Linux操作系统的开机过程是这样的，即从BIOS开始，然后进入Boot Loader，再加载系统内核，然后内核进行初始化，最后启动初始化进程。初始化进程作为Linux系统的第一个进程，它需要完成Linux系统中相关的初始化工作，为用户提供合适的工作环境。RHEL 7、CentOS7等linux发行版系统已经替换掉了熟悉的初始化进程服务System V init，正式采用全新的systemd初始化进程服务。systemd初始化进程服务采用了并发启动机制，开机速度得到了不小的提升。
一、systemd概述
systemd即为system daemon，是linux下的一种init软件，由Lennart Poettering带头开发，并在LGPL 2.1及其后续版本许可证下开源发布，开发目标是提供更优秀的框架以表示系统服务间的依赖关系，并依此实现系统初始化时服务的并行启动，同时达到降低Shell的系统开销的效果，最终代替现在常用的System V与BSD风格init程序。
systemd是一个专用于 Linux 操作系统的系统与服务管理器。当作为启动进程(PID=1)运行时，它将作为初始化系统运行，也就是启动并维护各种用户空间的服务。
为了与传统的 SysV 兼容，如果将 systemd 以 init 名称启动，并且"PID≠1"，那么它将执行 telinit 命令并将所有命令行参数原封不动的传递过去。 这样对于普通的登录会话来说，无论是调用 init 还是调用 telinit 都是等价的。
当作为系统实例运行时，systemd将会按照system.conf配置文件以及system.conf.d配置目录中的指令工作；当作为用户实例运行时，systemd 将会按照user.conf配置文件 以及 user.conf.d配置目录中的指令工作。
systemd将各种系统启动和运行相关的对象，表示为各种不同类型的单元(unit)，并提供了处理不同单元之间依赖关系的能力。大部分单元都静态的定义在单元文件中，但是有少部分单元则是动态自动生成的：其中一部分来自于其他传统的配置文件(为了兼容性)，而另一部分则动态的来自于系统状态或可编程的运行时状态。单元既可以处于活动(active)状态，也可以处于停止(inactive)状态，当然也可以处于启动中(activating)或停止中(deactivating)的状态。还有一个特殊的失败(failed)状态，意思是单元以某种方式失败了(进程崩溃了、或者触碰启动频率限制、或者退出时返回了错误代码、或者遇到了操作超时之类的故障)。当进入失败(failed)状态时，导致故障的原因将被记录到日志中以方便日后排查。需要注意的是，不同的单元可能还会有各自不同的"子状态"，但它们都被映射到上述五种状态之一。
systemd的优点是功能强大、使用方便，缺点是体系庞大、非常复杂。事实上，现在还有很多人反对使用systemd，理由就是它过于复杂，与操作系统的其他部分强耦合，违反"keep simple, keep stupid"的Unix哲学。
二、systemd与System V init的区别以及作用
与以前的发行版使用的System V风格init相比，systemd采用了以下新技术：(1) 采用Socket激活式与总线激活式服务，以提高相互依赖的各服务的并行运行性能；(2)用Cgroups代替PID来追踪进程，以此即使是两次fork之后生成的守护进程也不会脱离systemd的控制。
无论怎样，RHEL 7系统选择systemd初始化进程服务已经是一个既定事实，因此也没有了“运行级别”这个概念，Linux系统在启动时要进行大量的初始化工作，比如挂载文件系统和交换分区、启动各类进程服务等，这些都可以看作是一个一个的单元（Unit），systemd用目标（target）代替了System V init中运行级别的概念，这两者的区别如下所示。
表1：System V init和systemd的区别
| System V init运行级别 | systemd目标名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 0 | runlevel0.target -> poweroff.target | 关机 |
| 1 | runlevel1.target -> rescue.target | 单用户模式 |
| 2 | runlevel2.target -> multi-user.target | 等同于级别3 |
| 3 | runlevel3.target -> multi-user.target | 多用户的文本界面 |
| 4 | runlevel4.target -> multi-user.target | 等同于级别3 |
| 5 | runlevel5.target -> graphical.target | 多用户的图形界面 |
| 6 | runlevel6.target -> reboot.target | 重启 |
| emergency | emergency.target | 紧急shell |
每个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/或者/lib/systemd/system/，Unit的配置文件都存放在这个目录里面。
例如：将系统默认的运行模式修改为“多用户，无图形”，可直接用ln命令把多用户模式目标文件链接到/etc/systemd/system/目录ln -sf /lib/systemd/system/multi-user.target /etc/systemd/system/default.target
在RHEL6及之前的发行版系统是使用service、chkconfig等命令来管理系统服务，在RHEL7系统中是使用systemctl命令来管理服务的。我们来看一下它们之间的区别。
表2：服务的启动、重启、停止等常用命令对比
| System V init命令 | systemctl命令 | 作用 |
|---|---|---|
| service foo start | systemctl start foo.service | 启动服务 |
| service foo restart | systemctl restart foo.service | 重启服务 |
| service foo stop | systemctl stop foo.service | 停止服务 |
| service foo reload | systemctl reload foo.service | 重新加载配置文件（不停止服务） |
| service foo status | systemctl status foo.service | 查看服务状态 |
表3：设置服务开机启动、不启动等常用命令对比
| System V init命令 | systemctl命令 | 作用 |
|---|---|---|
| chkconfig foo on | systemctl enable foo.service | 开机自动启动 |
| chkconfig foo off | systemctl disable foo.service | 开机不自动启动 |
| chkconfig foo | systemctl is-enabled foo.service | 查看服务是否为自动启动 |
| chkconfig --list | systemctl list-unit-files | 查看各个服务的启动与禁用情况 |
三、系统管理相关命令
