 target
# shutdown.target 就是关机状态
$ sudo systemctl isolate shutdown.target

一般来说，常用的 Target 有两个：一个是multi-user.target，表示多用户命令行状态；另一个是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。

常用命令 链接到标题 

# 重新加载配置文件
$ sudo systemctl daemon-reload

# 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

# 列出所有正在运行的、类型为 service 的 Unit
$ systemctl list-units --type=service

# 显示系统状态
$ systemctl status

# 显示单个 Unit 的状态
$ sysystemctl status bluetooth.service

# 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

# 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

# 开机自动执行该单元
$ systemctl enable [UnitName]

# 关闭开机自动执行
$ systemctl disable [UnitName]

# 重新加载一个服务的配置文件
$ sudo systemctl reload apache.service

# 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

# 查看配置文件的内容。
$ systemctl cat atd.service

日志管理 链接到标题

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

# 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

Timer Unit 链接到标题

这是一种用于定时执行某一 Service 的 Unit，它的配置文件也分散保存在三个同样的目录中。

  • /lib/systemd/system：系统默认的单元文件
  • /etc/systemd/system：用户安装的软件的单元文件
  • /usr/lib/systemd/system：用户自己定义的单元文件

配置文件 链接到标题

Timer 的配置文件和 Service 类似，有类似的 [Unit] 和 [Install] 区块，有区别的是 [Service] 区块被替换成了 [Timer] 区块，且后缀为 .timer。

[Timer] 区块 链接到标题

  • OnActiveSec：定时器生效后，多少时间开始执行任务
  • OnCalendar：定时器生效后，以什么间隔开始执行任务
  • OnBootSec：系统启动后，多少时间开始执行任务
  • OnStartupSec：Systemd 进程启动后，多少时间开始执行任务
  • OnUnitActiveSec：该单元上次执行后，等多少时间再次执行
  • OnUnitInactiveSec： 定时器上次关闭后多少时间，再次执行
  • OnCalendar：基于绝对时间，而不是相对时间执行
  • AccuracySec：如果因为各种原因，任务必须推迟执行，推迟的最大秒数，默认是60秒
  • Unit：真正要执行的任务，默认是同名的带有.service后缀的单元
  • Persistent：如果设置了该字段，即使定时器到时没有启动，也会自动执行相应的单元
  • WakeSystem：如果系统休眠，是否自动唤醒系统

OnUnitActiveSec=1h 表示一个小时执行一次任务，该字段只能写时间间隔。

OnCalendar==*-*-* 02:00:00 表示每天凌晨两点执行，OnUnitActiveSec=Mon *-*-* 02:00:00 表示每周一凌晨两点执行，具体请参考官方文档。

常用命令 链接到标题 

# 启动该定时器
$ sudo systemctl start mytimer.timer

# 查看该定时器的状态
$ systemctl status mytimer.timer

# 查看所有正在运行的定时器。
$ systemctl list-timers

# 关闭该定时器。
$ sudo systemctl stop myscript.timer

# 下次开机时自动运行该定时器。
$ sudo systemctl enable myscript.timer

# 关闭定时器的开机自启动。
$ sudo systemctl disable myscript.timer