Linux 服务与自启动
写于2017年05月24日

尝试厘清一下如何在 Linux 中配置一个自启动的服务以及相关概念

后台程序

自动启动不免涉及到后台程序

后台执行与暂停

我们如果希望一个前台程序切换到后台暂停，那么可以使用快捷键Ctrl + Z来使当前执行的任务切换到后台暂停运行。
如果想让一个命令在后台执行，可以在后面添加一个&符号。这样子他就会在后台慢慢执行，执行完成后会有一个提示信息。例如

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$ sslocal -c /etc/shadowsocks.json &

后台操作

切换到后台的任务可以通过jobs命令来查看。每个后台任务条目最前面有一个任务号，可以通过fg %任务号来使后台任务切换到前台。
我们刚刚说道Ctrl + Z是使程序到后台暂停。那么如果我想让它在后台执行需要怎么做呢？很简单，使用bg %任务号就能够使Stopped状态的后台程序变成Running状态

结束后台

使用kill命令可以关闭一个后台工作。kill -signal %工作号，示例如下

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$ kill -9 %2
#关闭工作号2的工作，9表示强制结束一个工作
$ kill -2 %3
#2表示向任务输入Ctrl + c这个指令
$ kill -15 %4
#15表示以正常方式结束一个工作
#更多signal有关的选项可以使用man 7 signal查看
#kill后面不带百分号数字表示的是PID，带百分号数字表示是任务号

脱机管理

不管任务是在前台还是切换到了后台，只要你把终端关闭了，任务就会终止。所以我们需要nohup这个命令，它使得任务和终端脱离关系。使用方法如下。该命令所有的输出将会输出到nohup.out文件中

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$ nohup sslocal -c /etc/shadowsocks.json &

System V的服务管理

注意：CentOS 7，Fedora 15等开始采用systemd来管理服务。抛弃了init管理的模式。

以下内容来自于鸟哥的Linux私房菜旧版：初识系统服务，新版加入了Systemd的管理方式所以对原本的init内容有所省略。

System V采用init管理方式。系统第一个唤起的程序是init。然后这个init程序负责唤醒系统所需要的服务。
一般来说，所有的服务启动脚本通通都放在 /etc/init.d/底下。需要更改服务状态的时候也是通过这个方法。

  • 启动：/etc/init.d/daemon start
  • 关闭：/etc/init.d/daemon stop
  • 重新启动：/etc/init.d/daemon restart
  • 状态观察：/etc/init.d/deamon status

同时还有一个service脚本能够完成同样的功能，service daemon start..等等，就不用输入前面那一串路径了。
服务B有时候会依赖服务A才能启动，如果服务A没有启动，init是无法帮忙启动A的，需要管理员自己分析依赖，然后手动处理。

daemon

系统为了某些功能需要提供一些服务（比如说计划任务）。这些服务实质也是由一些程序提供的，这些程序就称为daemon。一般可以把两个词同等看待。一般daemon程序后面有一个d，比如说httpd。
daemon有两个大类

  • stand_alone：这类服务是单独启动的，不需要其他程序管理。并且启动后就一直常驻内存。这类服务的特点就是相应速度极快。
  • super daemon：由特殊的xinetd或者inetd两个程序提供socket或者port对应的管理。当没有用户要求某socket或者port时，所需要的服务不会启动。若有用户要求时，xinetd会负责唤醒相应的服务来处理请求。服务在处理完请求以后就关闭，等到下次又有请求时又重新唤醒。所以这类服务的特点是：响应较慢、但不会长期占用系统资源。
    super daemon又分为以下两种
    • multi-threaded：可以并行处理多个请求。
    • single-threaded：只能同时处理一个请求。

daemon工作方式有两种

  • signal-control：有用户端的请求过来时，就去处理。比如打印机服务
  • interval-control：每隔一段时间就主动去执行某项工作。比如计划任务

