认识系统服务（daemon）

1、什么是 daemon 与服务（service）

服务：常驻内存的程序，且可以提供一些系统或网络功能，那就是服务。达成这个 service 的程序我们就称为 daemon。

1.1、早期 System V 的 init 管理行为中 daemon 的主要分类（Optional）

在早期的系统中我们启动系统服务的管理方式被称为 Sys V 的 init 脚本程序的处理方式！即系统内核第一支呼叫的程序是 init，然后 init 去唤起所有的系统所需要的服务，不论是本地服务还是网络服务。基本上 init 管理机制有几个特色如下：

服务的启动、关闭与观察等方式：

所有的服务启动脚本通通放在 /etc/init.d/ 底下，基本上都是使用 bash shell script 所写成的脚本程序，需要启动、关闭、重启、观察状态时，可以通过如下的方式：
- 启动：/etc/init.d/daemon start
- 关闭：/etc/init.d/daemon stop
- 重启：/etc/init.d/daemon restart
- 观察状态：/etc/init.d/daemon status
服务启动的分类：

init 服务的分类中，依据服务是独立启动或被一支总管程序管理而分为两大类：
- 独立启动模式（stand alone）：服务独立启动，该服务直接常驻内存，提供本机或用户的服务行为，反应速度快；
- 总管程序（super daemon）：由特殊的 xinetd 或 inetd 这两个程序提供 socket 对应或 port 对应的管理。当没有用户要求 socket 或 port 时，所需要的服务是不会被启动的。若用户要求时，xinetd 总管程序才会去唤醒对应的服务。当要求结束时，这个服务也会被结束掉。
服务的相依赖性问题
执行的等级分类：

上面说到的 init 是开机后内核主动呼叫的，然后 init 可以根据用户自定义的执行等级（runlevel）来唤醒不同的服务，以进入不同的操作界面。基本上， Linux 提供 7 个执行等级，分别是 0,1，…，6，比较重要的是（1）单人维护模式、（3）纯文本模式、（5）文字加图形界面。而各个执行等级的启动脚本是通过：/etc/rc.d/rc[0-6]/SXXdaemon 链接到 /etc/init.d/daemon ，链接文件的功能是：S 为启动该服务，XX 是数字，为启动的顺序。由于有 SXX 的设定，因此开机时可以 “依序执行” 所有需要的服务，同时也能解决相依赖性的问题。
制定执行等级默认要启动的服务：

若要建立如上提到的 SXXdaemon 的话，不需要管理员手动建立连接文件，通过如下的指令来处理默认启动、预设不启动、观察预设启动与否的行为：
- 预设要启动：chkconfig daemon on
- 预设不启动：chkconfig daemon off
- 观察预设为启动否：chkconfig --list daemon
执行等级的切换：

当你要从纯文本界面（lrunevel 3）切换到图形界面（runlevel 5），不需要手动启动、关闭该执行等级的相关服务，只要 “init 5” 即可切换。

1.2、systemd 使用的 unit 分类

CentOS 7.x 后该用了 systemd 这个启动服务管理机制：

平行处理所有程序，加速开机流程：

旧的 init 启动脚本是 “一项一项任务依序启动” 的模式，因此不相邻的服务也是要一个一个等待。现在的硬件架构与操作系统都支持多核架构了，所以支持并行启动。
一经要求就响应的 on-demand 启动方式：

systemd 全部就是仅有一只 systemd 服务搭配 systemctl 指令来处理，无须其他额外的指令支持。此外，systemd 由于常驻内存，因此任何要求（on-demand）都可以立即处理后续的 daemon 启动任务。
服务相依性的自我检查：

由于 systemd 可以自定义服务相依性的检查，因此如果 B 服务是架构在 A 服务上面启动的，那当你在没有启动 A 服务的情况下仅手动启动 B 服务时，systemd 会自动帮你启动 A 服务。
依 daemon 功能分类：

systemd 旗下管理的服务非常多，为了厘清所有的服务功能，因此，首先 systemd 先定义所有的服务为一个服务单元（unit），并将该 unit 归类到不同的服务类型（type）中去。systemd 将服务单元区分为 service，socket，target，path，timer 等不同类型。
将多个 daemons 集合成为一个群组：
向下兼容 init 服务脚本。

