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title: "systemd"
type: concept
tags: [linux, init, service-manager, ubuntu]
aliases: [systemd服务管理, systemd unit]
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# systemd

## Overview
**systemd** 是 Linux 系统的服务管理器（初始化系统），是 Ubuntu Server、Debian、CentOS/RHEL、Fedora 等主流 Linux 发行版的默认初始化系统。systemd 通过 unit 文件（service、socket、timer 等）管理服务的生命周期，提供开机自启、自动重启、日志收集等生产级特性。

## Core Components

### Unit Types
| Type | Description | Example |
|------|-------------|---------|
| **service** | 后台守护进程 | frpc.service |
| **socket** | 监听 socket，按需激活服务 | ssh.socket |
| **timer** | 定时任务（cron 替代） | backup.timer |
| **mount** | 文件系统挂载点 | opt-frp.mount |
| **path** | 文件系统路径监控 | download.path |

### Core Commands
```bash
# 服务管理
systemctl start <service>      # 启动服务
systemctl stop <service>       # 停止服务
systemctl restart <service>    # 重启服务
systemctl status <service>     # 查看状态
systemctl enable <service>     # 开机自启
systemctl disable <service>     # 取消开机自启
systemctl enable --now <service> # 启用并立即启动

# 重新加载
systemctl daemon-reload        # 重新加载 unit 文件
systemctl reload <service>     # 热重载配置

# 查看日志
journalctl -u <service>        # 查看服务日志
journalctl -u <service> -f    # 实时流式日志
journalctl -u <service> -n 50  # 最近 50 行
journalctl --since "1 hour ago" -u <service>  # 指定时间范围
```

## Service Unit Template
```ini
[Unit]
Description=<服务描述>
After=network.target           # 网络就绪后启动
Wants=network-online.target   # 等待网络完全上线

[Service]
Type=simple                    # 简单进程（推荐）
ExecStart=/path/to/binary      # 启动命令
Restart=on-failure             # 失败后自动重启
RestartSec=10                  # 重启间隔 10 秒
User=<username>                # 可选：指定运行用户
WorkingDirectory=/path         # 可选：工作目录

[Install]
WantedBy=multi-user.target     # 多用户模式下启动
```

## Key Features

### 1. Automatic Restart (Restart=on-failure)
```ini
Restart=on-failure           # 进程异常退出时重启（非 0 退出码）
Restart=always               # 任何退出都重启
Restart=on-abnormal          # 被信号终止时重启（SIGTERM/SIGKILL）
RestartSec=5                 # 重启前等待 5 秒
```
**应用场景**：FRP 客户端连接中断后自动重连，无需手动干预。

### 2. Socket Activation (按需启动)
Ubuntu 24.04 SSH 默认使用 ssh.socket（按需激活）：
```bash
# 查看 socket 状态
systemctl status ssh.socket

# 切换为传统 service 模式（持续运行）
sudo systemctl disable --now ssh.socket
sudo systemctl enable --now ssh.service
```
**优势**：无连接时节省资源，有连接时自动启动 sshd。

### 3. Journald Logging (日志管理)
systemd 集成 journald 日志系统，无需手动配置日志轮转：
- **自动日志轮转**：journald 自动管理日志大小
- **结构化日志**：支持 systemd-cat 写入结构化日志
- **二进制格式**：高效压缩，支持多种过滤条件
- **持久化存储**：设置 Storage=persistent 在 /var/log/journal/ 持久化

### 4. Dependencies (服务依赖)
```ini
After=network.target                    # 网络就绪后启动
After=network-online.target            # 等待网络完全上线
Wants=network-online.target            # 软依赖：网络上线后启动
Requires=postgresql.service            # 强依赖：必须启动
PartOf=postgresql.service             # 停止时级联停止
```

### 5. Environment Management
```ini
[Service]
Environment="FRP_TOKEN=secret123"
EnvironmentFile=/etc/frp/env           # 从文件加载环境变量
```

## systemd vs Alternatives

| Feature | systemd | init (SysV) | OpenRC | runit |
|---------|---------|-------------|--------|-------|
| 开机自启 | systemctl enable | chkconfig | rc-update | ln -s |
| 进程监控 | 自动重启 | 需外部 watchdog | 外部 watchdog | supervise |
| 日志 | journalctl | 手动配置 | 手动配置 | 手动配置 |
| 并行启动 | 是 | 否 | 部分 | 是 |
| Socket 激活 | 是 | 否 | 否 | 否 |
| Timer 任务 | 是 | cron | cron | runit |

## Best Practices

1. **Type=simple**（推荐）：单进程服务，systemd 直接监控主进程
2. **Restart=on-failure**：生产环境必备，防止进程崩溃后无人值守
3. **RestartSec**：设置合理间隔（如 10 秒），避免频繁重启
4. **daemon-reload**：修改 unit 文件后必须执行
5. **User=**：使用非 root 用户运行服务，降低安全风险
6. **ProtectSystem=**：限制服务对文件系统的访问范围
7. **ReadOnlyPaths=**：只读文件系统目录列表
8. **NoNewPrivileges=true**：防止服务提升权限

## FRP systemd Service Example
```ini
[Unit]
Description=frp client (frpc)
After=network-online.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=simple
ExecStart=/opt/frp/current/frpc -c /opt/frp/current/frpc.toml
Restart=on-failure
RestartSec=10
User=ubuntu

[Install]
WantedBy=multi-user.target
```

## Related Concepts
- [[launchd]] — macOS 原生服务管理器，与 systemd 功能对应但实现不同
- [[进程管理]] — systemd 是 Linux 进程管理的核心工具
- [[开机自启]] — systemd 的 enable 功能实现服务开机自启
- [[journald]] — systemd 集成的日志收集系统

## References
- Arch Wiki: https://wiki.archlinux.org/title/Systemd
- man pages: `man systemd.unit`, `man systemd.service`, `man systemctl`