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為什么要回過頭來復習linux的system的，最近在研究DELL EMC的PowerStore存儲系統，其底層是基于CoreOS開發的，這套操作系統是基于Systemd來設計的。所以要深入了解PowerStore就必須對systemd做詳細了解。

systemd 是一個用于 Linux 系統的初始化系統（init system）和服務管理器，旨在取代傳統的 System V init 系統。它不僅負責啟動操作系統，還管理服務、日志、設備、掛載點等系統資源。systemd 由 Lennart Poettering 和 Kay Sievers 等人開發，自 2010 年左右開始被廣泛采用，現已成為許多主流 Linux 發行版（如 RHEL、Ubuntu、Debian、Fedora、Arch Linux 等）的默認初始化系統。

以下是對 systemd 的詳細解釋，包括其概念、功能、組件以及在 Linux 生態中的作用。

1. systemd 的核心概念

定義

• 初始化系統：systemd 是 Linux 內核啟動后運行的第一個用戶空間進程（PID 1），負責初始化系統、啟動服務并管理整個系統的運行。
• 服務管理器：它管理系統服務的啟動、停止、重啟、狀態檢查等操作。
• 系統管理工具：systemd 提供了一套工具，用于管理日志、設備、定時任務、網絡配置等。

設計目標

• 并行化：加速系統啟動，通過并行啟動服務減少啟動時間。
• 統一管理：為各種系統資源（如服務、設備、掛載點）提供一致的管理接口。
• 依賴管理：自動處理服務之間的依賴關系。
• 現代化：支持現代 Linux 特性，如 cgroups、namespace、容器化等。在PowerStore中大量使用docker。
• 日志集成：通過 systemd-journald 提供結構化的日志管理。所有PowerStore的日志管理都是通過journald來管理的，這個和以前的存儲管理方式是不同的。

核心理念

• 單元（Units）：systemd 將所有管理的資源抽象為“單元”，如服務（.service）、掛載點（.mount）、定時器（.timer）等。
• 聲明式配置：通過配置文件（通常在 /etc/systemd/ 或 /lib/systemd/）定義單元的行為，而不是傳統的 shell 腳本。
• 事件驅動：systemd 監控系統事件（如設備插入、服務啟動），動態響應。

2. systemd 的主要功能

1. 系統初始化：
   • 啟動內核后，systemd 作為 PID 1 接管系統，加載必要的服務、文件系統、網絡等。
   • 支持并行啟動服務，優化啟動速度。
   • 示例：啟動后加載 sshd.service、network.target 等。
2. 服務管理：
   • 管理服務的生命周期（啟動、停止、重啟、啟用、禁用）。
   • 使用 systemctl 命令控制服務。
   • 示例：
     systemctl start docker
     systemctl enable sshd
     systemctl status network
3. 依賴管理：
   • 自動解析服務之間的依賴關系（如 docker.service 依賴 network-online.target）。
   • 通過 Wants、Requires、After 等關鍵字定義依賴。
4. 日志管理：
   • 通過 systemd-journald 收集和存儲系統日志，存儲在 /var/log/journal/（持久化）或 /run/log/journal/（內存）。
   • 使用 journalctl 查詢日志。
   • 示例：
     journalctl --unit docker
     journalctl -p err
5. 設備管理：
   • 管理硬件設備（如 USB、磁盤）的掛載和卸載。
   • 使用 .device 和 .mount 單元。
   • 示例：
     systemctl status dev-sda1.device
6. 定時任務：
   • 使用 .timer 單元替代傳統的 cron，提供更靈活的定時任務管理。
   • 示例：
     systemctl list-timers
7. 資源控制：
   • 利用 cgroups 限制服務的 CPU、內存、IO 等資源。
   • 示例：
     systemctl set-property docker.service MemoryLimit=2G
8. 網絡管理：
   • 通過 systemd-networkd 和 systemd-resolved 管理網絡配置和 DNS 解析。
   • 示例：
     networkctl status
9. 容器和虛擬化支持：
   • 通過 systemd-nspawn 提供輕量級容器管理。
   • 支持與 Docker、Podman 等容器技術集成。

3. systemd 的核心組件

systemd 不僅僅是一個單一的程序，而是一套工具和守護進程的集合。主要組件包括：

1. systemd（主進程）：
   • 作為 PID 1 運行，負責初始化和管理單元。
   • 解析 /etc/systemd/system/ 和 /lib/systemd/system/ 中的單元文件。
2. systemctl：
   • 用戶命令行工具，用于管理服務、單元和系統狀態。
   • 示例：
     systemctl restart sshd
     systemctl list-units
3. journald：
   • 日志管理守護進程，收集系統和服務的日志。
   • 存儲結構化日志，支持通過 journalctl 查詢。
   • 示例：
     journalctl -f
4. logind：
   • 管理用戶登錄會話，處理多用戶、多座位環境。
   • 示例：
     loginctl list-sessions
5. networkd：
   • 管理網絡接口和配置。
   • 示例：
     networkctl list
6. resolved：
   • 提供 DNS 解析服務。
   • 示例：
     resolvectl status
7. timedated：
   • 管理系統時間和時區。
   • 示例：
     timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
8. udevd：
   • 管理設備事件（如插入 USB 設備）。
   • 示例：
     udevadm monitor

4. systemd 的單元類型

systemd 管理的所有資源都被抽象為“單元”（Units），每種單元有特定的文件后綴。常見單元類型包括：

5. systemd 在 Linux 生態中的地位

普及程度

• 主流發行版：RHEL（7+）、CentOS（7+）、Ubuntu（16.04+）、Debian（8+）、Fedora、Arch Linux 等默認使用 systemd。
• 非 systemd 發行版：一些發行版（如 Alpine Linux、Devuan、Void Linux）選擇不使用 systemd，而是使用其他初始化系統（如 OpenRC、runit）。

優勢

• 性能：并行啟動和依賴管理顯著提高啟動速度。
• 一致性：為服務、設備、日志等提供統一的接口。
• 現代化：支持 cgroups、容器、復雜依賴關系。
• 生態整合：與 journald、networkd 等組件無縫集成。

爭議

• 復雜性：systemd 功能龐大，被批評為“過于復雜”，違背 Unix 哲學（單一職責）。
• 兼容性：替換傳統工具（如 cron、inetd），可能導致腳本不兼容。
• 依賴性：許多軟件開始依賴 systemd，限制了非 systemd 系統的選擇。

與傳統 init 系統的對比