虽然如此，不过 systemd 也是有些地方无法完全取代 init 的！包括：

在 runlevel 的对应上，大概仅有 runlevel 1,3,5 有对应的 systemd 的某些 target 类型而已，没有全部对应；
全部的 systemd 都用 systemctl 这个管理程序管理，而 systemctl 支持的语法有限，不像 /etc/init.d/daemon 就是纯脚本可以自定义参数，systemctl 不可自定义参数；
如果某个服务启动是管理员自己动手执行启动，而不是使用 systemctl 去启动的，那么 systemd 将无法侦测到该服务，从而无法进一步管理；
systemd 启动过程中，无法与管理员通过 standard input 传入信息！因此，自行撰写 systemd 的启动设定时，务必要取消互动机制。

1.2.1、systemd 的配置文件的放置位置

基本上，systemd将过去所谓的daemon执行脚本通通称为一个服务单位（unit），而每种服务单位依据功能来区分时，就分类为不同的类型（type）。基本的类型有包括系统服务、数据监听与交换的插槽档服务（socket）、存储系统状态的快照类型、**提供不同类似执行等级分类的操作环境（target）**等等。

/usr/lib/systemd/system/	#每个服务最主要的启动脚本设定，有点类似于以前的/etc/init.d底下的文件；
/run/systemd/system/		#系统执行过程中所产生的服务脚本，这些脚本优先级要比/usr/lib/systemd/system/高；
/etc/systemd/system/	#管理员依据主机系统的需求所建立的执行脚本，其实这个目录优点类似于以前的/etc/rc.d/rc5.d/Sxx，执行优先级比/run/systemd/system/高！

也就是所，到底系统开机会不会执行某些服务其实是看 /etc/systemd/system/ 底下的设定，所以该目录底下就是一大堆链接档。而实际执行的 systemd 启动脚本配置文件，都是在 /usr/lib/systemd/system/ 底下。/etc/systemd/system/ 仅仅是链接到正确地执行脚本配置文件而已。所以想要看执行脚本设定，应该就要看 /usr/lib/systemd/system/ 底下去查阅才行！

1.2.2、systemd 的 unit 类型分类说明

那 /usr/lib/systemd/system/ 以下的数据如何区分上述所谓的不同类型呢？看扩展名即可。

[root@li ~]# ll /usr/lib/systemd/system/ | grep -E '(vsftpd|multi|cron)'
-rw-r--r--. 1 root root  318 8月   9 2019 crond.service
-rw-r--r--. 1 root root  492 8月   7 01:30 multi-user.target
drwxr-xr-x. 2 root root  258 8月  17 10:27 multi-user.target.wants
lrwxrwxrwx. 1 root root   17 8月  17 10:27 runlevel2.target -> multi-user.target
lrwxrwxrwx. 1 root root   17 8月  17 10:27 runlevel3.target -> multi-user.target
lrwxrwxrwx. 1 root root   17 8月  17 10:27 runlevel4.target -> multi-user.target

几种常见的 systemd 的服务类型如下：

扩展名	主要服务功能
.service	一般服务类型：主要是系统服务，包括服务器本身所需要的本地服务以及网络服务都是！
.socket	内部程序数据交换的插槽服务
.target	执行环境类型：其实就是一群unit的集合
.mount .automount	文件系统挂载相关服务
.path	侦测特定文件或目录类型
.timer	循环执行的服务

2、通过 systemctl 管理服务

2.1、通过 systemctl 管理单一服务的启动/开机启动与观察状态

[root@li ~]# systemctl [command] [unit]
command主要有：
	start			：立刻启动后面的 unit
	stop			：立刻关闭后面的 unit
	restart			：立刻关闭后启动后面的 unit
	reload			：不关闭后面的 unit 的情况下，重载配置文件，让设定生效
	enable			：开机自启
	disable			：取消开机自启
	status			：显示 unit 的状态
	is-active		：目前有没有正在运行
	is-enable		：开机时有没有预设要启动 unit

#1、查看 crond 这个服务的状态信息
[root@li ~]# systemctl status crond.service
● crond.service - Command Scheduler
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/crond.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since 三 2020-08-19 15:58:41 CST; 9min ago
 Main PID: 664 (crond)
   CGroup: /system.slice/crond.service
           └─664 /usr/sbin/crond -n

