使用 systemd 作为问题定位工具

2024.05.04

虽然 systemd 并非真正的故障定位工具，但其输出中的信息为解决问题指明了方向。

没有人会认为 systemd 是一个故障定位工具，但当我的 web 服务器遇到问题时，我对 systemd 和它的一些功能的不断了解帮助我找到并规避了问题。

我遇到的问题是这样，我的服务器 yorktown 为我的家庭办公网络提供名称服务、DHCP、NTP、HTTPD 和 SendMail 邮件服务，它在正常启动时未能启动 Apache HTTPD 守护程序。在我意识到它没有运行之后，我不得不手动启动它。这个问题已经持续了一段时间，我最近才开始尝试去解决它。

你们中的一些人会说，systemd 本身就是这个问题的原因，根据我现在了解的情况，我同意你们的看法。然而，我在使用 SystemV 时也遇到了类似的问题。（在本系列文章的第一篇中，我探讨了围绕 systemd 作为旧有 SystemV 启动程序和启动脚本的替代品所产生的争议。如果你有兴趣了解更多关于 systemd 的信息，也可以阅读第二篇和第三篇文章。）没有完美的软件，systemd 和 SystemV 也不例外，但 systemd 为解决问题提供的信息远远多于 SystemV。

确定问题所在

找到这个问题根源的第一步是确定 httpd 服务的状态：

[root@yorktown ~]# systemctl status httpd
● httpd.service - The Apache HTTP Server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/httpd.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: failed (Result: exit-code) since Thu 2020-04-16 11:54:37 EDT; 15min ago
     Docs: man:httpd.service(8)
  Process: 1101 ExecStart=/usr/sbin/httpd $OPTIONS -DFOREGROUND (code=exited, status=1/FAILURE)
 Main PID: 1101 (code=exited, status=1/FAILURE)
   Status: "Reading configuration..."
      CPU: 60ms

Apr 16 11:54:35 yorktown.both.org systemd[1]: Starting The Apache HTTP Server...
Apr 16 11:54:37 yorktown.both.org httpd[1101]: (99)Cannot assign requested address: AH00072: make_sock: could not bind to address 192.168.0.52:80
Apr 16 11:54:37 yorktown.both.org httpd[1101]: no listening sockets available, shutting down
Apr 16 11:54:37 yorktown.both.org httpd[1101]: AH00015: Unable to open logs
Apr 16 11:54:37 yorktown.both.org systemd[1]: httpd.service: Main process exited, code=exited, status=1/FAILURE
Apr 16 11:54:37 yorktown.both.org systemd[1]: httpd.service: Failed with result 'exit-code'.
Apr 16 11:54:37 yorktown.both.org systemd[1]: Failed to start The Apache HTTP Server.
[root@yorktown ~]#

这种状态信息是 systemd 的功能之一，我觉得比 SystemV 提供的任何功能都要有用。这里的大量有用信息使我很容易得出逻辑性的结论，让我找到正确的方向。我从旧的 chkconfig 命令中得到的是服务是否在运行，以及如果它在运行的话，进程 ID（PID）是多少。这可没多大帮助。

该状态报告中的关键条目显示，HTTPD 不能与 IP 地址绑定，这意味着它不能接受传入的请求。这表明网络启动速度不够快，因为 IP 地址还没有设置好，所以 HTTPD 服务还没有准备好与 IP 地址绑定。这是不应该发生的，所以我查看了我的网络服务的 systemd 启动配置文件；在正确的 after 和 requires 语句下，所有这些似乎都没问题。下面是我服务器上的 /lib/systemd/system/httpd.service 文件：

# Modifying this file in-place is not recommended, because changes 
# will be overwritten during package upgrades.  To customize the 
# behaviour, run "systemctl edit httpd" to create an override unit.

# For example, to pass additional options (such as -D definitions) to 
# the httpd binary at startup, create an override unit (as is done by                             
# systemctl edit) and enter the following:                                           

#    [Service]
#    Environment=OPTIONS=-DMY_DEFINE             

[Unit]                                               
Description=The Apache HTTP Server
Wants=httpd-init.service
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target httpd-init.service
Documentation=man:httpd.service(8)