（1）systemctl是systemd的主命令，用于管理系统和服务。
重启系统systemctl reboot
关闭系统，切断电源systemctl poweroff
CPU停止工作systemctl halt
暂停系统systemctl suspend
让系统进入冬眠状态systemctl hibernate
让系统进入交互式休眠状态systemctl hybrid-sleep
启动进入救援状态（单用户状态）systemctl rescue
（2）systemd-analyze命令用于查看启动耗时。
查看系统启动耗时systemd-analyze
查看每个服务的启动耗时systemd-analyze blame
显示瀑布状的系统启动过程流systemd-analyze critical-chain
显示指定服务的启动流systemd-analyze critical-chain atd.service
（3）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。hostnamectl set-hostname xuad1
（4）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。
localectl set-locale LANG=zh_CN.UTF-8
localectl set-keymap zh_CN（5）timedatectl命令用于查看当前系统时区设置。
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
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
timedatectl set-time YYYY-MM-DD
timedatectl set-time HH:MM:SS（6）loginctl命令用于查看当前登陆的用户。
列出当前sessionloginctl 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 root
四、Unit相关命令
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systemctl list-units命令可以查看系统的所有Unit信息。
列出已启动的Unitsystemctl 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
列出所有没有启动的Unitsystemctl list-units --all --state=inactive
列出所有启动失败的Unitsystemctl list-units --failed
列出所有正在运行的、类型为service的Unitsystemctl list-units --type=service
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 httpd.service
显示远程主机的nginx服务的状态systemctl -H [email protected] status nginx.service
除了status外，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 是否启动systemctl is-active application.service
显示某个 Unit 是否启动失败systemctl is-failed application.service
显示某个 Unit 服务是否开机启动systemctl is-enabled application.service
systemctl常用命令
立即启动一个服务systemctl start httpd.service
立即停止一个服务systemctl stop httpd.service
重启一个服务systemctl restart httpd.service
杀死一个服务的所有子进程systemctl kill httpd.service
重新加载一个服务的配置文件systemctl reload httpd.service
重载所有修改过的配置文件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systemctl set-property httpd.service CPUShares=500
Unit的后缀名.service可以省略，例如启动ssh的命令systemctl start sshd.service可以写成systemctl start sshd。
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，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
systemctl list-unit-files命令用于列出所有Unit的状态。
列出所有Unit状态systemctl list-unit-files
列出指定类型的Unit状态systemctl list-unit-files --type=service
Unit的四种状态
enabled：开机启动
disabled：不开机启动
static：该Unit没有[Install]部分（无法执行），只能作为其他Unit的依赖
masked：该Unit被禁止开机启动如果修改了某个服务的配置文件，就要重新加载配置，然后重新启动，否则修改不会生效。
systemctl daemon-reload
systemctl restart httpd.service系统运行模式target相关命令
查看当前系统的所有Targetsystemctl list-unit-files --type=target
查看一个 Target 包含的所有Unitsystemctl list-dependencies multi-user.target
查看启动时的默认Targetsystemctl get-default
设置启动时的默认Targetsystemctl 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systemctl isolate multi-user.target
五、日志管理命令
systemd统一管理所有Unit的启动日志，可以只用journalctl一个命令查看所有日志（内核日志和应用日志），它的配置文件是/etc/systemd/journald.conf。
查看所有日志（默认情况下 ，只保存本次启动的日志）journalctl
查看内核日志（不显示应用日志）journalctl -k
查看系统本次启动的日志
journalctl -b
journalctl -b -0查看上一次启动的日志（需更改设置）journalctl -b -1
查看指定时间的日志
journalctl --since="2012-10-30 18:17:16"
journalctl --since "20 min ago"
journalctl --since yesterday
journalctl --since "2015-01-10" --until "2015-01-11 03:00"
journalctl --since 09:00 --until "1 hour ago"显示尾部的最新10行日志journalctl -n
显示尾部指定行数的日志journalctl -n 20
