树莓派ubuntu20.04通过service实现py文件开机自启

我们要将一个脚本进行开机自启，本文主要介绍配置服务器 service 的方法。

目录

• • • 制作.service文件
    • • 基本结构
      • Systemd
      • 控制单元Unit
      • 服务本体service
      • 安装服务Install
    • 在树莓派中创建自定义服务
    • • 启动service
      • 查看service状态
      • 实例
    • service 执行多条语句
    • • 实例
    • 服务常用命令
    • • 修改 *.service文件后重启
    • systemd-analyze
    • 对服务启动问题进行debug
    • • Step 1：设定system.conf
      • Step2：reboot
      • Step3：添加 Environment
      • 确认结果
    • 关于Target(启动模式）
    • • 查看默认Target
      • 查看multi-user.target 包含的所有服务
      • 切换到另一个target
      • 修改默认启动模式
    • 推荐资料
    • 参考链接

制作.service文件 基本结构

Systemd 服务的内容主要分为三个部分，控制单元（unit）的定义、服务（service）的定义、以及安装部分。

Systemd

Systemd 是系统启动和服务器守护进程管理器，负责在系统启动或运行时，激活系统资源，服务器进程和其它进程。
systemd 被设计用来改进sysvinit的缺点，它和 ubuntu 的 upstart 是竞争对手，预计会取代它们。systemd 的很多概念来源于苹果的 launchd 。创始人 Lennart 是 redhat 员工，但 systemd 不是 redhat 项目。

systemd 的目标是：尽可能启动更少进程；尽可能将更多进程并行启动。 systemd 尽可能减少对 shell 脚本的依赖。传统 sysvinit 使用 inittab 来决定运行哪些 shell 脚本，大量使用 shell 脚本被认为是效率低下无法并行的原因。 systemd 使用了 Linux 专属技术，不再顾及 POSIX 兼容，一度谣传 Debian 为了它的 BSD 项目将不会使用 systemd 。

控制单元Unit

1. Description：当前服务的简单描述
2. Documentation：指定 man 文档位置
3. After：如果 a.target 或 b.service 需要启动，那么 user.service 应该在它们之后启动
4. Before：定义 user.service 应该在哪些服务之前启动
5. Wants：表示 a.service 与 user.service 之间存在”弱依赖”关系，即如果 “a.service” 启动失败或停止运行，不影响 user.service 继续执行
6. Requires：表示”强依赖”关系，即如果该服务启动失败或异常退出，那么user.service 也必须退出

注意：Wants 字段与 Requires 字段只涉及依赖关系，与启动顺序无关，默认情况下是同时启动。
注意：After 和 Before 字段只涉及启动顺序，不涉及依赖关系。

服务本体service

1. EnvironmentFile：许多软件都有自己的环境参数文件，该字段指定文件路径
2. Type：定义启动类型。可设置：simple，exec，forking，oneshot，dbus，notify，idle
   A. simple(设置了 ExecStart= 但未设置 BusName= 时的默认值)：ExecStart 字段启动的进程为该服务的主进程
   B. forking：ExecStart 字段的命令将以 fork() 方式启动，此时父进程将会退出，子进程将成为主进程
3. ExecStart：定义启动进程时执行的命令
4. ExecReload：重启服务时执行的命令
5. ExecStop：停止服务时执行的命令
6. ExecStartPre：启动服务之前执行的命令
7. ExecStartPost：启动服务之后执行的命令
8. ExecStopPost：停止服务之后执行的命令
9. RemainAfterExit：设为yes，表示进程退出以后，服务仍然保持执行
10. KillMode：定义 Systemd 如何停止服务，可以设置的值如下：
    A. control-group（默认值）：当前控制组里面的所有子进程，都会被杀掉
    B. process：只杀主进程
    C. mixed：主进程将收到 SIGTERM 信号，子进程收到 SIGKILL 信号
    D. none：没有进程会被杀掉，只是执行服务的 stop 命令
11. Restart：定义了退出后，Systemd 的重启方式。可以设置的值如下：
    A. no（默认值）：退出后不会重启
    B. on-success：只有正常退出时（退出状态码为0），才会重启
    C. on-failure：非正常退出时（退出状态码非0），包括被信号终止和超时，才会重启
    D. on-abnormal：只有被信号终止和超时，才会重启
    E. on-abort：只有在收到没有捕捉到的信号终止时，才会重启
    F. on-watchdog：超时退出，才会重启
    G. always：不管是什么退出原因，总是重启
12. RestartSec：表示 Systemd 重启服务之前，需要等待的秒数

