systemd介绍

# 说明

# 什么是 systemd

systemd 是一个软件套件，它为 linux 操作系统提供一系列系统组件。它的主要目标是统一 linux 发行版中的服务配置和行为；它的主要组件是 system and service manager —— 一个用于启动用户空间和管理用户进程的 init 系统。它还提供各种守护程序和实用程序的替代品，包括设备管理（device management）、登录管理（login management）、网络连接管理（network connection management）和事件日志记录（event logging）。

自 2015 年以来，大多数 linux 发行版都采用了 systemd，取代了其他 init 系统，例如 SysV init。

# systemd的历史

最初开发 systemd 是 Red Hat 软件工程师 Lennart Poettering 和 Kay Sievers 于 2010 年启动的一个项目，目的是用来取代 linux 的传统 System V init。Poettering 在 2010 年 4 月发表的一篇题重新思考 PID 1 的博客文章，引入了后来成为 systemd 的实验版本; 他们试图以多种方式超越 init 守护进程的效率。他们希望改进表达依赖关系的软件框架，来允许在系统启动期间同时或并行完成更多任务。

2011 年 5 月，Fedora 成为第一个默认启用 systemd 的主要 linux 发行版，取代了 SysVinit。当时的理由是 systemd 在启动期间提供了广泛的并行化、更好的流程管理以及总体上更理智、基于依赖关系的系统控制方法。

2012 年 10 月，Arch linux 将 systemd 设为默认值，也完成了从 SysVinit 的切换。

2013 年 10 月至 2014 年 2 月 期间，Debian 技术委员会在经过长时间的辩论后，最终做出决定，在 Debian 8"jessie"上使用 systemd。

2014 年 2 月，在 Debian 做出决定后，Mark Shuttleworth 在他的博客上宣布 Ubuntu 将跟随实施 systemd，放弃自己的 Upstart。

systemd的实现

# 设计

Poettering 将 systemd 开发描述为 never finished, never complete, but tracking progress of technology（远未完成、远未完美、只跟随技术进步）。

2014 年 5 月，Poettering 通过提供以下三个通用功能进一步将 systemd 描述为pointless differences between distributions（版本之间无大差异）：

系统和服务管理器（通过应用各种配置来管理系统及其服务）
软件平台（作为开发其他软件的基础）
应用程序和内核之间的粘合剂（提供各种接口来暴露内核提供的功能）

systemd 包括诸如按需启动守护进程、快照支持、进程跟踪和抑制剂锁（Inhibitor Locks）等功能。它不仅仅是systemd init daemon的名字，还指代围绕它的整个软件包，除了systemd init守护进程之外，还包括守护进程journald、logind和networkd以及许多其他基础组件。

2013 年 1 月，Poettering 将 systemd 描述为不是一个程序，而是一个包含 69 个单独二进制文件的大型软件套件。作为一个集成的软件套件，systemd 取代了由传统 init 守护进程控制的启动顺序和运行级别，以及在其控制下执行的 shell 脚本。systemd 还通过处理用户登录、系统控制台、设备热插拔（device hotplugging）、计划执行（替换 cron）、日志记录、主机名和语言环境来集成 Linux 系统上常见的许多其他服务。

与 init 守护进程一样，systemd 是一个管理其他守护进程的守护进程，这些守护进程包括 systemd 本身都是后台进程。 systemd 是在引导期间启动的第一个守护进程，也是在关机期间终止的最后一个守护进程。systemd 守护进程充当用户空间进程树的根；第一个进程（PID 1）在 Unix 系统上具有特殊的作用，因为它会在原始父进程终止时替换进程的父进程，因此，第一个进程特别适合用于监控守护进程。

systemd 并行执行其启动序列的元素，这在理论上比传统的启动序列方法更快。对于进程间通信 (IPC)，systemd 使 Unix 域套接字（Unix domain sockets）和 D-Bus 可用于正在运行的守护进程。 systemd 本身的状态也可以保存在快照中以备将来调用。

# 核心组件和库

systemd组件和库
遵循 systemd 的集成方法，systemd 还提供各种守护程序和实用程序的替代品，包括启动 shell 脚本、pm-utils、inetd、acpid、syslog、watchdog、cron 和 atd。
systemd 的核心组件包括：

systemd 是 linux 操作系统的系统和服务管理器。
systemctl 是一个自省和控制 systemd 系统和服务管理器状态的命令(不要与 sysctl 混淆)。
systemd-analyze 可用于确定系统启动性能统计数据，并从系统和服务管理器检索其他状态和跟踪信息。

systemd 使用 linux 内核的 cgroups 子系统而不是使用进程标识符 (PID) 来跟踪进程；因此，守护进程无法逃离 systemd，即使是通过 double-forking 也不行。
systemd 不仅使用 cgroup，还使用 systemd-nspawn 和 machinectl 来扩充它们，这两个实用程序有助于创建和管理 linux 容器。
从版本 205 开始，systemd 还提供 ControlGroupInterface，它是 linux 内核 cgroups 的 API。linux 内核 linux 适用于支持 kernfs，并且正在被修改以支持统一的层次结构。

统一层次的 cgroup 将由 systemd 通过 systemd-nspawn 独占访问

# 辅助组件

除了提供 linux 初始化系统的主要目的之外，systemd 套件还可以提供其他功能，包括以下组件：
journald
systemd-journald 是一个负责事件记录的守护进程，使用 append-only 的二进制文件作为其日志文件。系统管理员可以选择是否使用 systemd-journald、syslog-ng 或 rsyslog 记录系统事件。
libudev
libudev 是使用 udev 的标准库，它允许第三方应用程序查询 udev 资源。
localed
负责系统语言环境和键盘布局
logind
systemd-logind 是一个以各种方式管理用户登录和席位的守护进程。它是一个集成的登录管理器，提供多席位（multiseat）改进并取代不再维护的 ConsoleKit。对于 X11 显示管理器，切换到 logind 需要很少的移植。 logind 集成在 systemd version 30 中。
networkd
networkd 是处理网络接口配置的守护进程；在 verion 209 中，networkd 首次被集成到systemd，支持场景较少，仅限于静态分配的地址和对桥接配置的基本支持。2014 年 7 月，systemd 版本 215 发布，增加了 IPv4 主机的 DHCP 服务器和 VXLAN 支持等新功能。networkctl 可用于查看 systemd-networkd 所看到的网络链接的状态。必须在 /lib/systemd/network/ 下添加新接口的配置作为以 .network 扩展名结尾的新文件。要添加新接口的配置，必须在 /lib/systemd/network/ 新增以 .network 扩展名结尾的新文件。
resolved
systemd-boot
systemd-boot 是一个引导管理器，以前称为 gummiboot。 Kay Sievers 将其合并到 systemd with rev 220。
timedated
systemd-timedated 是一个守护进程，可用于控制与时间相关的设置，例如系统时间、系统时区或 UTC 和本地时区系统时钟之间的选择。timedated 可以通过 D-Bus 访问，在systemd 版本 30 中被集成。
timesyncd
tmpfiles
systemd-tmpfiles 是一个负责创建和清理临时文件和目录的实用程序。它通常在启动时运行一次，然后以指定的时间间隔运行。
udevd
udev 是 linux 内核的设备管理器，它处理 /dev 目录和添加/删除设备时的所有用户空间操作，包括固件加载。2012 年 4 月，udev 的源代码树被合并到 systemd 源代码树中。 2014 年 5 月 29 日，通过 udev 加载固件的支持从 systemd 中删除，应该由内核应该负责加载固件。