8月 19 15:58:41 li.erver systemd[1]: Started Command Scheduler.
8月 19 15:58:41 li.erver crond[664]: (CRON) INFO (RANDOM_DELAY will be scaled with factor 1...d.)
8月 19 15:58:42 li.erver crond[664]: (CRON) INFO (running with inotify support)
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.
#重点在第 2,3 行
#Loaded：说明开机的时候这个 unit 会不会自启，enabled 为开机自启，disabled 为开机不会自启
#Active：现在这个 unit 的状态是正在执行（running）或没有执行（dead）

#2、正常关闭这个服务
[root@li ~]# systemctl stop crond
[root@li ~]# systemctl status crond.service
● crond.service - Command Scheduler
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/crond.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: inactive (dead) since 三 2020-08-19 16:11:52 CST; 2s ago
  Process: 664 ExecStart=/usr/sbin/crond -n $CRONDARGS (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 664 (code=exited, status=0/SUCCESS)

8月 19 15:58:41 li.erver systemd[1]: Started Command Scheduler.
8月 19 15:58:41 li.erver crond[664]: (CRON) INFO (RANDOM_DELAY will be scaled with factor 1...d.)

回到 systemctl status crond.service 的第三行，不是有个 Active 的 daemon 现在状态码？除了 running 和 dead 之外，有没有其他状态呢？基本上，常见的几种状态如下：

active（running）：执行
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）：正在执行中，不过还要等待其他的事件才能继续处理
inactive（dead）：没有在执行

那么 daemon 的预设状态除了 enable/disable 之外，还有其他的情况吗？

enabled：开机被执行
disabled：开机不执行
static：不可以自己启动，但可能会被其他程序来唤醒
masked：无论如何都无法启动

2.1.1、服务启动/关闭与观察的练习

因为这台服务器没有打印机，因此我想把 cups 服务整个关掉，是否可以？

#1、先看看 cups 的服务是开的还是关的？
[root@li ~]# systemctl status cups.service
● cups.service - CUPS Printing Service
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/cups.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: inactive (dead) since 三 2020-08-19 16:24:19 CST; 1s ago
  Process: 10391 ExecStart=/usr/sbin/cupsd -f (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 10391 (code=exited, status=0/SUCCESS)
 #有趣的是，竟然是 enable 但还却是 head
 
 #2、那就直接关闭，同时确认没有启动
 [root@li ~]# systemctl stop cups.service
[root@li ~]# systemctl disable cups.service
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/cups.path.
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/cups.service.
Removed symlink /etc/systemd/system/sockets.target.wants/cups.socket.
Removed symlink /etc/systemd/system/printer.target.wants/cups.service.
#一口气关掉了 4 个连接文件，说明这 4 个文件有相依赖的关系

[root@li ~]# netstat -tulnp | grep cups
#不会产生任何数据

#3、尝试启动 cups.socket 监听客户端的需求
[root@li ~]# systemctl start cups.socket
[root@li ~]# systemctl status cups.socket cups.service cups.path
● cups.socket - CUPS Printing Service Sockets
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/cups.socket; disabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (listening) since 三 2020-08-19 16:28:35 CST; 22s ago
   Listen: /var/run/cups/cups.sock (Stream)

8月 19 16:28:35 li.erver systemd[1]: Listening on CUPS Printing Service Sockets.

● cups.service - CUPS Printing Service
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/cups.service; disabled; vendor preset: enabled)
   Active: inactive (dead)

8月 19 16:23:32 li.erver systemd[1]: Started CUPS Printing Service.
8月 19 16:24:19 li.erver systemd[1]: Stopping CUPS Printing Service...
8月 19 16:24:19 li.erver systemd[1]: Stopped CUPS Printing Service.

● cups.path - CUPS Printer Service Spool
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/cups.path; disabled; vendor preset: enabled)
   Active: inactive (dead)
#仅有 cups.socket 在启动

#4、尝试使用 lp 这个指令打印看看
[root@li ~]# echo "testing" | lp
lp: Error - no default destination available.
#实际上就是没有打印机，显示错误也没关系

[root@li ~]# systemctl status cups.service
● cups.service - CUPS Printing Service
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/cups.service; disabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since 三 2020-08-19 16:30:17 CST; 38s ago
[root@li ~]# netstat -tulnp | grep cups
tcp        0      0 127.0.0.1:631           0.0.0.0:*               LISTEN      12876/cupsd       
tcp6       0      0 ::1:631                 :::*                    LISTEN      12876/cupsd
#竟然自己启动了，我们并没有启动它

