使用 systemd 设置开机和关机任务

systemd 是现代 Linux 系统中的初始化系统和系统管理器，它提供了全面的解决方案来管理系统启动和关机过程。通过配置 systemd 服务单元，我们可以轻松设置开机和关机时执行的任务。

开机任务

systemd 使用"单元（Unit）"的概念来管理系统资源和服务。对于开机任务，我们主要关注 service 类型的单元。

systemd 启动流程简介

在深入了解开机任务配置前，先简要了解 systemd 的启动流程：

BIOS/UEFI 初始化 → 引导加载程序 → 内核加载
内核初始化完成后，启动 PID 1 进程（systemd）
systemd 读取目标单元配置，按依赖关系启动各个服务
启动流程：sysinit.target → basic.target → network.target → multi-user.target → graphical.target

创建一个 basic.target 之后执行的任务

下面是一个在 basic.target 之后执行的任务示例：

创建服务文件：

bash

sudo nano /etc/systemd/system/my-startup-task.service

添加详细配置内容：

ini

[Unit]
Description=my-startup-task
After=basic.target
Requires=basic.target

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/local/bin/startup-task.sh
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=basic.target

创建执行脚本（如果使用脚本）：

bash

sudo nano /usr/local/bin/startup-task.sh

脚本内容示例：

bash

#!/bin/bash
# 记录启动时间
echo "System started at $(date)" >> /var/log/boot-log.txt

# 执行一些启动任务
# 例如：清理临时文件
# find /tmp -type f -atime +7 -delete

# 检查并挂载某些文件系统
# if ! grep -qs '/mnt/data' /proc/mounts; then
#     mount /mnt/data
# fi

# 启动某些应用程序
# su - username -c "cd /path/to/app && ./start.sh"

exit 0

设置脚本权限：

bash

sudo chmod +x /usr/local/bin/startup-task.sh

启用并测试服务：

bash

# 重新加载 systemd 配置
sudo systemctl daemon-reload

# 启用服务以便开机自动启动
sudo systemctl enable my-startup-task.service

# 立即启动服务进行测试
sudo systemctl start my-startup-task.service

# 检查服务状态
sudo systemctl status my-startup-task.service

对比不同启动阶段的详细介绍

systemd 采用"目标（target）"的概念代替了传统的运行级别。不同 target 表示系统的不同状态或启动阶段。以下是主要的 target 单元及其详细说明：

sysinit.target

启动时机：系统最早的启动阶段之一
主要任务：
- 挂载 /sys, /proc 等虚拟文件系统
- 设置主机名
- 初始化随机数生成器
- 加载内核模块
- 设置 SELinux
- 启动 udev
适合场景：需要在系统初始化最早阶段执行的任务，通常用于硬件初始化相关操作
需注意：此时许多系统资源尚未就绪，如文件系统可能处于只读状态

basic.target

启动时机：sysinit.target 之后
主要任务：
- 完成基本文件系统挂载
- 初始化日志服务
- 设置系统时钟
- 激活 LVM 卷和软件 RAID
- 挂载所有非系统存储设备
适合场景：需要完整文件系统访问但不需要网络的任务
示例用途：
- 清理临时文件
- 检查磁盘健康状态
- 初始化本地数据库

network.target

启动时机：basic.target 之后
主要任务：
- 初始化网络接口
- 分配 IP 地址
- 设置路由表
适合场景：需要网络连接的服务和任务
需注意：此 target 仅表示网络栈已初始化，不保证网络连接已经可用

network-online.target

启动时机：network.target 之后
主要任务：确保网络实际可用
适合场景：严格依赖网络连接的服务，如网络文件系统挂载、远程数据库连接等

multi-user.target

启动时机：network.target 之后
主要任务：
- 启动系统关键服务
- 启动用户登录服务（如 SSH）
- 大多数常规服务都在这个阶段启动
适合场景：大多数普通服务和守护进程
对应传统：相当于传统 SysV init 中的运行级别 3

graphical.target

启动时机：multi-user.target 之后
主要任务：
- 启动图形环境
- 启动显示管理器
- 提供图形登录界面
适合场景：依赖图形环境的服务或应用
对应传统：相当于传统 SysV init 中的运行级别 5

