17.1 什么是 daemon 与服务 (service)

我们在第十六章就曾经谈过“服务”这东西! 当时的说明是“常驻在记体体中的程序,且可以提供一些系统或网络功能,那就是服务”。而服务一般的英文说法是“ service ”。

但如果你常常上网去查看一些数据的话,尤其是 Unix-Like 的相关操作系统,应该常常看到“请启动某某 daemon 来提供某某功能”,唔!那么 daemon 与 service 有关啰?否则为什么都能够提供某些系统或网络功能?此外,这个 daemon 是什么东西呀? daemon 的字面上的意思就是“守护神、恶魔?”还真是有点奇怪呦!^_^""!

简单的说,系统为了某些功能必须要提供一些服务 (不论是系统本身还是网络方面),这个服务就称为 service 。 但是 service 的提供总是需要程序的运行吧!否则如何执行呢?所以达成这个 service 的程序我们就称呼他为 daemon 啰! 举例来说,达成循环型例行性工作调度服务 (service) 的程序为 crond 这个 daemon 啦!这样说比较容易理解了吧!

鸟哥的图示

Tips 你不必去区分什么是 daemon 与 service !事实上,你可以将这两者视为相同!因为达成某个服务是需要一支 daemon 在背景中运行, 没有这支 daemon 就不会有 service !所以不需要分的太清楚啦!

一般来说,当我们以文字模式或图形模式 (非单人维护模式) 完整开机进入 Linux 主机后, 系统已经提供我们很多的服务了!包括打印服务、工作调度服务、邮件管理服务等等; 那么这些服务是如何被启动的?他们的工作型态如何?下面我们就来谈一谈啰!

鸟哥的图示

Tips daemon 既然是一只程序执行后的程序,那么 daemon 所处的那个原本的程序通常是如何命名的呢 (daemon 程序的命名方式)。 每一个服务的开发者,当初在开发他们的服务时,都有特别的故事啦!不过,无论如何,这些服务的名称被创建之后,被挂上 Linux 使用时,通常在服务的名称之后会加上一个 d ,例如例行性命令的创建的 at, 与 cron 这两个服务, 他的程序文件名会被取为 atd 与 crond,这个 d 代表的就是 daemon 的意思。所以,在第十六章中,我们使用了 ps 与 top 来观察程序时,都会发现到很多的 {xxx}d 的程序,呵呵!通常那就是一些 daemon 的程序啰!

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

还记得我们在第一章谈到过 Unix 的 system V 版本吧?那个很纯种的 Unix 版本~ 在那种年代下面,我们启动系统服务的管理方式被称为 SysV 的 init 脚本程序的处理方式!亦即系统核心第一支调用的程序是 init , 然后 init 去唤起所有的系统所需要的服务,不论是本机服务还是网络服务就是了。

基本上 init 的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置于 /etc/init.d/ 下面,基本上都是使用 bash shell script 所写成的脚本程序,需要启动、关闭、重新启动、观察状态时, 可以通过如下的方式来处理:
    • 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/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只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,该服务直接常驻于内存中,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 这两个总管程序提供 socket 对应或 port 对应的管理。当没有用户要求某 socket 或 port 时, 所需要的服务是不会被启动的。若有用户要求时, xinetd 总管才会去唤醒相对应的服务程序。当该要求结束时,这个服务也会被结束掉~ 因为通过 xinetd 所总管,因此这个家伙就被称为 super daemon。好处是可以通过 super daemon 来进行服务的时程、连线需求等的控制,缺点是唤醒服务需要一点时间的延迟。
  • 服务的相依性问题: 服务是可能会有相依性的~例如,你要启动网络服务,但是系统没有网络, 那怎么可能可以唤醒网络服务呢?如果你需要连线到外部取得认证服务器的连线,但该连线需要另一个A服务的需求,问题是,A服务没有启动, 因此,你的认证服务就不可能会成功启动的!这就是所谓的服务相依性问题。init 在管理员自己手动处理这些服务时,是没有办法协助相依服务的唤醒的!
  • 执行等级的分类: 上面说到 init 是开机后核心主动调用的, 然后 init 可以根据使用者自订的执行等级 (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, 2...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 , 链接文件名 (SXXdaemon) 的功能为: S为启动该服务,XX是数字,为启动的顺序。由于有 SXX 的设置,因此在开机时可以“依序执行”所有需要的服务, 同时也能解决相依服务的问题。这点与管理员自己手动处理不太一样就是了。
  • 制定执行等级默认要启动的服务: 若要创建如上提到的 SXXdaemon 的话,不需要管理员手动创建链接文件, 通过如下的指令可以来处理默认启动、默认不启动、观察默认启动否的行为:
    • 默认要启动: chkconfig daemon on
    • 默认不启动: chkconfig daemon off
    • 观察默认为启动否: chkconfig --list daemon
  • 执行等级的切换行为: 当你要从纯命令行 (runlevel 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,init 这小子会主动去分析 /etc/rc.d/rc[35].d/ 这两个目录内的脚本, 然后启动转换 runlevel 中需要的服务~就完成整体的 runlevel 切换。