从上面的案例可知，很多服务之间是相互依赖的。cups 是一种打印服务，这个服务会启动 631 端口来提供网络打印机的打印功能。但是其实我们无须一直启动 631 端口。因此多了一个 cups.socket 的服务，这个服务可以在 “用户有打印需求的时候，才会唤醒 cups.service” 的意思。因此，如果仅仅是 disable/stop cups.service 而忘记其他两个服务的话，那么当用户向其他两个 cups.path 和 cups.socket 提出要求时，cups.service 就会被唤醒！

2.1.2、强迫服务注销（mask）的练习

比较正规的做法是，要关闭 cups.service 时，连同其他两个会唤醒 cups.socket 与 cups.path 通通关闭，那就没事了。比较不正规的做法是，那就强迫 cups.service 注销。

[root@li ~]# systemctl stop cups.service
Warning: Stopping cups.service, but it can still be activated by:
  cups.socket	#警告就说明了，cups.service 就算是关闭了还是会被唤醒
[root@li ~]# systemctl mask cups.service
Created symlink from /etc/systemd/system/cups.service to /dev/null.

[root@li ~]# systemctl status cups.service
● cups.service
   Loaded: masked (/dev/null; bad)
   Active: inactive (dead) since 三 2020-08-19 16:37:35 CST; 1min 23s ago
 Main PID: 12876 (code=exited, status=0/SUCCESS)
 
 [root@li ~]# systemctl start cups.service
Failed to start cups.service: Unit is masked.	#再也无法唤醒

那如何取消注销呢？当然是 unmask 即可：

[root@li ~]# systemctl unmask cups.service
Removed symlink /etc/systemd/system/cups.service.

[root@li ~]# systemctl status cups.service
● cups.service - CUPS Printing Service
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/cups.service; disabled; vendor preset: enabled)
   Active: inactive (dead) since 三 2020-08-19 16:37:35 CST; 3min 21s ago
 Main PID: 12876 (code=exited, status=0/SUCCESS)

2.2、通过 systemctl 观察系统上的所有服务

[root@li ~]# systemctl [command] [--type=TYPE] [--all]
command:
	list-units			:依据 unit 列出目前启动的 unit。若加上 --all 才会列出没启动的
	list-unit-files		:依据 /usr/lib/systemd/system 内的文件，将所有文件列表说明

#1、列出系统上所启动的 unit
[root@li ~]# systemctl
  UNIT                                LOAD   ACTIVE SUB       DESCRIPTION
  -.mount                             loaded active mounted   /
  boot.mount                          loaded active mounted   /boot
  dev-hugepages.mount                 loaded active mounted   Huge Pages File System
  dev-mqueue.mount                    loaded active mounted   POSIX Message Queue File System
  run-user-0.mount                    loaded active mounted   /run/user/0
  ...

#2、列出所有已经安装的 unit 有哪些
[root@li ~]# systemctl list-unit-files
UNIT FILE                                     STATE
proc-sys-fs-binfmt_misc.automount             static
dev-hugepages.mount                           static
dev-mqueue.mount                              static
...

假如我不想知道这么多的 unit 项目，我只想知道 service 这种类别的 daemon 而已，而且不论是否已经启动，通通列出来：

[root@li ~]# systemctl list-units --type=service --all
  UNIT                                LOAD      ACTIVE   SUB     DESCRIPTION
  auditd.service                      loaded    active   running Security Auditing Service
● cloud-init-local.service            not-found inactive dead    cloud-init-local.service
  cpupower.service                    loaded    inactive dead    Configure CPU power related setti
  crond.service                       loaded    active   running Command Scheduler
...

#查询系统上是否有以 cpu 为名的服务
[root@li ~]# systemctl list-units --type=service --all | grep cpu
  cpupower.service       loaded    inactive dead    Configure CPU power related settings

2.3、通过 systemctl 管理不同的操作环境（target unit）

如何列出与操作界面比较有关的 target 项目呢？

[root@li ~]# systemctl list-units --type=target --all
  UNIT                      LOAD      ACTIVE   SUB    DESCRIPTION
  basic.target              loaded    active   active Basic System
  cryptsetup.target         loaded    active   active Local Encrypted Volumes
  emergency.target          loaded    inactive dead   Emergency Mode
  ...
LOAD   = Reflects whether the unit definition was properly loaded.
ACTIVE = The high-level unit activation state, i.e. generalization of SUB.
SUB    = The low-level unit activation state, values depend on unit type.

