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title: systemctl命令的使用
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tags:
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- Linux
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- Service
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- 命令
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- systemd
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- systemctl
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categories:
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- - DevOps
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- 系统管理
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keywords: 'Service,命令,systemd,systemctl,daemon,服务,管理'
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date: 2021-05-15 22:28:36
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systemd是为了替换Linux系统中init进程而提出来的，是为系统的启动和管理提供直接服务的，而从它的名字也可以看出来，作为一个守护进程，systemd就是用来守护整个系统的。在systemd提供的一整套工具中，最常用的就是systemctl命令。<!-- more -->
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## systemd要解决的问题
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init进程是Linux用来启动服务的传统进程。一般需要自己配置`/etc/init.d`的服务，都是使用init进程启动的。
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使用init来启动服务不是那么容易的，首先init服务是串行的，不是并行的，不能同时运行多个进程。其次，init进程是通过脚本来启动服务，所以脚本的编写就会变得十分复杂。
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systemd成功的解决了init进程的这些问题，虽然systemd引入了一个十分庞大复杂的架构体系。systemd目前在大多数的Linux发行版中都得到了应用，并且取代了init进程成为了系统的1号进程（PID: 1）。我们日常最经常用到的功能就是systemd中的系统管理功能，也就是systemctl命令。
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除了systemctl命令以外，systemd还提供了许多其他的命令，用来管理系统的每个方面。例如`systemd-analyze`可以用来分析系统启动耗时，`hostnamectl`可以用来查看主机信息。
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## 可以被管理的系统资源
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作为系统的1号进程，可以管理系统中的所有资源，systemd将这些资源划分成了不同的Unit，具体可见下表。
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| Unit名称 | 对应系统资源 | 文件命名后缀 |
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|---|---|---|
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| Service Unit | 系统服务 | `.service` |
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| Target Unit | 由多个Unit组成的一个组 | `.target` |
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| Device Unit | 硬件设备 | `.device` |
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| Mount Unit | 文件系统的挂载点 | `.mount` |
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| Automount Unit | 自动挂载点 | `.automount` |
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| Path Unit | 文件或路径 | `.path` |
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| Scope Unit | 不由systemd启动的外部进程 | `.scope` |
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| Slice Unit | 资源控制组 | `.slice` |
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| Snapshot Unit | systemd快照 | |
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| Socket Unit | 进程间通信的套接字 | `.socket` |
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| Swap Unit | 交换区文件 | `.swap` |
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| Timer Unit | 任务计划 | `.timer` |
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其实Unit文件在系统中就是ini格式的纯文本文件，其中书写了所有Unit对象的信息。
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### Unit资源加载路径
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systemd会从一组在编译是就已经设定好的路径中加载Unit文件，并且不同的路径的优先级不一样，高优先级目录中的Unit文件会覆盖地优先级目录中的同名文件。鉴于systemd可以以系统实例和用户实例两种模式运行，所以会有两种Unit文件加载顺序。
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以系统实例模式（`--system`）运行时：
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| 系统单元目录 | 目录所包含内容 | 优先级 |
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|---|---|---|
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| `/etc/systemd/system.control` | 通过dbus API创建的永久系统单元 | 0 |
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| `/etc/systemd/system.control` | 通过dbus API创建的临时系统单元 | 1 |
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| `/etc/systemd/transient` | 动态配置的临时单元（系统与全局用户共用） | 2 |
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| `/etc/systemd/generator.early` | 生成的高优先级单元（系统与全局用户共用） | 3 |
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| `/etc/systemd/system` | 本地配置的系统单元 | 4 |
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| `/run/systemd/system` | 运行时配置的系统单元 | 5 |
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| `/run/systemd/generator` | 生成的中优先级系统单元 | 6 |
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| `/usr/local/lib/systemd/system` | 本地软件包安装的系统单元 | 7 |
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| `/usr/lib/systemd/system` | 发行版软件包安装的系统单元 | 8 |