[Service]
Type=notify
Environment=LANG=C

ExecStart=/usr/sbin/httpd $OPTIONS -DFOREGROUND
ExecReload=/usr/sbin/httpd $OPTIONS -k graceful
# Send SIGWINCH for graceful stop
KillSignal=SIGWINCH
KillMode=mixed
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

httpd.service 单元文件明确规定，它应该在 network.target 和 httpd-init.service（以及其他）之后加载。我试着用 systemctl list-units 命令找到所有这些服务，并在结果数据流中搜索它们。所有这些服务都存在，应该可以确保在设置网络 IP 地址之前，httpd 服务没有加载。

第一个解决方案

在互联网上搜索了一下，证实其他人在 httpd 和其他服务也遇到了类似的问题。这似乎是由于其中一个所需的服务向 systemd 表示它已经完成了启动，但实际上它却启动了一个尚未完成的子进程。通过更多搜索，我想到了一个规避方法。

我搞不清楚为什么花了这么久才把 IP 地址分配给网卡。所以我想，如果我可以将 HTTPD 服务的启动推迟合理的一段时间，那么 IP 地址就会在那个时候分配。

幸运的是，上面的 /lib/systemd/system/httpd.service 文件提供了一些方向。虽然它说不要修改它，但是它还是指出了如何操作：使用 systemctl edit httpd 命令，它会自动创建一个新文件（/etc/systemd/system/httpd.service.d/override.conf）并打开 GNU Nano 编辑器（如果你对 Nano 不熟悉，一定要看一下 Nano 界面底部的提示）。

在新文件中加入以下代码并保存：

[root@yorktown ~]# cd /etc/systemd/system/httpd.service.d/
[root@yorktown httpd.service.d]# ll
total 4
-rw-r--r-- 1 root root 243 Apr 16 11:43 override.conf
[root@yorktown httpd.service.d]# cat override.conf
# Trying to delay the startup of httpd so that the network is
# fully up and running so that httpd can bind to the correct
# IP address
#
# By David Both, 2020-04-16

[Service]
ExecStartPre=/bin/sleep 30

这个覆盖文件的 [Service] 段有一行代码，将 HTTPD 服务的启动时间推迟了 30 秒。下面的状态命令显示了等待时间里的服务状态：

[root@yorktown ~]# systemctl status httpd
● httpd.service - The Apache HTTP Server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/httpd.service; enabled; vendor preset: disabled)
  Drop-In: /etc/systemd/system/httpd.service.d
           └─override.conf
           /usr/lib/systemd/system/httpd.service.d
           └─php-fpm.conf
   Active: activating (start-pre) since Thu 2020-04-16 12:14:29 EDT; 28s ago
     Docs: man:httpd.service(8)
Cntrl PID: 1102 (sleep)
    Tasks: 1 (limit: 38363)
   Memory: 260.0K
      CPU: 2ms
   CGroup: /system.slice/httpd.service
           └─1102 /bin/sleep 30

Apr 16 12:14:29 yorktown.both.org systemd[1]: Starting The Apache HTTP Server...
Apr 16 12:15:01 yorktown.both.org systemd[1]: Started The Apache HTTP Server.
[root@yorktown ~]#

这个命令显示了 30 秒延迟过后 HTTPD 服务的状态。该服务已经启动并正常运行。

[root@yorktown ~]# systemctl status httpd
● httpd.service - The Apache HTTP Server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/httpd.service; enabled; vendor preset: disabled)
  Drop-In: /etc/systemd/system/httpd.service.d
           └─override.conf
           /usr/lib/systemd/system/httpd.service.d
           └─php-fpm.conf
   Active: active (running) since Thu 2020-04-16 12:15:01 EDT; 1min 18s ago
     Docs: man:httpd.service(8)
  Process: 1102 ExecStartPre=/bin/sleep 30 (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 1567 (httpd)
   Status: "Total requests: 0; Idle/Busy workers 100/0;Requests/sec: 0; Bytes served/sec:   0 B/sec"
    Tasks: 213 (limit: 38363)
   Memory: 21.8M
      CPU: 82ms
   CGroup: /system.slice/httpd.service
           ├─1567 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─1569 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─1570 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─1571 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           └─1572 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND

Apr 16 12:14:29 yorktown.both.org systemd[1]: Starting The Apache HTTP Server...
Apr 16 12:15:01 yorktown.both.org systemd[1]: Started The Apache HTTP Server.