32 loaded units listed.
To show all installed unit files use 'systemctl list-unit-files'.

默认有 32 个 target unit，而跟操作界面相关性比较高的 target 主要有以下几个：

graphical.target：就是文字加上图形界面，这个项目包含了底下的 multi-user.target 项目！
multi-user.target：纯文本模式！
rescue.target：在无法使用 root 登录的情况下，systemd 在开机时会多加一个额外的暂时系统，与你原本的系统无关。这时你可以取得 root 的权限来维护你的系统。但是这时额外的系统，因此可能需要动到 chroot 的方式来取得你原来的系统。
emergency.target：紧急处理系统的错误，还是需要使用 root 登录的情况，在无法使用 rescue.target 的情况下，可以尝试使用这种模式。
shutdown.target：就是关机的流程。
getty.target：可以设定你需要几个 tty 之类的，如果想要降低 tty 的项目，可以修改这个东西的配置文件。

[root@li ~]# systemctl [conmand] [unit.target]
选项与参数：
command：
	get-default：取得目前的 target
	set-default：设定后面的 target 为默认的操作模式
	isolate：切换到后面的模式

#我们没有安装图形界面，应该是纯文本模式
[root@li ~]# systemctl get-default
multi-user.target	#纯文本模式

在正常的切换情况下，使用上述的 isolate 方式即可。不过为了方便起见，systemd 也提供了数个简单的指令给我们切换操作模式使用：

[root@li ~]# systemctl poweroff	#关机
[root@li ~]# systemctl reboot	#重启
[root@li ~]# systemctl suspend	#暂停模式
[root@li ~]# systemctl hibernate	#休眠模式
[root@li ~]# systemctl rescue	#救援模式
[root@li ~]# systemctl emergency	#紧急模式

suspend：暂停模式会将系统的状态保存到内存中，然后关闭大部分的系统硬件，当然并没有实际关机。当用户按下唤醒机器的按键时，系统数据会从内存中恢复，然后重新驱动大部分的硬件。唤醒速度较快。
hibernate：休眠模式则是将系统状态保存到硬盘中，保存完毕后，将计算机关机。当用户唤醒系统时，系统会开始正常工作，然后将保存到硬盘中的系统状态恢复回来。因为是从硬盘中读取，因此速度较慢。

3、通过 systemctl 分析各服务之间的依赖性

[root@li ~]# systemctl list-dependencies [unit] [--reverse]
选项与参数：
--reverse：反向追踪谁在使用这个 unit 的意思！

#1、列出目前的 target 环境下，用到什么特别的 unit
[root@li ~]# systemctl get-default
multi-user.target
[root@li ~]# systemctl list-dependencies
default.target
● ├─auditd.service
● ├─crond.service
● ├─dbus.service
● ├─firewalld.service
● ├─irqbalance.service
● ├─kdump.service
● ├─network.service
● ├─NetworkManager.service
...

default.target 会用到 basic.target + getty.target + remote-fs.target 这三大项目。那么如何查询谁用到 multi-user.target 呢？

[root@li ~]# systemctl list-dependencies --reverse
default.target
● └─graphical.target

4、与 systemd 的 daemon 运作过程相关的目录简介

/usr/lib/systemd/system/：

使用 CentOS 官方提供的软件安装后，默认的启动脚本配置文件都放在这里，这里的文件尽量不要修改，要修改时请到 /etc/systemd/system/ 底下修改。
/run/systemd/system/：

系统执行过程中所产生的脚本，这些脚本的执行优先级比 /usr/lib/systemd/system/ 高！
/etc/systemd/system/：

管理员依据主机系统的需求所建立的执行脚本，其实这个目录有点像以前的 /etc/rc.d/rc5.d/Sxx 之类的功能。优先级比 /run/systemd/system/ 高！
/etc/sysconfig/*：

几乎所有的服务都会将初始化的一些选项设定写入这个目录下。举例来说，网络的设定则是写在 /etc/sysconfig/network-srcipts/ 这个目录下。
/var/lib/：

一些会产生数据的服务都会将它的数据写入到 /var/lib/ 目录下。举例来说，数据库管理系统 MySQL 的数据库默认就是写入到 /var/lib/mysql 这个目录下的。
/run/：

放置了很多 daemon 的暂存文件，包括 lock file 以及 PID file 等。

Linux基础学习笔记之——认识系统服务（daemon）