若Type不为oneshot，配置中ExecStart只能执行一条命令
配置中多个相同配置会选择最后一个，下面结果是 execstart2

[Service]
ExecStart = /bin/echo execstart1
ExecStart = /bin/echo execstart2

所有的启动设置之前，都可以加上一个连词号（-），表示”抑制错误”，即发生错误的时候，不影响其他命令的执行

EnvironmentFile = -/etc/sysconfig/aaaaaa

表示即使 /etc/sysconfig/aaaaaa 文件不存在，也不会抛出错误。

安装服务Install

WantedBy：表示该服务所在的 Target(服务组)

在树莓派中创建自定义服务

首先，进入/usr/lib/systemd/system/目录，新建服务脚本。

若没有该目录可自行建立。

cd /usr/lib/systemd/system/
sudo vim my_t265.service

然后按照上述规则写入脚本

[Unit]
...
[Service]
...
  
[Install]
...

设置自启动，实质就是在 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 添加服务文件的链接。

systemctl enable my_265.service

若代码无错误，会输出如下结果：

Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/my_t265.service → /lib/systemd/system/my_t265.service.

表示在执行$ sudo systemctl enable my_t265.service 命令以后，在/lib/systemd/system/ 目录新建了一个名为 my_t265.service 的配置文件文件，并建立了一个链接文件 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/my_t265.service 链接到 /lib/systemd/system/my_t265.service 文件。

当系统启动时，会去寻找 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 目录下面的 XXX.service 配置文件去启动相应的进程。

启动service

执行以下命令

sudo systemctl start xxxx.service

输出结果示例

my_program.service - /home/pi/program fan_ctrl.py
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/my_program.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Mon 2021-11-29 15:33:18 CST; 3s ago
    Process: 4157 ExecStartPost=/bin/echo 123456 (code=exited, status=0/SUCCESS)
   Main PID: 4156 (sudo)
      Tasks: 2 (limit: 4599)
     Memory: 3.5M
     CGroup: /system.slice/my_program.service
             ├─4156 /usr/bin/sudo python3 /home/pi/program/fan_ctrl.py
             └─4158 python3 /home/pi/program/fan_ctrl.py

11月 29 15:33:18 pi-virtual-machine systemd[1]: Starting /home/pi/program fan_ctrl.py...
11月 29 15:33:18 pi-virtual-machine echo[4157]: 123456
11月 29 15:33:18 pi-virtual-machine systemd[1]: Started /home/pi/program fan_ctrl.py.
11月 29 15:33:18 pi-virtual-machine sudo[4156]:     root : TTY=unknown ; PWD=/ ; USER=root ; COMMAND=/usr/bin/python3 >
11月 29 15:33:18 pi-virtual-machine sudo[4156]: pam_unix(sudo:session): session opened for user root by (uid=0)

Loaded：配置文件的位置，是否设为开机启动
Active：running 表示正在运行
Main PID：主进程ID
Status：由应用本身提供的软件当前状态
CGroup：应用的所有子进程
日志块：应用的日志

查看service状态

运行以下代码

sudo systemctl status xxxx.service

输出结果示例

(Opencv4.5.3) ubuntu@ubuntu:~$ sudo systemctl status my_t265.service 
● my_t265.service - My_T265 Service
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/my_t265.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Sat 2022-05-14 21:52:44 CST; 1min 23s ago
   Main PID: 861 (python3)
      Tasks: 10 (limit: 9251)
     CGroup: /system.slice/my_t265.service
             └─861 /usr/bin/python3 /home/ubuntu/Desktop/code_coordinate/T265.py

May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 21:54:10 ubuntu python3[861]: X: 0, Y: 0, Z: 0

实例

[Unit]
Description = My_T265 Service
After = my_usb.service

[Service]
#Environment=SYSTEMD_LOG_LEVEL=debug
Type = simple
WorkingDirectory = /home/ubuntu/Desktop/code_coordinate 
ExecStart = python3 /home/ubuntu/Desktop/code_coordinate/T265.py
Restart = always