实时滚动显示最新日志journalctl -f
查看指定服务的日志journalctl /usr/lib/systemd/systemd
查看指定进程的日志journalctl _PID=1
查看某个路径的脚本的日志journalctl /usr/bin/bash
查看指定用户的日志journalctl _UID=33 --since today
查看某个 Unit 的日志
journalctl -u nginx.service
journalctl -u nginx.service --since today实时滚动显示某个 Unit 的最新日志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: debugjournalctl -p err -b
日志默认分页输出，--no-pager 改为正常的标准输出journalctl --no-pager
以 JSON 格式（单行）输出journalctl -b -u nginx.service -o json
以 JSON 格式（多行）输出，可读性更好journalctl -b -u nginx.service -o json-pretty
显示日志占据的硬盘空间journalctl --disk-usage
指定日志文件占据的最大空间journalctl --vacuum-size=1G
指定日志文件保存多久journalctl --vacuum-time=1years
六、Unit配置文件
前面已经讲过，配置一个服务开机启动的命令是systemctl enable <服务名>.service，实际上只是在/etc/systemd/system/目录下做了个文件链接而已。
systemctl enable httpd.service
等同于
ln -s '/usr/lib/systemd/system/httpd.service' '/etc/systemd/system/httpd.service'Unit的配置文件的内容，一般会有以下三个区块，具体含义如下
[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,它的主要字段如下：
Description：简单描述
Documentation：服务的启动文件和配置文件
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，不影响当前Unit的启动
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[Service]区块配置，只有Service类型的Unit才有这个区块，它的主要字段如下：
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，之后父进程会退出，子进程成为主进程
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，则其他任务执行完毕，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[Install]通常是配置文件的最后一个区块，用来定义运行模式（Target）、Unit别名等设置，以及是否开机启动，它的主要字段如下：
WantedBy：它的值是一个或多个Target，当前Unit激活时（enable）时，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UnitUnit配置文件的完整字段清单，请参考官方文档。
systemctl cat命令可以用来查看配置文件，那么我们来看一下sshd配置文件的内容，分析下它每项配置的含义是什么。systemctl cat sshd.service
[Unit]
Description=OpenSSH server daemon # 当前服务的简单描述
Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5) # sshd是启动脚本，sshd_config是配置文件
After=network.target sshd-keygen.service # 启动ssh服务之前会先启动这两个Unit
Wants=sshd-keygen.service # 此Unit启动成功与否不影响ssh服务的正常启动
[Service]
Type=notify # ssh服务启动成功后会通知systemd，再启动其他依赖服务
EnvironmentFile=/etc/sysconfig/sshd # 指定ssh服务的环境参数配置文件
ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS # 启动ssh服务执行的命令
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID # 重启ssh服务执行的命令
KillMode=process # process表示只停止主进程，不停止子进程
Restart=on-failure # 进程非正常退出时，包括信号终止和超时，会重启服务
RestartSec=42s # 上面Restart重启之前需要等待42秒再重启
[Install]
WantedBy=multi-user.target # ssh服务所在的系统运行模式[Unit]区块：启动顺序与依赖关系
After字段定义哪些服务在ssh服务启动之前启动，Before字段定义哪些服务在ssh服务启动之后启动，After和Before字段只涉及启动顺序，不涉及依赖关系。
举例来说，某web应用需要postgresql数据库储存数据，在配置文件中只定义了postgresql在该web应用之前启动，而没有定义依赖关系，由于某种原因postgresql需要重新启动，在postgresql停止期间，该web应用就会无法建立数据库连接。
设置依赖关系，需要使用Wants字段和Requires字段。
Wants字段表示sshd.service与sshd-keygen.service之间属于“弱依赖”关系，即sshd-keygen.service启动失败或者停止运行，不影响sshd.service的运行。
Requires字段则表示“强依赖”关系，即如果该服务启动失败或者停止运行，那么sshd.service也不会启动。
注意：Wants字段与Requires字段只涉及依赖关系，与启动顺序无关，默认情况下是同时启动的。
[Service]区块：启动、停止、重启行为
EnvironmentFile字段：指定ssh服务的环境参数配置文件，该文件内部的key=value键值对，可以用$key的形式，在当前配置文件中获取。
ExecStart字段定义了启动ssh服务的命令是/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS，其中的变量$OPTIONS就来自EnvironmentFile字段定义的环境参数配置文件。
所有的启动设置前面都可以加上一个符号（－），表示“抑制错误”，即发生错误也不影响其他命令的执行。比如，EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/sshd表示即使/etc/sysconfig/sshd文件不存在，也不会抛出错误。
Type字段定义启动类型，Type=notify表示ssh服务启动后会向Systemd发出通知信号，然后Systemd再启动其他服务。