inittab文件

init启动后会读取这个文件的内容。然后依次读取每条进行相应的处理。inittab文件定义了主要三种主要信息

  • 系统的默认运行等级
  • 如果他们终止了，哪些进程会启动，监视和重新启动
  • 当进入一个新的运行等级后，执行什么操作

这个文件每行格式是

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id:rstate :action:process

  • id：是条目唯一标识符
  • rstate：该条目匹配的运行等级
  • action：定义如何运行这些命令
  • process：定义要执行的命令
    

rstate有以下这些类型

类型 作用
respawn 进程被终止时便立即重启。init不等待处理结束便继续后续操作
wait 在系统进入到指定的运行级别时便启动相应进程。init等待处理结束才继续后续操作
once 在系统进入到指定运行级别时便启动相应进程，但只有第一次进入该级别时才启动一次
boot 只在系统启动时才运行指定进程。init不等待处理结束便继续后续操作
bootwait 只在系统启动时才运行指定进程。init等待处理结束才继续后续操作
powerfail init接收到断电信号（SIGPWR）时才运行该进程，不等待处理结束便继续后续操作。
powerwait init接收到断电信号（SIGPWR）时才运行该进程，等待处理结束才继续后续操作。
powerokwait 在电源restore时启动该进程。不太清楚restore在这里的具体含义。
powerfailnow 在电源快耗尽时启动该进程。
off 如果相应的进程正在运行，那么就发出一个告警信号，等待20秒后，再通过关闭信号强行终止该进程。如果相应的进程并不存在，那么就忽略该登记项。
ondemand 在系统进入相应运行级别时运行一次。
sysinit 在所有boot和bootwait记录前启动，一般仅用于对设备的初始化工作。init等待操作结束才继续执行。
initdefault 指定默认的运行级别。忽略process项。
ctrlaltdel 在init收到SIGINT信号（即Ctrl+Alt+Del被同时按下）时启动相应进程。
kbrequest 在init发现有组合键被按下时执行相应进程。

在上述参数中，sysinit、boot和bootwait的runlevel项被忽略。

服务的启动方式

init是第一个启动的，然后它会根据当前的运行等级来唤醒不同的服务。当Linux启动以后，它会去运行对应的/etc/rc.d/rc[runlevel].d/目录下存放的脚本。脚本的名称一般是SXXdaemon S为启动该服务，XX是数字表示启动的顺序，数字越低越先执行。当你使用init runlevel切换运行等级时，比如说从3转到5。init会自动分析/etc/rc.d/rc[3].d/和/etc/rc.d/rc[5].d/目录下的脚本，然后启动所需要的服务，就完成了转换。

运行等级

init等级分级一般如下

等级 模式 描述
0 停止 就是关机状态啦
1 单人维护模式 仅允许root登录，不启动daemons，不配置网络接口
2 多用户模式 不配置网络接口，不启动deamons
3 带网络的多用户模式 就是正常启动的状态
4 未定义的 没有特别规定这个登记下的模式，可以自定义等级4的操作
5 图形界面模式 运行在模式3下并且提供图形界面
6 重启模式 就是重启啦

服务的相关目录如下

路径 描述
/etc/init.d/* 启动脚本放置的位置，几乎所有服务启动脚本都放在这里
/etc/rc.d/init.d/* 和上面那个一样，是一个连接而已
/etc/rc.d/rc[0-6].d/* 存放各个运行等级下会启动的脚本，一般是连接到/etc/init.d/目录下的文件
/etc/sysconfig/* 各个服务的初始化环境设定文件
/etc/xinetd.conf，/etc/xinetd.d/* super daemon本身的设定文件是/etc/xinetd.conf，其他daemon的设定放置在/etc/xinetd.d/*目录下详细可以看本章开头的网址
/var/run/* 为了方便管理，daemon会将自己的PID记录一份放置到/var/run/*目录中

添加开机自启动

chkconfig是个用于管理System V系统自启动的软件。所有发行版都带有这个工具。

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$ chkconfig --list
# 显示服务的自启动状态，输出示例如下所示
acpid   0:off   1:off   2:off   3:on   4:on   5:on   6:off
$ chkconfig --list 3
# 显示运行等级为3时启用的服务
$ chkconfig --list httpd
# 显示httpd的自启动状态
$ chkconfig --level 345 acpid on
# 设置acpid在3 4 5 run level状态下自启动
$ chkconfig --add sslocal
# 添加一个服务名来让chkconfig管理，该服务名必须在/etc/init.d/目录内。添加以后就可以设置它的启动状态了。
$ chkconfig --del sslocal
# 有添加自然就有删除

如何设置启动顺序呢？这就需要我们手动修改脚本了，假设我们有一个ss脚本（要放置在/etc/init.d/目录下）

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#!/bin/bash
# chkconfig:35 80 70
# description: Shadowsocks Service
sslocal -c /etc/shadowsocks.json

35表示在run level 3和5下执行，80表示启动时的顺序是80，70表示结束时的顺序是70。数字低的先被执行。
chkconfig其实就是把一些繁琐的操作简单化了，当你设置一个脚本在run level 3下执行时，chkconfig会在/etc/rc.d/rc3.d创建一个连接文件。当系统以run level 3启动时，就回去执行/etc/rc.d/rc3.d目录下面的文件

Systemd管理服务

CentOS 7.x 以后，采用了systemd的管理方式，这个管理方式有以下优点：

  • 以往的init是一个服务一个服务启动，所以后面的服务得慢慢等待。而systemd则可以同时启动所有服务，启动速度大大加快
  • System V要使用init，service，chkconfig三个命令来来管理服务，而systemd只需要一个systemctl命令搭配systemd服务来管理。
  • systemd可以自动解决依赖，当服务B需要服务A时，systemd会自动帮你启动服务A
  • System V中把仅有两种服务分类stand alone和super daemon。systemd将每个服务都定义成一个unit，unit拥有很多分类，service，socket，target，path，snapshot，timer等等
  • System V使用不同的run level来将不同情况下需要启动的服务分组，systemd将许多功能组成一个target来进行配置
  • systemd是向下兼容init的