[Install]
WantedBy = multi-user.target

service 执行多条语句

想要在单个 Service 下执行多个ExecStart命令，必须将 Type 设置为 oneshot。

oneshot 顾名思义，打一枪换一个地方。所以这种服务类型就是启动，完成，没进程了。oneshot 与 simple 类似，不同之处在于， 只有在该服务的主服务进程退出之后，systemd 才会认为该服务启动完成，才会开始启动后继单元。 此种类型的服务通常需要设置 RemainAfterExit= 选项。 当 Type= 与 ExecStart= 都没有设置时， Type=oneshot 就是默认值。oneshot常用于如文件系统的检查与挂载等，只需在开机的时候执行一次。

实例

树莓派开机重刷USB口

(Opencv4.5.3) ubuntu@ubuntu:/usr/lib/systemd/system$ cat my_usb.service 
[Unity]
Description = restart USB

[Service]
Type = oneshot
ExecStart = sudo uhubctl -l 2 -a cycle -p 1-4

[Install]
WantedBy=multi-user.target

服务常用命令

systemctl is-enabled servicename.service #查询服务是否开机启动
 
systemctl enable *.service #开机运行服务
 
systemctl disable *.service #取消开机运行
 
systemctl start *.service #启动服务
 
systemctl stop *.service #停止服务
 
systemctl restart *.service #重启服务
 
systemctl reload *.service #重新加载服务配置文件
 
systemctl status *.service #查询服务运行状态

修改 *.service文件后重启

# 重新加载配置文件
$ sudo systemctl daemon-reload

# 重启相关服务
$ sudo systemctl restart my_program.service

systemd-analyze

这里列举几个常用的方法，详细可看最后推荐资料。

1. systemd-analyze [OPTIONS…] [time]
   启动时间:内核态时间+用户态时间.
2. systemd-analyze blame
   显示上次开机时的所有服务,并显示服务耗时.
3. systemd-analyze [OPTIONS…] critical-chain [UNIT…]
   为指定的单元(省略参数表示默认启动目标单元)以树状形式显示时间关键链(time-critical chain)。
   "@"后面的时刻表示该单元的启动时刻； "+"后面的时长表示该单元总计花了多长时间才完成启动。
   不过需要注意的是， 这些信息也可能具有误导性， 因为花费较长时间启动的单元， 有可能只是在等待另一个依赖单元完成启动。
4. systemd-analyze [OPTIONS…] plot [> file.svg]
   输出一个 SVG 图像，详细显示每个单元的启动时刻， 并高亮显示每个单元总计花了多长时间才完成启动。
5. systemd-analyze dot smbd.service | dot -Tsvg > systemd.svg
   用浏览器打开查看
   

对服务启动问题进行debug

Systemd被诟病的很多的点之一就是出现问题之后很难确认原因，其实在很早的时候systemd就提供了debug的方法，这里介绍常用的一种方式，并结合一个常见的很容易忽视的问题来进行说明。

Step 1：设定system.conf

#对象文件：
/etc/systemd/system.conf
#修改内容
LogLevel=debug

设定例

(Opencv4.5.3) ubuntu@ubuntu:~$ cat /etc/systemd/system.conf
#  This file is part of systemd.
#
#  systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it
#  under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
#  the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
#  (at your option) any later version.
#
# Entries in this file show the compile time defaults.
# You can change settings by editing this file.
# Defaults can be restored by simply deleting this file.
#
# See systemd-system.conf(5) for details.

[Manager]
LogLevel=debug
#LogLevel=info
#LogTarget=journal-or-kmsg
#LogColor=yes
#LogLocation=no
#DumpCore=yes
#ShowStatus=yes
#CrashChangeVT=no
#CrashShell=no
#CrashReboot=no
#CtrlAltDelBurstAction=reboot-force
#CPUAffinity=1 2
#NUMAPolicy=default
#NUMAMask=
#RuntimeWatchdogSec=0
#RebootWatchdogSec=10min
#ShutdownWatchdogSec=10min
#KExecWatchdogSec=0
#WatchdogDevice=
#CapabilityBoundingSet=
#NoNewPrivileges=no
#SystemCallArchitectures=
#TimerSlackNSec=
#StatusUnitFormat=description
#DefaultTimerAccuracySec=1min
#DefaultStandardOutput=journal
#DefaultStandardError=inherit
#DefaultTimeoutStartSec=90s
#DefaultTimeoutStopSec=90s
#DefaultTimeoutAbortSec=
#DefaultRestartSec=100ms
#DefaultStartLimitIntervalSec=10s
#DefaultStartLimitBurst=5
#DefaultEnvironment=
#DefaultCPUAccounting=no
#DefaultIOAccounting=no
#DefaultIPAccounting=no
#DefaultBlockIOAccounting=no
#DefaultMemoryAccounting=yes
#DefaultTasksAccounting=yes
#DefaultTasksMax=
#DefaultLimitCPU=
#DefaultLimitFSIZE=
#DefaultLimitDATA=
#DefaultLimitSTACK=
#DefaultLimitCORE=
#DefaultLimitRSS=
#DefaultLimitNOFILE=1024:524288
#DefaultLimitAS=
#DefaultLimitNPROC=
#DefaultLimitMEMLOCK=
#DefaultLimitLOCKS=
#DefaultLimitSIGPENDING=
#DefaultLimitMSGQUEUE=
#DefaultLimitNICE=
#DefaultLimitRTPRIO=
#DefaultLimitRTTIME=