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| `/run/systemd/generator.late` | 生成的低优先级系统单元 | 9 |
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当systemd以用户实例模式（`--user`）运行时，所使用的目录的基本上与以系统实例模式类似，只是`system`目录一般都换成`user`目录，系统单元也替换成用户单元，并且会受到环境变量`$XDG_CONFIG_HOME`和`$XDG_RUNTIME_HOME`的影响。
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一般来说，需要开机不登录就可以运行的程序，都需要存放在系统服务里，即`/usr/lib/systemd/system`目录里，如果需要用户登录以后才可以运行的程序，可以放在相应的用户实例模式目录中，即`/usr/lib/systemd/usr`目录里。
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> 所有的优先级描述，数字越小优先级越高。
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## systemctl命令功能
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systemctl命令就是针对这些Unit进行管理。
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### 命令格式
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```bash
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systemctl [OPTIONS] COMMAND [UNIT]
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```
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正如systemctl命令格式中所描述的一样，systemctl命令的功能是通过不同的子命令来实现的。
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### 列举Unit
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列举Unit可以采用以下命令格式：
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```bash
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systemctl list-units [pattern]
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```
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直接运行这个命令可以列出目前已经存在于内存中的Unit，如果需要继续列出其他的Unit，那么就需要增加`pattern`了。常用的`pattern`有以下这些。
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- `--all`，所有的Unit，包括没有找到配置文件和启动失败的。
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- `--failed`，仅列出加载失败的Unit。
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- `--type`，仅列出指定类型的Unit。这里的`type`值可以使用以上表格中的Unit名称(不带Unit字样且使用小写)。
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- `--state`，列出拥有指定状态的Unit。可以使用的状态有：
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- `active`
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- `reloading`
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- `inactive`
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- `failed`
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- `activating`
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- `deactivating`
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其他相似的列举命令还有：
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- `list-sockets`，列举所有内存中的套接字Unit。
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- `list-timers`，列举所有内存中的定时任务Unit。
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- `list-unit-files`，列举目前系统中已经安装的Unit文件。
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- `is-active`， 列举所有已经激活的Unit。
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- `is-failed`，列举所有加载失败的Unit。
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### 查看Unit状态
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查看Unit状态需要使用`status`命令，格式为：
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```bash
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systemctl status [pattern|PID]
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```
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这里的`pattern`则是各个Unit文件的名称了，但是不需要包括文件后缀。例如`systemctl status bluetooth`。`status`命令将会列出指定Unit的全部信息。对于Unit的状态是通过Unit名称前面的图标来表现的。
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### 启用和禁用Unit
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支持systemd程序在安装的时候，一般都会在`/usr/lib/systemd/system`目录中添加一个Unit配置文件，这时就可以使用systemctl提供的命令来完成启用和禁用的任务。
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systemctl中用于支持启用和禁用Unit的命令是以下两个：
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- `enable`，启用Unit配置。
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- `disable`，禁用Unit配置。
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这两个命令在使用的时候均只需要书写Unit配置文件的文件名即可，不需要书写文件名后缀。这两个命令的主要是操作`/etc/systemd/system`目录中的符号链接。当调用`enable`命令的时候，systemctl会在`/etc/systemd/system`目录中创建一个指向`/usr/lib/systemd/system`中文件的符号链接。而调用`disable`命令的时候，systemctl会撤销`/etc/systemd/system`目录中的符号链接。
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> 开机的时候，systemd只会执行`/etc/systemd/system`目录中的配置文件。所以如果要修改系统服务的配置，只需要修改这个目录中的文件即可。
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### 控制Unit状态
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控制Unit的状态应该是日常使用systemctl命令最频繁的地方了。常用的Unit状态控制命令主要有以下这些：
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- `start`，启动Unit。
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- `stop`，停止Unit。
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- `reload`，重新加载Unit的配置。