举个例子，笔记本电脑启动时，要把触摸板关掉，配置文件可以这样写。
[Unit]
Description=Switch-off Touchpad
[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/touchpad-off
[Install]
WantedBy=multi-user.targetType设置为oneshot时，就表示这个服务只要运行一次就够了，不需要长期运行。
如果关闭后，将来某个时候还想打开，配置文件修改如下。
[Unit]
Description=Switch-off Touchpad
[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/touchpad-off start
ExecStop=/usr/bin/touchpad-off stop
RemainAfterExit=yes
[Install]
WantedBy=multi-user.targetRemainAfterExit字段设置为yes，表示进程退出后，服务仍然保持执行。这样的话，一旦使用systemctl stop命令停止服务，ExecStop定义的命令就是执行，从而重新开启触摸板。
KillMode字段设为process表示只停止主进程，不停止任何子进程，即子进程打开的ssh session仍然保持连接。这个设置不太常见，但对ssh服务很重要，否则你停止服务的时候，会连自己打开的ssh session一起杀掉。
KillMode字段可以设置的值如下：
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设为on-failure表示任何意外的失败，都将重启ssh服务。如果ssh服务正常停止（比如执行systemctl stop sshd.service命令），ssh服务就不会重启。
Restart字段可以设置的值如下：
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，总是重启对于需要守护的进程，推荐设为on-failure；对于那些允许发生错误退出的服务，可以设为on-abnormal。
RestartSec表示Systemd重启服务之前，需要等待的秒数。
[Install]区块：定义服务启动的系统运行模式，即该服务在哪个运行模式下开机启动。
WantedBy定义服务所在的Target，WantedBy=multi-user.target指的是ssh服务所在的Target是multi-user.target（多用户命令行模式）。
当我们执行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有默认启动的Target，multi-user.target（多用户命令行模式）。
上图的结果表示，在multi-user.target.wants目录下面的所有服务，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。
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systemctl isolate shutdown.target
前面已经讲过systemd的系统运行目标有哪些，我们经常用到的有两个：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。
七、Target的配置文件
Target的配置文件存放在/lib/systemd/system/目录下，我们来看一下multi-user.target的内容。systemctl cat multi-user.target
Requires=basic.target：要求basic.target一起运行。
Conflicts字段：冲突字段，如果rescue.service或rescue.target正在运行，multi-user.target就不能运行，反之亦然。
After：表示multi-user.target在basic.target、rescue.service、rescue.target之后启动，如果它们有启动的话。
AllowIsolate：允许使用systemctl isolate命令切换到multi-user.target。
注意：修改配置文件以后，需要重新加载配置文件，然后重新启动相关服务。
重新加载配置文件systemctl daemon-reload
重启相关服务systemctl restart foo
八、编写服务配置文件实例
我们首先编写一个xuad.service配置文件，功能为启动、重启、停止nginx服务，放在/usr/lib/systemd/system/目录下，内容如下：vim /usr/lib/systemd/system/xuad.service
[Unit]
Description=xuad server
[Service]
Type=forking
PIDFile=/run/nginx.pid
ExecStartPre=/usr/bin/rm -f /run/nginx.pid
EnvironmentFile=/etc/sysconfig/xuad
ExecStart=/usr/sbin/nginx
ExecStartPost=/bin/echo $OPTIONS
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
KillSignal=SIGQUIT
ExecStopPost=/bin/echo stop
[Install]
WantedBy=multi-user.target接下来再编写一个xuad文件，放在/etc/sysconfig/目录下，内容如下：OPTIONS=Start
这样我们相当于定义了一个xuad服务。
首先确认nginx是否启动。systemctl status nginx.service
通过上图可以看到运行状态为inactive，很明显nginx未运行。
接下来我们来启动xuad.service这个服务，前面有讲过.service可以省略。
systemctl start xuad
systemctl status xuad # 查看xuad服务状态
很明显xuad服务已经成功启动，并且成功打印Start字符串，接下来我们确认一下nginx是否已经启动。ps aux | grep nginx
通过上图可以确认nginx已经成功启动。
接下来我们重启xuad.service这个服务，看看结果如何。
systemctl restart xuad
systemctl status xuad # status只能看到启动成功后的状态
journalctl -u xuad.service -f # 通过日志来看重启结果
通过上图我们看到成功打印stop和Start两个字符串，说明重启nginx成功。
最后我们停止xuad.service，看看结果如何。
systemctl stop xuad
systemctl status xuad
运行状态已经变成inactive（未运行），并且成功打印stop字符串，说明停止nginx成功。这时执行ps aux | grep nginx应该看不到nginx的进程了。
本文所有命令参考文献：
http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-commands.html
在此感谢这位作者，谢谢！