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用systemd 管理你的进程

嘟噜聪2020/10/29 11:55:24 [System] [Systemd] [v2ray] [进程管理] [守护进程] 7791人已阅

简介 进程管理一真是个比较头疼的问题，通常咱们会使用耳熟能详的Supervisor来管理我们的进程，但Supervisor也有它的问题。比如我就遇到过Supervisor卡死的问题。本文章介绍如何Systemd及如何配置一个Unit工，以v2ray client为例。

用systemd 管理你的进程

进程管理一真是个比较头疼的问题，通常咱们会使用耳熟能详的Supervisor来管理我们的进程，但Supervisor也有它的问题。比如我就遇到过Supervisor卡死的问题。

本文章介绍如何Systemd及如何配置一个Unit工，以v2ray client为例。

如果直接想看v2ray的配置，直接跳过介绍到最后看案例v2ray client 的unit案例。

Systemd

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。 作为系统初始化系统，systemd 的最大特点有两个:

  • 令人惊奇的激进的并发启动能力，极大地提高了系统启动速度；
  • 用 CGroup 统计跟踪子进程，干净可靠。

Systemd 必须基于CentOS7及以上的系统版本运行。

Unit

系统初始化要做很多工作，如挂在文件系统，配置交换分区等等，这都可以看做是一个配置单元，Systemd 可以管理所有系统资源。不同的资源统称为 Unit（单位）。Systemd把配置单元分成分成12种:

  • Service unit：系统服务
  • Target unit：多个 Unit 构成的一个逻辑分组，可以当成是SystemV中的运行级。
  • Device Unit：硬件设备
  • Mount Unit：文件系统的挂载点，systemd据此进行自动挂载，为了与SystemV兼容，目前systemd自动处理/etc/fstab并转化为mount
  • 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：配置swap交换分区文件
  • Timer Unit：定时器。用来定时触发用户定义的操作，它可以用来取代传统的atd，crond等。

每一个配置单元都有一个对应的配置文件，系统管理员的任务就是编写和维护这写不同的配置文件, 用这个配置文件来告诉 Systemd 怎么启动这个 Unit ，比如一个Redis服务对应一个redis.service文件。

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/，真正的配置文件存放在那个目录。

一般用户的Unit会存在/usr/lib/systemd/system/目录下，而系统的一般会存在/etc/systemd/system/或/lib/systemd/system/目录下。通常情况下我们一般放在用户的Systemd目录下。

配置文件的后缀名，就是该 Unit 的种类，比如sshd.socket。如果省略，Systemd 默认后缀名为.service，所以sshd会被理解成sshd.service。

依赖关系

Systemd并不能完全解除各个单元之间的依赖关系，如物理设备单元准备就绪之前，不可能执行挂载单元。为此需要定义各个单元之间的依赖关系。有依赖的地方就会有出现死循环的可能，比如A依赖于B，B依赖于C，C依赖于A，那么导致死锁。Systemd为此提供了两种不同程度的依赖关系，一个是require，一个是want，出现死循环时，Systemd会尝试忽略want类型的依赖，如仍不能解锁，那么systemd报错。

Unit配置文件结构

配置文件分成几个区块。每个区块的第一行，是用方括号表示的区别名，比如[Unit]。注意：

  • 配置文件的区块名和字段名，都是大小写敏感的。

  • 每个区块内部是一些等号连接的键值对，键值对的等号两侧不能有空格。

    [Unit]
Description=ATD daemon

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/bin/atd

[Install]
WantedBy=multi-user.target

[Unit]区块

[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

[Service]区块

[Service]区块用来定义如何启动当前服务，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，创建后父进程会立即退出
  • 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]区块

[Install]通常是配置文件的最后一个区块，用来定义如何启动，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）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

Unit管理

Unit进程管理命令

  • systemctl enable: 命令用于在上面两个目录之间，建立符号链接关系。如果配置文件里面设置了开机启动，systemctl enable命令相当于激活开机启动。

    $ systemctl enable nginx.service
    
// 等同于
$ ln -s '/usr/lib/systemd/system/nginx.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nginx.service'

  • systemctl disable: 撤销符号链接关系，相当于撤销开机启动。

    $ systemctl disable nginx.service

  • systemctl list-unit-files: 显示每个配置文件的状态。而每个配置文件的状态，一共有四种

    • enabled：已建立启动链接
    • disabled：没建立启动链接
    • static：该配置文件没有[Install]部分（无法执行），只能作为其他配置文件的依赖

    • masked：该配置文件被禁止建立启动链接

      // 列出所有配置文件 
$ systemctl list-unit-files
    
// 列出指定类型的配置文件
$ systemctl list-unit-files --type=service

  • systemctl list-units: 查看当前系统的所有 Unit

    // 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
    
// 列出所有没有运行的 Unit
$ systemctl list-units --all --state=inactive
    
// 列出所有加载失败的 Unit
$ systemctl list-units --failed
    
// 列出所有正在运行的、类型为 service 的 Unit
$ systemctl list-units --type=service

  • systemctl status: 用于查看系统状态和单个 Unit 的状态

    $ systemctl status v2ray
● v2ray.service - V2Ray Service
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/v2ray.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Wed 2020-10-28 20:20:46 CST; 13h ago
     Docs: https://www.v2fly.org/
 Main PID: 27085 (v2ray)
    Tasks: 10 (limit: 26213)
   Memory: 14.4M
   CGroup: /system.slice/v2ray.service
           └─27085 /usr/local/bin/v2ray -config /usr/local/etc/v2ray/config.json
...

