Systemd在Ubuntu中的實戰攻略 打造靈活高效的系統管理

作者:

最後更新日期： 2025 年 4 月 26 日

引言

Ubuntu 是桌面、伺服器與雲端環境中最受歡迎的 Linux 發行版之一，以其靈活性與易用性著稱。自 Ubuntu 16.04 LTS 起，systemd 成為其預設初始化系統與服務管理框架，取代了傳統的 Upstart 和 SysVinit。Systemd 在 Ubuntu 中不僅負責系統啟動，還整合了服務管理、日誌處理、網路配置和定時任務等功能，形成了高度模組化的「生態系」。本篇為三篇系列文章的第三部分，專注於 systemd 在 Ubuntu 環境中的應用，涵蓋其配置、與 snap 和 AppArmor 的整合，以及實務操作與最佳實踐，幫助系統管理員充分利用 systemd 提升 Ubuntu 系統的效率與靈活性。

本文將涵蓋以下內容：

  • Ubuntu 中 Systemd 的部署特性
  • 服務管理：配置與管理 .service 文件
  • 日誌管理：使用 journald 與 snap 日誌
  • 定時任務：systemd timer 的應用
  • 網路管理：systemd-networkd 的基礎配置
  • 與 snap 和 AppArmor 的整合
  • 結論與進階資源

1. Ubuntu 中 Systemd 的部署特性

1.1 Systemd 在 Ubuntu 中的角色

Ubuntu 從 16.04 LTS 開始全面採用 systemd，現今的 Ubuntu 24.04 LTS 使用較新的 systemd 版本（約 255.x），支援更多現代功能。作為一個面向多場景的發行版，Ubuntu 的 systemd 部署具有以下特點：

  • 版本更新：Ubuntu 傾向採用較新的 systemd 版本，提供最新的功能和改進。
  • 預設服務：Ubuntu 預設啟用更多服務（如 snapd、cloud-init），以支援桌面應用、容器化和雲端部署。
  • snap 整合：Ubuntu 的 snap 套件管理器與 systemd 深度整合，許多服務以 snap 形式部署。
  • 文件路徑：
    • 系統單元文件：/usr/lib/systemd/system/
    • 自定義單元文件：/etc/systemd/system/

1.2 檢查 Systemd 版本

在 Ubuntu 中，您可以通過以下命令檢查 systemd 版本：

systemd --version

這將顯示當前 systemd 的版本號及其編譯資訊。

1.3 與 Ubuntu 生態的整合

在 Ubuntu 中，systemd 與以下工具和技術協同工作：

  • snap：snap 套件（如 lxd、docker）以 systemd 服務運行，增加了管理複雜性。
  • AppArmor：Ubuntu 的安全模組，限制 systemd 服務的權限。
  • cloud-init：雲端環境中用於初始化系統，依賴 systemd 管理啟動流程。

2. 服務管理：配置與管理 .service 文件

服務管理是 systemd 在 Ubuntu 中的核心功能之一。通過 .service 文件，管理員可以定義服務行為、啟動順序和重啟策略。

2.1 創建自定義服務

假設我們需要運行一個 Python 應用程式 /usr/local/bin/myapp.py 作為服務。

步驟：

  1. 創建服務文件： 
    sudo nano /etc/systemd/system/myapp.service
  2. 編寫服務文件內容： 
    [Unit]
Description=My Custom Application
After=network.target

[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /usr/local/bin/myapp.py
Restart=always
User=nobody
Group=nobody

[Install]
WantedBy=multi-user.target
  3. 重新載入 systemd 配置： 
    sudo systemctl daemon-reload
  4. 啟用與啟動服務： 
    sudo systemctl enable myapp
sudo systemctl start myapp
  5. 檢查服務狀態： 
    sudo systemctl status myapp

2.2 注意事項

  • 檔案權限：確保 /usr/local/bin/myapp.py 具有執行權限： 
    sudo chmod +x /usr/local/bin/myapp.py
  • AppArmor 限制：Ubuntu 使用 AppArmor，可能限制服務對檔案或網路的存取。檢查 AppArmor 狀態： 
    sudo aa-status
  • snap 服務：若服務與 snap 套件相關，需檢查 snap 管理的 systemd 單元： 
    systemctl list-units --type=service | grep snap

3. 日誌管理：使用 journald 與 snap 日誌

Systemd 的 journald 是 Ubuntu 中預設的日誌管理工具，與 snap 套件的日誌系統並存，滿足桌面與伺服器環境的需求。

3.1 Journald 的配置

  • 日誌儲存：Ubuntu 預設將日誌儲存於 /var/log/journal/，支援持久化。
  • 配置檔案：/etc/systemd/journald.conf 控制日誌大小、儲存方式等： 
    cat /etc/systemd/journald.conf