缺点是：

  • systemd采用systemctl命令管理，但是systemctl这个命令语法有所限制，所以不能使用自定义参数，但是/etc/init.d/daemon就是一个纯shell脚本，灵活度相当高。
  • 如果服务是用户直接手动输入命令启动的，比如mysqld，那么systemd是没法管理这个服务的，只有通过systemctl启动的服务才能受到systemd的管理
  • systemd启动过程中无法通过标准输入来互动

systemd 的相关目录

目录 作用
/usr/lib/systemd/system 每个服务最主要的启动脚本，类似于以前的/etc/init.d目录
/run/systemd/system/ 系统执行过程中所产生的服务脚本，这个优先级比上面的目录高
/etc/systemd/system/ 管理员依据系统需求所产生的脚本，这个脚本的优先级又比上一个高
/etc/sysconfig/ 几乎所有服务都会将初始化的一些选项设定写入到这个目录下。比如说网络服务就保存在/etc/sysconfig/network-scripts/
/run/ 运行时暂存文件
/var/lib/ 一些会产生数据的服务都会写到/var/lib目录中。比如mysql数据保存在/var/lib/mysql/

看系统开机会不会执行某个服务，就是到/etc/systemd/system/目录下瞧一瞧就行。/usr/lib/systemd/system只是实际存放启动脚本的位置，/etc/systemd/system/的文件都是连接到/usr/lib/systemd/system目录下的

systemd的unit类型分类

扩展名 功能
.service 比较经常被用到的服务大多是这个类型的。最常见的类型。
.socket 插槽服务，主要是inter-process communication的socket file功能。这个类型的服务一般是比较不会被用到的服务。
.target 就是一堆.service和.socket的集合
.mount/.automount 和文件系统挂载相关的服务
.path 某些需要检测特定目录的服务，比如说打印服务
.timer 循环执行的任务，比如说计划任务之类的

通过systemctl管理服务

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# status 用来查看服务的状态
$ systemctl status mysqld.service
atd.service - Job spooling tools
    Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/atd.service; enabled)
    Active: active (running) since Mon 2015-08-10 19:17:09 CST; 5h 42min ago
# Loaded这行如果为enabled，enable为开机启动，disable为开机不会启动
# 除了上面两个还有
# static：这个服务不会自己启动，但可能会被其他服务唤醒（依赖）
# mask：这个服务无论如何也不会启动，也无法被其他服务唤醒
# Active折行表示服务当前状态是正在运行（running）还是没有执行（dead）
# Active除了上面的还有
# active(exited)表示运行一次就结束，不会常驻内存。
# active(waiting)表示正在运行，但是正在等待其他事件才能处理。比如打印机要等待作业进来才会工作
# inactive：这个服务没有运行的意思
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# stop 用来正常关闭服务
$ systemctl stop mysqld.service
# start 用来启动服务
$ systemctl start mysqld.service
# disable 关闭开机自启
$ systemctl disable mysqld.service
# enable 开启开机自启
$ systemctl disable mysqld.service
# mask 让服务无论如何也不会被执行；unmask 用来解除
$ systemctl mask mysqld.service
# list-unit 查看目前启动的unit，加上--all才会显示没启动的
$ systemctl list-units 
# --type=可以显示特定类型
$ systemctl list-units --type=target --all
# list-unit-files 显示所有已安装的unit
$ systemctl list-units-files
UNIT FILE           STATE
dev-mqueue.mount    static
dev-hugepages.mount static
# STATE 就是 enable/disabled/mask/static 这些

管理target

有下面几个主要的 target

target 场景
graphical.target 纯文本模式加上界面
multi-user.target 纯文本模式
rescue.target 在无法使用root登入的情况下，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
emergency.target 当无法使用rescue.target时，可以尝试使用这种模式
shutdown.target 关机流程
getty.target 设定你需要几个tty之类，如果要降低tty的项目，可以修改这个东西的配置文件

切换target使用systemctl命令。

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# 获取当前的默认target
$ systemctl get-default
# 设置默认target
$ systemctl set-default multi-user.target
# 不重启的情况下将环境改为纯文本模式
$ systemctl isolate multi-user.target
# 除了使用isolate命令切换，还可以使用便捷命令
$ systemctl poweroff #关机
$ systemctl reboot #重新启动
$ systemctl suspend #睡眠模式，系统状态保存到内存里面
$ systemctl hibernate #休眠模式，系统状态保存到硬盘里面
$ systemctl rescue #强制进入救援模式
$ systemctl emergency #强制进入紧急救援模式

分析依赖

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# 列出unit的依赖
$ systemctl list-dependencies mysqld
# 列出哪个服务依赖 mysqld
$ systemctl list-dependencies mysqld --reverse
# 显示当前当前target的依赖
$ systemctl list-dependencies
linux