其他一些常用命令:

// 显示某个 Unit 是否正在运行
$ systemctl is-active nginx.service
// 显示某个 Unit 是否处于启动失败状态
$ systemctl is-failed nginx.service
// 显示某个 Unit 服务是否建立了启动链接
$ systemctl is-enabled nginx.service
// 立即启动一个服务
$ systemctl start nginx.service
// 立即停止一个服务
$ systemctl stop nginx.service
// 重启一个服务
$ systemctl restart nginx.service
// 杀死一个服务的所有子进程
$ systemctl kill nginx.service
// 重新加载一个服务的配置文件
$ systemctl reload nginx.service
// 重载所有修改过的配置文件, **每次修改过unit文件必须执行，否则不生效**
$ systemctl daemon-reload
// 显示某个 Unit 的所有底层参数
$ systemctl show nginx.service
// 显示某个 Unit 的指定属性的值
$ systemctl show -p CPUShares nginx.service
// 设置某个 Unit 的指定属性
$ systemctl set-property nginx.service CPUShares=500
// 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（详见下文），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

Unit的日志管理

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）
$ 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: debug
$ journalctl -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.serviceqq -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

v2ray client 的unit案例

安装客户端

  1. 下载、解压v2ray-core:

    $ wget https://github.com/v2ray/v2ray-core/releases/download/v4.28.2/v2ray-linux-64.zip
$ unzip v2ray-linux-64.zip

  2. 将执行文件及配置文件挪到/usr/local/目录

    // 创建配置目录
$ mkdir -p /usr/local/etc/v2ray/
// 挪配置文件
$ mv config.json /usr/local/etc/v2ray/
// 挪执行文件
$ mv v2ray /usr/local/bin/
$ mv v2ctl /usr/local/bin/

配置v2ray client的Systemd unit

  1. 在/usr/lib/systemd/system/目录下创建一个v2ray.service文件，内容能考:
[Unit]
Description=V2Ray Service
Documentation=https://www.v2fly.org/
After=network.target nss-lookup.target

[Service]
User=nobody
CapabilityBoundingSet=CAP_NET_ADMIN CAP_NET_BIND_SERVICE
AmbientCapabilities=CAP_NET_ADMIN CAP_NET_BIND_SERVICE
NoNewPrivileges=true
ExecStart=/usr/local/bin/v2ray -config /usr/local/etc/v2ray/config.json
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

  1. 设置系统自启动

    $ systemctl enable v2ray

  2. 启动system unit

    $ systemctl start v2ray

  3. 查询运行状态

    $ systemctl status v2ray

查询v2ray运行日志

$ journalctl -exfu v2ray.service
-- Logs begin at Tue 2020-10-27 20:10:19 CST, end at Thu 2020-10-28 20:36:37 CST. --
Oct 28 20:36:11 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ systemd[1]: Started V2Ray Service.
Oct 28 20:36:11 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ systemd[1]: v2ray.service: Main process exited, code=exited, s>
Oct 28 20:36:11 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ systemd[1]: v2ray.service: Failed with result 'exit-code'.
Oct 28 20:36:11 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ systemd[1]: v2ray.service: Service RestartSec=100ms expired, s>
Oct 28 20:36:11 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ systemd[1]: v2ray.service: Scheduled restart job, restart coun>
Oct 28 20:36:11 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ systemd[1]: Stopped V2Ray Service.
Oct 28 20:36:11 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ systemd[1]: Started V2Ray Service.
Oct 28 20:37:00 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ v2ray[27085]: 2020/10/28 20:36:00 [Info] [233990051] v2ray.com/core/app/proxyman/outbound: failed to process outbound traffic > v2ray.com/core/proxy/vmess/outbound: connection ends > websocket: close 1000 (normal)
Oct 29 20:37:00 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ v2ray[27085]: 2020/10/28 20:36:00 [Info] [233990051] v2ray.com/core/app/proxyman/inbound: connection ends > v2ray.com/core/proxy/http: connection ends > io: read/write on closed pipe
Oct 29 20:37:01 iZwz92jeancylnv2hhaquyZ v2ray[27085]: 2020/10/28 20:36:01 [Info] [2378677143] v2ray.com/core/proxy/vmess/outbound: tunneling request to tcp:mws-eu.amazonservices.com:443 via tcp:els01.kulime.space:10020

尾巴

systemd很方便的解决了go语言或其他语言编译后的系统在linux系统上运行的进程管理的问题，如果使用的是Docker,那这个文字就没什么卵用。

关于systemd更多的介绍可以查看官方信息: https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/systemd.unit.html

参考: linux-进程管理工具SystemD

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