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- `restart`，重新启动Unit。
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- `try-restart`，尝试重新启动Unit，如果Unit启动失败，不会报错。
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- `reload-or-restart`，重新加载Unit的配置，如果Unit不支持`reload`，那么则以重新启动代替。
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- `try-reload-or-restart`，尝试重新加载Unit的配置，如果Unit既不能重新加载配置也不能重新启动，那么便什么也不做。
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- `kill`，强行终止Unit的运行。
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- `clean`，清理Unit的配置、缓存等一切运行痕迹。
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- `freeze`，挂起并冻结Unit的所有进程。
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- `thraw`，解封被冻结的Unit。
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## 编写一个Unit配置文件
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要编写一个Unit配置文件，最快的学习方法就是参考系统本身已经存在的配置文件。要查看Unit配置文件，并不需要实地去保存有配置文件的目录中使用编辑器打开，而是可以借助systemctl提供的命令：`systemctl cat [Unit]`。
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Unit配置文件就是一个ini格式的文本文件，其中可以分为三个区块：Unit、Sevice和Install。每个区块都是以下形式的键值对。
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```ini
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[Section]
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Directive=value
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Directive=value
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```
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### Unit区块
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Unit区块通常是配置文件的第一个区块，主要用来定义Unit的元信息和与其他Unit的关系。例如会形成以下这样的配置项。
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```ini
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[Unit]
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Description=A Sample Service
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Requires=sshd.service
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```
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以上示例表示这个Unit描述是`A Sample Service`，依赖于`sshd.service`运行。在Unit区块里可以用来定义Unit元信息的项目主要有以下这些。
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- `Description`，Unit的简短描述。
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- `Documentation`，Unit的文档所在位置。
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- `Required`，当前Unit所依赖于的其他Unit，只有在这些Unit启动之后，当前的Unit才会开始启动。如果列在这里被依赖的Unit没有启动，那么这些Unit会先被启动。
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- `Wants`，与当前Unit配合的其他Unit，如果哪些Unit不存在，当前Unit也不会出现启动失败的情况。
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- `Requesite`，与`Required`类似，但是如果列在这里的Unit没有启动，那么当前的Unit会启动失败。
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- `BindsTo`，当前Unit所要绑定到的其他Unit，会随目标Unit一同启动，也会随之停止。
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- `PartOf`，与`Required`类似，但是如果列在这里的Unit发生了停止或者重启事件，那么当前Unit也会跟随做相同的操作。
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- `Before`，指示当前Unit必须在指定Unit之前启动。
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- `After`，指示当前Unit必须在指定Unit之后启动。
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- `Conflicts`，指示当前Unit不能与指定Unit一同运行。
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- `OnFailure`，指示当当前Unit处于`failed`状态的时候，需要启动哪些Unit来进行处理。
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- `FailureAction`，`SuccessAction`，指示当当前Unit处于相应的状态时，要激活哪些系统或者用户活动，可以取以下值。
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- `none`，不做任何动作，可在用户模式中使用。
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- `reboot`，重启系统。
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- `reboot-force`，强制重启系统。
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- `reboot-immediate`，强制立刻重启系统。
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- `poweroff`，关闭系统。
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- `poweroff-force`，强制隔壁系统。
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- `exit`，退出程序，可在用户模式中使用。
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- `exit-force`，强制退出，可在用户模式中使用。
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除了以上这些配置项以外，还有一系列的配置项是用来定义Unit的启动条件的，这些配置项通过对一些条件的定义确定了Unit的启动时机。常用的条件配置项都是`Condition...`前缀格式的。，默认情况下配置项中所列举的条件都是与的关系，但是也可以使用`Condition...=|...`格式来将配置项变为或的关系，如果在配置值前使用了`!`，那么这个条件就会成为一个否定条件。
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`Condition...`配置项可以常用的条件后缀主要有以下这些：
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- `Architecture`，系统架构，常用值有`x86`、`x86-64`、`arm`、`arm-be`、`arm64`等。
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- `Virtualization`，判断系统是否运行在虚拟化环境中，常用值有`qemu`、`kvm`、`vmware`、`microsoft`、`oracle`、`docker`、`podman`、`rkt `等。
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- `Host`，判断系统的Hostname是否是指定值。