选择合适的启动阶段的建议

如果任务需要完整的文件系统但不需要网络：basic.target
如果任务需要网络栈但不一定需要网络连接：network.target
如果任务严格依赖网络连接成功：network-online.target
大多数服务通常应该使用：multi-user.target
需要图形环境的应用：graphical.target

可以使用以下命令查看 target 之间的依赖关系：

bash

systemctl list-dependencies multi-user.target

关机任务

与启动任务类似，systemd 也允许我们在系统关机时执行特定任务，例如备份数据、清理缓存或发送通知等。

创建一个关机执行的任务详细步骤

创建服务文件：

bash

sudo nano /etc/systemd/system/my-shutdown-task.service

添加详细配置内容：

ini

[Unit]
Description=my-shutdown-task
DefaultDependencies=no
Before=shutdown.target

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/local/bin/shutdown_task.sh
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=shutdown.target

创建关机脚本：

bash

sudo nano /usr/local/bin/shutdown_task.sh

脚本内容示例：

bash

#!/bin/bash
# 记录关机时间
echo "System shutting down at $(date)" >> /var/log/shutdown-log.txt

设置脚本权限：

bash

sudo chmod +x /usr/local/bin/shutdown_task.sh

启用并测试服务：

bash

# 重新加载 systemd 配置
sudo systemctl daemon-reload

# 启用服务
sudo systemctl enable my-shutdown-task.service

# 启动服务（这样系统关机时才会执行 ExecStop）
sudo systemctl start my-shutdown-task.service

# 检查服务状态
sudo systemctl status my-shutdown-task.service

# 模拟测试关机脚本（不实际关机）
sudo /usr/local/bin/shutdown_task.sh

关机相关 target 详细介绍

systemd 定义了几个与关机过程相关的 target 单元，理解它们的区别和联系对于配置关机任务非常重要：

shutdown.target

作用：所有关机路径的通用目标
执行流程：
1. 停止所有活动服务
2. 卸载所有文件系统
3. 停止所有系统进程
特点：是 reboot、poweroff 和 halt target 的依赖
适用场景：想要在任何类型的关机过程中执行的任务

配置示例：

ini

Before=shutdown.target
WantedBy=shutdown.target

reboot.target

作用：专门负责系统重启
执行命令：systemctl reboot 或 reboot
特点：包含了重启特有的操作，如设置特定的重启参数
依赖关系：依赖 shutdown.target
适用场景：只想在系统重启时执行的任务

配置示例：

ini

Before=reboot.target
WantedBy=reboot.target

poweroff.target

作用：负责完全关闭系统电源
执行命令：systemctl poweroff 或 poweroff
特点：会发送 ACPI 信号给硬件，通知其切断电源
依赖关系：依赖 shutdown.target
适用场景：只想在系统完全关闭时执行的任务

配置示例：

ini

Before=poweroff.target
WantedBy=poweroff.target

halt.target

作用：负责停止系统但不关闭电源
执行命令：systemctl halt 或 halt
特点：停止所有进程和服务，但不发送电源关闭信号
历史来源：对应传统 SysV 系统中的 halt 命令
依赖关系：依赖 shutdown.target
适用场景：较少使用，多用于特定的维护或诊断场景
配置示例：
ini
```
Before=halt.target
WantedBy=halt.target
```
1
2

kexec.target

作用：通过 kexec 系统调用直接加载新内核
执行命令：systemctl kexec
特点：绕过 BIOS/UEFI 重新启动，实现更快的重启
适用场景：需要快速重启进入另一个内核（如灾难恢复）

不同 target 的执行流程和相互关系

                      ┌─ kexec.target
                      │
shutdown.target ──────┼─ reboot.target
                      │
                      ├─ poweroff.target
                      │
                      └─ halt.target