基本上 init 主要的功能都写在上头了,重要的指令包括 daemon 本身自己的脚本 (/etc/init.d/daemon) 、xinetd 这个特殊的总管程序 (super daemon)、设置默认开机启动的 chkconfig, 以及会影响到执行等级的 init N 等。虽然 CentOS 7 已经不使用 init 来管理服务了,不过因为考虑到某些脚本没有办法直接塞入 systemd 的处理,因此这些脚本还是被保留下来, 所以,我们在这里还是稍微介绍了一下。更多更详细的数据就请自己查询旧版本啰!如下就是一个可以参考的版本:

17.1.2 systemd 使用的 unit 分类

从 CentOS 7.x 以后,Red Hat 系列的 distribution 放弃沿用多年的 System V 开机启动服务的流程,就是前一小节提到的 init 启动脚本的方法, 改用 systemd 这个启动服务管理机制~那么 systemd 有什么好处呢?

  • 平行处理所有服务,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,因此不相依的服务也是得要一个一个的等待。但目前我们的硬件主机系统与操作系统几乎都支持多核心架构了, 没道理未相依的服务不能同时启动啊!systemd 就是可以让所有的服务同时启动,因此你会发现到,系统启动的速度变快了!
  • 一经要求就回应的 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来支持。不像 systemV 还要 init, chkconfig, service... 等等指令。 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 启动的任务。
  • 服务相依性的自我检查: 由于 systemd 可以自订服务相依性的检查,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 服务喔!这样就可以免去管理员得要一项一项服务去分析的麻烦~(如果读者不是新手,应该会有印象,当你没有启动网络, 但却启动 NIS/NFS 时,那个开机时的 timeout 甚至可达到 10~30 分钟...)
  • 依 daemon 功能分类: systemd 旗下管理的服务非常多,包山包海啦~为了厘清所有服务的功能,因此,首先 systemd 先定义所有的服务为一个服务单位 (unit),并将该 unit 归类到不同的服务类型 (type) 去。 旧的 init 仅分为 stand alone 与 super daemon 实在不够看,systemd 将服务单位 (unit) 区分为 service, socket, target, path, snapshot, timer 等多种不同的类型(type), 方便管理员的分类与记忆。
  • 将多个 daemons 集合成为一个群组: 如同 systemV 的 init 里头有个 runlevel 的特色,systemd 亦将许多的功能集合成为一个所谓的 target 项目,这个项目主要在设计操作环境的创建, 所以是集合了许多的 daemons,亦即是执行某个 target 就是执行好多个 daemon 的意思!
  • 向下相容旧有的 init 服务脚本: 基本上, systemd 是可以相容于 init 的启动脚本的,因此,旧的 init 启动脚本也能够通过 systemd 来管理,只是更进阶的 systemd 功能就没有办法支持就是了。

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 有对应到 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 支持的语法有限制,不像 /etc/init.d/daemon 就是纯脚本可以自订参数,systemctl 不可自订参数。;
  • 如果某个服务启动是管理员自己手动执行启动,而不是使用 systemctl 去启动的 (例如你自己手动输入 crond 以启动 crond 服务),那么 systemd 将无法侦测到该服务,而无法进一步管理。
  • systemd 启动过程中,无法与管理员通过 standard input 传入讯息!因此,自行撰写 systemd 的启动设置时,务必要取消互动机制~(连通过启动时传进的标准输入讯息也要避免!)

不过,光是同步启动服务脚本这个功能就可以节省你很多开机的时间~同时 systemd 还有很多特殊的服务类型 (type) 可以提供更多有趣的功能!确实值得学一学~ 而且 CentOS 7 已经用了 systemd 了!想不学也不行啊~哈哈哈!好~既然要学,首先就得要针对 systemd 管理的 unit 来了解一下。

  • systemd 的配置文件放置目录

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)、储存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。 哇!这么多类型,那设置时会不会很麻烦呢?其实还好,因为配置文件都放置在下面的目录中:

  • /usr/lib/systemd/system/:每个服务最主要的启动脚本设置,有点类似以前的 /etc/init.d 下面的文件;
  • /run/systemd/system/:系统执行过程中所产生的服务脚本,这些脚本的优先序要比 /usr/lib/systemd/system/ 高!
  • /etc/systemd/system/:管理员依据主机系统的需求所创建的执行脚本,其实这个目录有点像以前 /etc/rc.d/rc5.d/Sxx 之类的功能!执行优先序又比 /run/systemd/system/ 高喔!