3.2 使用 journalctl 查看日誌

常用命令：

  • 查看所有日誌： 
    journalctl
  • 查看特定服務日誌： 
    journalctl -u myapp.service
  • 即時追蹤日誌： 
    journalctl -f
  • 過濾特定時間範圍： 
    journalctl --since "2025-04-25 00:00:00" --until "2025-04-25 23:59:59"

3.3 snap 日誌整合

Ubuntu 的 snap 套件（如 lxd、nextcloud）生成獨立日誌，需使用 snap logs 查看：

snap logs <snap-name>

snap 服務的 systemd 日誌仍可通過 journalctl 查詢：

journalctl -u snap.<snap-name>.service

3.4 日誌清理

為避免磁碟滿載，可定期清理舊日誌：

sudo journalctl --vacuum-time=7d
sudo journalctl --vacuum-size=500M

4. 定時任務：Systemd Timer 的應用

Systemd 的 .timer 文件提供靈活的定時任務功能，類似 cron，適合定期執行腳本或服務。

4.1 創建定時任務

假設我們需要每天凌晨執行備份腳本 /usr/local/bin/backup.sh。

步驟：

  1. 創建服務文件： 
    sudo nano /etc/systemd/system/backup.service
    [Unit]
Description=Daily Backup Service

[Service]
ExecStart=/usr/local/bin/backup.sh
  2. 創建計時器文件： 
    sudo nano /etc/systemd/system/backup.timer
    [Unit]
Description=Run backup daily

[Timer]
OnCalendar=*-*-* 00:00:00
Persistent=true

[Install]
WantedBy=timers.target
  3. 啟用與啟動計時器： 
    sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable backup.timer
sudo systemctl start backup.timer
  4. 檢查計時器狀態： 
    systemctl list-timers

4.2 注意事項

  • AppArmor 限制：確保腳本不受 AppArmor 限制，否則需自定義 AppArmor 配置文件。
  • snap 環境：若腳本與 snap 套件相關，需確保其執行環境相容。

5. 網路管理：Systemd-Networkd 的基礎配置

雖然 Ubuntu 伺服器版本支援 systemd-networkd，但桌面版本通常使用 NetworkManager。Systemd-networkd 適合伺服器環境中的靜態網路配置。

5.1 配置靜態 IP

假設為網卡 eth0 配置靜態 IP。

步驟：

  1. 啟用 systemd-networkd： 
    sudo systemctl enable systemd-networkd
sudo systemctl start systemd-networkd
  2. 創建網路配置文件： 
    sudo nano /etc/systemd/network/20-wired.network
    [Match]
Name=eth0

[Network]
Address=192.168.1.100/24
Gateway=192.168.1.1
DNS=8.8.8.8
  3. 重啟 networkd： 
    sudo systemctl restart systemd-networkd
  4. 檢查網路狀態： 
    networkctl status

5.2 與 NetworkManager 的選擇

  • NetworkManager：適合桌面環境或動態網路配置。
  • systemd-networkd：適合伺服器環境，配置簡單且資源佔用低。

6. 與 snap 和 AppArmor 的整合

6.1 snap 與 Systemd 的關係

Ubuntu 的 snap 套件管理器將應用程式封裝為獨立容器，許多 snap 套件以 systemd 服務運行。例如，安裝 nextcloud snap 會生成以下服務：

systemctl status snap.nextcloud.apache

管理 snap 服務：

sudo snap start <snap-name>
sudo snap stop <snap-name>

6.2 AppArmor 對 Systemd 的影響

AppArmor 是 Ubuntu 的預設安全模組，限制 systemd 服務的檔案存取和網路行為。常見問題包括：

  • 服務無法存取特定檔案。
  • 非標準埠被阻止。

排查方法：

  • 檢查 AppArmor 狀態： 
    sudo aa-status
  • 臨時禁用 AppArmor（僅用於測試）： 
    sudo systemctl stop apparmor
  • 自定義 AppArmor 配置文件（位於 /etc/apparmor.d/）。

6.3 最佳實踐

  • 最小化服務：僅啟用必要服務，降低安全風險。
  • 定期檢查 snap：使用 snap list 檢查已安裝的 snap 套件及其服務。
  • 日誌監控：結合 journalctl 和 snap logs 監控系統健康。
  • 自動化部署：使用 Ansible 或 cloud-init 自動化 systemd 配置。

7. 結論與進階資源

Systemd 在 Ubuntu 中的應用為桌面、伺服器和雲端環境提供了靈活高效的系統管理框架。通過掌握服務管理、日誌處理、定時任務和網路配置，並妥善處理 snap 和 AppArmor 的整合，管理員可以打造穩定且易於維護的 Ubuntu 系統。本系列文章的前兩篇已分別介紹了 systemd 的基礎知識和在 RHEL 中的應用，結合本篇，讀者可全面理解 systemd 生態系的強大功能。

進階資源：