所有这些 target 都依赖 shutdown.target，因此一般情况下，将自定义关机服务关联到 shutdown.target 就足够了，这样可以确保在任何类型的关机过程中都执行关机任务。如果需要对不同关机类型执行不同的操作，才需要针对特定的 target 设置。

可以使用以下命令查看关机相关 target 的依赖关系：

bash

systemctl list-dependencies shutdown.target
systemctl list-dependencies --reverse shutdown.target

service 文件的关键配置说明

service 文件通常包含三个主要部分：[Unit]、[Service] 和 [Install]。每个部分包含多个配置项，下面详细解释：

[Unit] 部分

Description：服务的简短描述，显示在 systemctl status 命令输出中
Documentation：指向文档的 URL 或路径，方便管理员查阅
After：指定本服务在哪些单元之后启动，确保依赖的服务先启动完成
- 例：After=network.target syslog.target
Before：指定哪些单元应该在本服务之后启动
Wants：表示弱依赖关系，如果指定的单元启动失败，本服务仍会启动
Requires：表示强依赖关系，如果指定的单元启动失败，本服务不会启动
Conflicts：指定与本服务冲突的单元，如果这些单元正在运行，本服务将不会启动
ConditionPathExists：只有当指定路径存在时才启动服务
- 例：ConditionPathExists=/opt/application
ConditionPathIsDirectory：只有当指定路径是目录时才启动服务
ConditionFileNotEmpty：只有当指定文件不为空时才启动服务

[Service] 部分

Type：定义服务的启动类型，影响 systemd 如何判断服务已成功启动
- simple（默认）：主进程启动后立即视为服务启动完成
- oneshot：执行一次性命令，完成后退出，适合启动脚本类任务
- forking：服务使用 fork() 创建子进程后退出，子进程成为主进程，适合传统守护进程
- dbus：服务通过 D-Bus 通知系统已就绪
- notify：服务通过 sd_notify() 函数通知系统已就绪
- idle：类似 simple，但会等到其他作业完成后才启动
ExecStart：启动服务时执行的命令，必须是绝对路径
ExecStartPre：在 ExecStart 之前执行的命令，可以有多行
ExecStartPost：在 ExecStart 之后执行的命令，可以有多行
ExecStop：停止服务时执行的命令
ExecReload：重新加载服务时执行的命令
Restart：定义服务退出后是否自动重启
- 选项：no, on-success, on-failure, on-abnormal, on-abort, on-watchdog, always
RestartSec：重启前等待的秒数
TimeoutStartSec：启动超时时间，超过此时间未启动完成则视为失败
TimeoutStopSec：停止超时时间，超过此时间未停止则会强制终止
User/Group：指定运行服务的用户和组
- 例：User=root Group=root
WorkingDirectory：指定工作目录
- 例：WorkingDirectory=/path/to/app
Environment：设置环境变量
- 例：Environment="VARIABLE1=value1" "VARIABLE2=value2"
EnvironmentFile：从文件中读取环境变量
- 例：EnvironmentFile=/etc/sysconfig/myapp
Nice：设置进程优先级，值范围 -20（最高）到 19（最低）
OOMScoreAdjust：调整 OOM killer 评分，范围 -1000 到 1000
LimitNOFILE：限制打开文件描述符数量
PrivateTmp：是否使用私有的 /tmp 目录，增加安全性

[Install] 部分

WantedBy：定义服务应该在哪个 target 启动时启动，最常用
- 例：WantedBy=multi-user.target
RequiredBy：定义哪些 target 强依赖本服务
Also：指定当启用本服务时，同时启用哪些其他单元
Alias：为服务创建别名

调试与故障排除

检查服务状态和日志

bash

# 检查服务状态
sudo systemctl status my-startup-task.service
sudo systemctl status my-shutdown-task.service

# 查看服务日志
sudo journalctl -u my-startup-task.service
sudo journalctl -u my-shutdown-task.service

# 查看启动/关机相关的所有日志
sudo journalctl -b -o short-precise | grep shutdown
sudo journalctl -b -1 -o short-precise  # 查看上一次启动的日志