也就是说,到底系统开机会不会执行某些服务其实是看 /etc/systemd/system/ 下面的设置,所以该目录下面就是一大堆链接文件。而实际执行的 systemd 启动脚本配置文件, 其实都是放置在 /usr/lib/systemd/system/ 下面的喔!因此如果你想要修改某个服务启动的设置,应该要去 /usr/lib/systemd/system/ 下面修改才对! /etc/systemd/system/ 仅是链接到正确的执行脚本配置文件而已。所以想要看执行脚本设置,应该就得要到 /usr/lib/systemd/system/ 下面去查阅才对!

  • 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的类型 (type) 呢?很简单!看扩展名!举例来说,我们来瞧瞧上一章谈到的 vsftpd 这个范例的启动脚本设置, 还有 crond 与纯文本模式的 multi-user 设置:

[root@study ~]# ll /usr/lib/systemd/system/ | grep -E '(vsftpd|multi|cron)'
-rw-r--r--. 1 root root  284  7月 30  2014 crond.service
-rw-r--r--. 1 root root  567  3月  6 06:51 multipathd.service
-rw-r--r--. 1 root root  524  3月  6 13:48 multi-user.target
drwxr-xr-x. 2 root root 4096  5月  4 17:52 multi-user.target.wants
lrwxrwxrwx. 1 root root   17  5月  4 17:52 runlevel2.target -> multi-user.target
lrwxrwxrwx. 1 root root   17  5月  4 17:52 runlevel3.target -> multi-user.target
lrwxrwxrwx. 1 root root   17  5月  4 17:52 runlevel4.target -> multi-user.target
-rw-r--r--. 1 root root  171  6月 10  2014 vsftpd.service
-rw-r--r--. 1 root root  184  6月 10  2014 vsftpd@.service
-rw-r--r--. 1 root root   89  6月 10  2014 vsftpd.target
# 比较重要的是上头提供的那三行特殊字体的部份!

所以我们可以知道 vsftpd 与 crond 其实算是系统服务 (service),而 multi-user 要算是执行环境相关的类型 (target type)。根据这些扩展名的类型, 我们大概可以找到几种比较常见的 systemd 的服务类型如下:

扩展名 主要服务功能
.service 一般服务类型 (service unit):主要是系统服务,包括服务器本身所需要的本机服务以及网络服务都是!比较经常被使用到的服务大多是这种类型! 所以,这也是最常见的类型了!
.socket 内部程序数据交换的插槽服务 (socket unit):主要是 IPC (Inter-process communication) 的传输讯息插槽档 (socket file) 功能。 这种类型的服务通常在监控讯息传递的插槽档,当有通过此插槽档传递讯息来说要链接服务时,就依据当时的状态将该用户的要求传送到对应的 daemon, 若 daemon 尚未启动,则启动该 daemon 后再传送用户的要求。使用 socket 类型的服务一般是比较不会被用到的服务,因此在开机时通常会稍微延迟启动的时间 (因为比较没有这么常用嘛!)。一般用于本机服务比较多,例如我们的图形界面很多的软件都是通过 socket 来进行本机程序数据交换的行为。 (这与早期的 xinetd 这个 super daemon 有部份的相似喔!)
.target 执行环境类型 (target unit):其实是一群 unit 的集合,例如上面表格中谈到的 multi-user.target 其实就是一堆服务的集合~也就是说, 选择执行 multi-user.target 就是执行一堆其他 .service 或/及 .socket 之类的服务就是了!
.mount .automount 文件系统挂载相关的服务 (automount unit / mount unit):例如来自网络的自动挂载、NFS 文件系统挂载等与文件系统相关性较高的程序管理。
.path 侦测特定文件或目录类型 (path unit):某些服务需要侦测某些特定的目录来提供伫列服务,例如最常见的打印服务,就是通过侦测打印伫列目录来启动打印功能! 这时就得要 .path 的服务类型支持了!
.timer 循环执行的服务 (timer unit):这个东西有点类似 anacrontab 喔!不过是由 systemd 主动提供的,比 anacrontab 更加有弹性!

其中又以 .service 的系统服务类型最常见了!因为我们一堆网络服务都是通过这种类型来设计的啊!接下来,让我们来谈谈如何管理这些服务的启动与关闭。

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