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- `KernelVersion`，判断系统内核的版本，可以使用`<`、`>`等关系比较符。
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- `Environment`，判断制定的环境变量是否已经设置。
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- `Security`，判断指定的安全技术已经在系统中被启用，常用的值有`selinux`、`apparmor`、`audit`等。
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- `Capability`，判断服务管理器是否拥有指定的能力。
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- `ACPower`，判断系统是否使用的是外接电源。
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- `FirstBoot`，判断系统是否是第一次启动。
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- `PathExists`，判断指定的路径是否存在。
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- `PathIsDirectory`，判断指定的路径是否是一个目录。
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- `PathIsSymbolicLink`，判断指定路径是否是一个符号链接。
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- `PathIsMountPoint`，判断指定路径是否是一个挂载点。
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- `PathIsReadWrite`，判断指定路径是否是可读写的。
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- `PathIsEncrypted`，判断指定路径是否已被加密。
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- `DirectoryNotEmpty`，判断指定路径是否非空。
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- `FileNotEmpty`，判断指定文件是否非空。
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- `FileIsExecutable`，判断指定文件是可执行的。
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- `Memory`，判断系统中所安装的内存容量是否满足要求，可以使用`<`、`>`等关系比较符。
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- `CPUs`，判断系统中所安装的CPU数量是否满足要求，可以使用`<`、`>`等关系比较符。
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> 如果一个配置项目需要有多个值，那么可以直接用空格分隔书写。
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通过对于Unit元信息的配置，可以确定Unit的启动条件，使Unit在启动的时候不至于因为缺少必要的资源而出现启动失败。
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### Service区块
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Service区块是Service Unit专有的配置区块，其中配置的是要启动何种程序以及程序要如何启动、如何停止、如何重启等。常用的配置项有以下这些。
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- `Type`，程序以何种方式启动，可以取以下值。
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- `simple`，普通方式。
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- `forking`，程序以`fork()`方式启动。
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- `oneshot`，程序只执行一次，systemd会等待程序执行结束再继续启动其他服务。
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- `dbus`，程序会等待DBus信号以后启动。
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- `notify`，程序启动后会发出通知信号，systemd才会去继续启动其他服务。
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- `idle`，程序会等待其他任务都执行结束才会开始执行。
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- `ExecStart`，要启动的程序及其参数。配置值前可以添加以下符号来实现一些特殊的功能，这些符号中功能不相近的可以同时使用。
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- `@`，指示将第二个参数映射给`argv[0]`。
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- `-`，报错信息将会被压制，只会被记录。
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- `:`，环境变量不会被应用进去。
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- `+`，程序会拥有最大权限。
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- `!`，程序会使用提升的权限执行。
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- `ExecStartPre`，`ExecStartPost`，指示在主程序启动之前或者之后启动其他的程序。
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- `ExecReload`，指定执行`systemctl reload`的时候如何激活程序的重载功能，命令中可以使用`$MAINPID`来引用程序的PID。
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- `ExecStop`，指定执行`systemctl stop`时使用何命令来停止程序的运行。
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- `ExecStopPost`，指定在程序停止之后还需要执行的命令。
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- `RestartSec`，指定重新启动程序的时间间隔。
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- `TimeoutStartSec`，指定启动程序之前需要等待的时间。
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- `TimeoutStopSec`，指定停止程序之前需要等待的时间。
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- `Restart`，程序的重启策略，可取值有`no`、`on-success`、`on-failure`、`on-abnormal`、`on-watchdog`、`on-abort`和`always`。
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- `OOMPolicy`，设定程序出现Out-Of-Memory状态时系统可以采取的策略，可取值有`continue`、`stop`、`kill`。
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### Install区块
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Install区块是被`systemctl enable`和`systemctl diasble`命令使用确定Unit要被如何安装和卸载的。这个区块中可以使用的配置项有以下这些。
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- `Alias`，定义Unit的别名。Unit的别名可以在其他的Unit定义文件中使用，但是要求一个Unit的别名必须拥有相同的后缀。并且如果一个Unit拥有多个别名，那么在执行`systemctl enable`命令的时候，将会创建多个符号链接。
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- `WantedBy`，`RequiredBy `，会在`.wants`和`.requires`命名的Target目录中创建当前Unit的符号链接，使当前Unit可以被指定的Target所包含。
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- `Also`，设置与当前Unit一同被安装和卸载的Unit。 |