解鎖 systemd：現代 Linux 開發者不可不知的服務管理利器

發表於 2025-08-03 分類於技術筆記

在軟體開發中，時常需要讓應用程式在背景穩定運行、開機時自動啟動，或是在意外崩潰後自動重啟。過去，我們可能需要撰寫複雜的 shell script 來處理這些「維運」任務，本篇文章將分享一個更現代、更強大也更優雅的解決方案：systemd。

為什麼需要 `systemd`？來自開發者的三個靈魂拷問

在深入探討 systemd 是什麼之前，先回想一下在部署應用時常遇到的情境：

「服務掛了，怎麼辦？」：用 nohup a.out & 啟動了程式，但某天它因為一個未處理的例外而崩潰了。在有人發現之前，服務已經中斷了數小時。
「伺服器重啟了，誰來啟動我的應用？」：系統維護、更新核心或是意外斷電導致伺服器重啟。是否記得上去手動重新執行所有必要的服務？它們之間的啟動順序又該如何保證？
「Log 檔在哪裡？為什麼這麼亂？」：每個應用程式都將日誌輸出到不同的檔案，格式五花八門，追蹤問題時需要在多個檔案之間來回切換，讓人心力交瘁。

如果對以上任何一個問題感到熟悉，那麼恭喜你，systemd 正是為了解決這些痛點而生。

什麼是 `systemd`？它不只是一個 `init` 系統

簡單來說，systemd 是現代 Linux 作業系統的系統與服務管理器 (System and Service Manager)。它取代了傳統的 SysVinit 或 Upstart，成為了開機時執行的第一個程序（PID 1），並負責啟動、停止和管理系統上所有的背景服務（daemons）。

systemd 的核心概念是 Unit (單元)。Unit 是 systemd 管理的資源配置檔案，它們描述了系統中的一個服務、一個掛載點、一個設備或是一個 socket。對於開發者而言，最常用也最重要的就是 .service 單元。

開發者該如何應用 `systemd`？三大核心優勢

systemd 不僅是系統管理員的工具，更是開發者的好朋友。它能將繁瑣的服務管理工作標準化、自動化，讓我們可以更專注於程式碼本身。

1. 標準化的服務管理

告別手動撰寫 start.sh, stop.sh 的日子。 systemd 提供了一套標準的 .service 檔案格式來定義應用程式如何啟動、停止、重啟。

2. 強大的可靠性與依賴管理

自動重啟 (Auto-Restart)：可以簡單地設定一行配置，讓 systemd 在應用程式崩潰時自動將其拉起。
依賴管理 (Dependency Management)：Web 應用需要在資料庫啟動後才能正常工作？沒問題，systemd 可以確保服務之間的啟動順序。

3. 統一的日誌系統 (`journald`)

systemd 會自動捕獲所有由它管理的服務所產生的標準輸出 (stdout) 和標準錯誤 (stderr)，並將它們彙整到一個稱為 journal 的中央日誌系統中。可以使用 journalctl 這一個指令，輕鬆地查詢、過濾和追蹤任何服務的日誌，無需再到處 grep Log 檔。

實戰教學：用 `systemd` 管理一個 Python Web 應用

理論說了這麼多，讓我們來動手實作吧！假設有一個簡單的 Python Flask 應用程式。

步驟 1：準備應用程式

應用程式 main.py 如下，它會在 8000 port 啟動一個簡單的 web server。

# main.py
from flask import Flask
import time
import os

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
    return f"Hello from process {os.getpid()}!"

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=8000)

可以將它放在 /home/user/my_app/ 目錄下。

步驟 2：撰寫 `.service` Unit 檔案

這是最核心的一步。需要在 /etc/systemd/system/ 目錄下建立一個 myapp.service 檔案。

提示：需要 sudo 權限來在這個目錄下建立檔案。

# /etc/systemd/system/myapp.service

[Unit]
Description=My Simple Python Web App
# 表示我們的服務應該在網路服務啟動後才啟動
After=network.target

[Service]
# 假設你的使用者是 myuser
User=myuser
# 應用程式的工作目錄
WorkingDirectory=/home/myuser/my_app
# 啟動服務的指令，建議使用絕對路徑
ExecStart=/usr/bin/python3 /home/myuser/my_app/main.py
# 設定服務在失敗時自動重啟
Restart=on-failure
# 重啟間隔秒數
RestartSec=5s

[Install]
# 表示這個服務應該在多使用者模式下被啟用
WantedBy=multi-user.target

解析這個檔案的內容：

[Unit]：定義了這個單元的基本資訊和依賴關係。Description 只是方便人類閱讀的描述。
[Service]：定義了服務的行為。
- User：指定用哪個使用者身份執行程式，增加安全性。
- WorkingDirectory：設定程式的執行目錄。
- ExecStart：核心指令，定義如何啟動你的服務。
- Restart：設定重啟策略，on-failure 表示只有在程式異常退出時（exit code 非 0）才會重啟。
[Install]：定義了當 enable 這個服務時，它應該被連結到哪個系統目標（target）下。

步驟 3：管理服務

寫好 .service 檔後，就可以用 systemctl 指令來掌控應用程式了！

重載 systemd 配置：
每次新增或修改 .service 檔後，都需要執行此命令讓 systemd 重新讀取設定。
```
sudo systemctl daemon-reload
```
啟動服務：
```
sudo systemctl start myapp.service
```

查看服務狀態：
這是個非常有用的指令，可以看到服務是否正在運行、PID 是多少、以及最新的幾行日誌。

sudo systemctl status myapp.service

會看到類似這樣的綠色輸出，代表服務運行正常：

● myapp.service - My Simple Python Web App
   Loaded: loaded (/etc/systemd/system/myapp.service; disabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Tue 2023-10-27 10:30:00 UTC; 5s ago
 Main PID: 12345 (python3)
    Tasks: 1 (limit: 4915)
   Memory: 10.1M
   CGroup: /system.slice/myapp.service
           └─12345 /usr/bin/python3 /home/myuser/my_app/main.py

設定開機自啟：
```
sudo systemctl enable myapp.service
```
現在，即使伺服器重啟，systemd 也會自動幫你啟動 myapp.service！

停止與重啟：

sudo systemctl stop myapp.service
sudo systemctl restart myapp.service

步驟 4：查看日誌

忘掉 tail -f /path/to/logfile 吧！現在可以這樣做：

# 查看 myapp 服務的所有日誌
sudo journalctl -u myapp.service

# 即時追蹤新的日誌（類似 tail -f）
sudo journalctl -u myapp.service -f

# 查看從一小時前到現在的日誌
sudo journalctl -u myapp.service --since "1 hour ago"

結論

systemd 乍看之下可能有些複雜，但一旦掌握了 .service 單元的基本用法，會發現它為開發和部署工作帶來了前所未有的便利性與可靠性。它將服務管理的最佳實踐內建其中，讓我們能夠：

用標準化的方式管理應用。
透過自動重啟提升服務的可用性。
用統一的日誌系統簡化問題排查。

希望這篇文章能幫助揭開 systemd 的神秘面紗。試著在下一個部署在 Linux 上的專案中用 systemd 來管理它吧！

為什麼需要 systemd？來自開發者的三個靈魂拷問

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開發者該如何應用 systemd？三大核心優勢