常见问题及解决方案

服务不自动启动
- 检查是否已启用：systemctl is-enabled my-service
- 检查单元文件语法：systemd-analyze verify /etc/systemd/system/my-service.service
- 检查依赖是否满足：systemctl list-dependencies --all my-service
关机脚本没有执行
- 确认 DefaultDependencies=no 设置正确
- 确认 RemainAfterExit=yes 设置正确
- 确认服务已启动：systemctl start my-shutdown-task
- 检查服务状态是否为活动：systemctl is-active my-shutdown-task
服务执行超时
- 适当调整 TimeoutStartSec 和 TimeoutStopSec 值
- 检查脚本是否有死循环或长时间等待
权限问题
- 检查脚本权限：ls -l /path/to/script.sh
- 检查 User/Group 设置是否正确
- 使用 su 或 sudo -u 测试用户是否有执行权限

有用的命令速查

bash

# 列出所有活动的 target
systemctl list-units --type=target

# 分析启动时间
systemd-analyze blame

# 查看服务依赖关系
systemctl list-dependencies my-service

# 查看服务状态
systemctl status my-service

# 查看服务日志
journalctl -u my-service

# 查看服务单元文件
systemctl show my-service

# 禁用某个服务
systemctl disable my-service

# 启用某个服务
systemctl enable my-service

# 屏蔽某个服务
systemctl mask my-service

# 取消屏蔽某个服务
systemctl unmask my-service

使用 systemd 设置开机和关机任务

开机任务

systemd 启动流程简介

创建一个 basic.target 之后执行的任务

对比不同启动阶段的详细介绍

sysinit.target

basic.target

network.target

network-online.target

multi-user.target

graphical.target

选择合适的启动阶段的建议

关机任务

创建一个关机执行的任务详细步骤

关机相关 target 详细介绍

shutdown.target

reboot.target

poweroff.target

halt.target

kexec.target

不同 target 的执行流程和相互关系

service 文件的关键配置说明

[Unit] 部分

[Service] 部分

[Install] 部分

更多应用场景示例

1. 创建一个网络可用后执行的开机任务

2. 创建一个条件性启动的服务

调试与故障排除

检查服务状态和日志

常见问题及解决方案

有用的命令速查

使用 systemd 设置开机和关机任务 ​

开机任务 ​

systemd 启动流程简介 ​

创建一个 basic.target 之后执行的任务 ​

对比不同启动阶段的详细介绍 ​

sysinit.target ​

basic.target ​

network.target ​

network-online.target ​

multi-user.target ​

graphical.target ​

选择合适的启动阶段的建议 ​

关机任务 ​

创建一个关机执行的任务详细步骤 ​

关机相关 target 详细介绍 ​

shutdown.target ​

reboot.target ​

poweroff.target ​

halt.target ​

kexec.target ​

不同 target 的执行流程和相互关系 ​

service 文件的关键配置说明 ​

[Unit] 部分 ​

[Service] 部分 ​

[Install] 部分 ​

更多应用场景示例 ​

1. 创建一个网络可用后执行的开机任务 ​

2. 创建一个条件性启动的服务 ​

调试与故障排除 ​

检查服务状态和日志 ​

常见问题及解决方案 ​

有用的命令速查 ​

使用 systemd 设置开机和关机任务

开机任务

systemd 启动流程简介

创建一个 basic.target 之后执行的任务

对比不同启动阶段的详细介绍

sysinit.target

basic.target

network.target

network-online.target

multi-user.target

graphical.target

选择合适的启动阶段的建议

关机任务

创建一个关机执行的任务详细步骤

关机相关 target 详细介绍

shutdown.target

reboot.target

poweroff.target

halt.target

kexec.target

不同 target 的执行流程和相互关系

service 文件的关键配置说明

[Unit] 部分

[Service] 部分

[Install] 部分

更多应用场景示例

1. 创建一个网络可用后执行的开机任务

2. 创建一个条件性启动的服务

调试与故障排除

检查服务状态和日志

常见问题及解决方案

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