我本来可以实验下更短的延迟时间是否也能奏效，但是我的系统并不用那么严格，所以我觉得不这样做。目前系统的工作状态很可靠，所以我很高兴。

因为我收集了所有这些信息，我将其作为 Bug1825554 报告给红帽 Bugzilla。我相信报告 Bug 比抱怨 Bug 更有有用。

更好的解决方案

把这个问题作为 bug 上报几天后，我收到了回复，表示 systemd 只是一个管理工具，如果 httpd 需要在满足某些要求之后被拉起，需要在单元文件中表达出来。这个回复指引我去查阅 httpd.service 的手册页。我希望我能早点发现这个，因为它是比我自己想出的更优秀的解决方案。这种方案明确的针对了前置目标单元，而不仅仅是随机延迟。

来自 httpd.service 手册页:

在启动时开启服务
httpd.service 和 httpd.socket 单元默认是禁用的。为了在启动阶段开启 httpd 服务，执行：systemctl enable httpd.service。在默认配置中，httpd 守护进程会接受任何配置好的 IPv4 或 IPv6 地址的 80 口上的连接（如果安装了 mod_ssl，就会接受 443 端口上的 TLS 连接）。
如果 httpd 被配置成依赖任一特定的 IP 地址（比如使用 Listen 指令），该地址可能只在启动阶段可用，又或者 httpd 依赖其他服务（比如数据库守护进程），那么必须配置该服务，以确保正确的启动顺序。
例如，为了确保 httpd 在所有配置的网络接口配置完成之后再运行，可以创建一个带有以下代码段的 drop-in 文件（如上述）：
[Unit]
After=network-online.target
Wants=network-online.target

我仍然觉得这是个 bug，因为在 httpd.conf 配置文件中使用 Listen 指令是很常见的，至少在我的经验中。我一直在使用 Listen 指令，即使在只有一个 IP 地址的主机上，在多个网卡和 IP 地址的机器上这显然也是有必要的。在 /usr/lib/systemd/system/httpd.service 默认配置文件中加入上述几行，对不使用 Listen 指令的不会造成问题，对使用 Listen 指令的则会规避这个问题。

同时，我将使用建议的方法。

下一步

本文描述了一个我在服务器上启动 Apache HTTPD 服务时遇到的一个问题。它指引你了解我在解决这个问题上的思路，并说明了我是如何使用 systemd 来协助解决问题。我也介绍了我用 systemd 实现的规避方法，以及我按照我的 bug 报告得到的更好的解决方案。

如我在开头处提到的那样，这有很大可能是一个 systemd 的问题，特别是 httpd 启动的配置问题。尽管如此，systemd 还是提供了工具让我找到了问题的可能来源，并制定和实现了规避方案。两种方案都没有真正令我满意地解决问题。目前，这个问题根源依旧存在，必须要解决。如果只是在 /usr/lib/systemd/system/httpd.service 文件中添加推荐的代码，那对我来说是可行的。

在这个过程中我发现了一件事，我需要了解更多关于定义服务启动顺序的知识。我会在下一篇文章中探索这个领域，即本系列的第五篇。

资源

网上有大量的关于 systemd 的参考资料，但是大部分都有点简略、晦涩甚至有误导性。除了本文中提到的资料，下列的网页提供了跟多可靠且详细的 systemd 入门信息。

Fedora 项目有一篇切实好用的 systemd 入门，它囊括了几乎所有你需要知道的关于如何使用 systemd 配置、管理和维护 Fedora 计算机的信息。
Fedora 项目也有一个不错的备忘录，交叉引用了过去 SystemV 命令和 systemd 命令做对比。
关于 systemd 的技术细节和创建这个项目的原因，请查看 Freedesktop.org 上的 systemd 描述。
Linux.com 的“更多 systemd 的乐趣”栏目提供了更多高级的 systemd 信息和技巧。

此外，还有一系列深度的技术文章，是由 systemd 的设计者和主要开发者 Lennart Poettering 为 Linux 系统管理员撰写的。这些文章写于 2010 年 4 月至 2011 年 9 月间，但它们现在和当时一样具有现实意义。关于 systemd 及其生态的许多其他好文章都是基于这些文章：

Rethinking PID 1
systemd for Administrators，Part I
systemd for Administrators，Part II
systemd for Administrators，Part III
systemd for Administrators，Part IV
systemd for Administrators，Part V
systemd for Administrators，Part VI
systemd for Administrators，Part VII
systemd for Administrators，Part VIII
systemd for Administrators，Part IX
systemd for Administrators，Part X
systemd for Administrators，Part XI

via: https://opensource.com/article/20/5/systemd-troubleshooting-tool

作者：David Both 选题：lujun9972 译者：tt67wq 校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国荣誉推出