Step2：reboot

重启操作系统

Step3：添加 Environment

(Opencv4.5.3) ubuntu@ubuntu:/usr/lib/systemd/system$ cat my_t265.service 
[Unit]
Description = My_T265 Service
After = my_usb.service

[Service]
Environment=SYSTEMD_LOG_LEVEL=debug
Type = simple
WorkingDirectory = /home/ubuntu/Desktop/code_coordinate 
ExecStart = python3 /home/ubuntu/Desktop/code_coordinate/T265.py
Restart = always

[Install]
WantedBy = multi-user.target

确认结果

在此启动测试用的服务

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart my_t265.service

使用 status 或者 journalctl 均可看到更加详细的输出结果。

• status 输出

(Opencv4.5.3) ubuntu@ubuntu:/usr/lib/systemd/system$ systemctl status my_t265
Warning: The unit file, source configuration file or drop-ins of my_t265.service changed on disk. Run 'systemctl daemon-reload' to reload units.
● my_t265.service - My_T265 Service
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/my_t265.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Sat 2022-05-14 20:57:17 CST; 8s ago
   Main PID: 2519 (python3)
      Tasks: 4 (limit: 9251)
     CGroup: /system.slice/my_t265.service
             └─2519 /usr/bin/python3 /home/ubuntu/Desktop/code_coordinate/T265.py

May 14 20:57:17 ubuntu systemd[1]: Stopped My_T265 Service.
May 14 20:57:17 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Converting job my_t265.service/restart -> my_t265.service/start
May 14 20:57:17 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Failed to set 'blkio.weight' attribute on '/system.slice/my_t265.service' to '500': No such file or directory
May 14 20:57:17 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Passing 0 fds to service
May 14 20:57:17 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: About to execute: /usr/bin/python3 /home/ubuntu/Desktop/code_coordinate/T265.py
May 14 20:57:17 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Forked /usr/bin/python3 as 2519
May 14 20:57:17 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Changed dead -> running
May 14 20:57:17 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Job 3488 my_t265.service/start finished, result=done
May 14 20:57:17 ubuntu systemd[1]: Started My_T265 Service.
May 14 20:57:17 ubuntu systemd[2519]: my_t265.service: Executing: /usr/bin/python3 /home/ubuntu/Desktop/code_coordinate/T265.py

• journalctl 输出

(Opencv4.5.3) ubuntu@ubuntu:/usr/lib/systemd/system$ journalctl -u my_t265
-- Logs begin at Thu 2022-04-14 20:00:41 CST, end at Sat 2022-05-14 20:58:14 CST. --
May 14 18:23:40 ubuntu systemd[1]: Started My_T265 Service.
May 14 18:24:51 ubuntu python3[766]: Traceback (most recent call last):
May 14 18:24:51 ubuntu python3[766]:   File "/home/ubuntu/Desktop/code_coordinate/T265.py", line 11, in 
May 14 18:24:51 ubuntu python3[766]:     pipe.start(cfg)
May 14 18:24:51 ubuntu python3[766]: RuntimeError: No device connected
May 14 18:24:52 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Main process exited, code=exited, status=1/FAILURE
May 14 18:24:52 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Failed with result 'exit-code'.
May 14 18:24:52 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Scheduled restart job, restart counter is at 1.
May 14 18:24:52 ubuntu systemd[1]: Stopped My_T265 Service.
May 14 18:24:52 ubuntu systemd[1]: Started My_T265 Service.
May 14 18:25:33 ubuntu python3[1052]: Traceback (most recent call last):
May 14 18:25:33 ubuntu python3[1052]:   File "/home/ubuntu/Desktop/code_coordinate/T265.py", line 11, in 
May 14 18:25:33 ubuntu python3[1052]:     pipe.start(cfg)
May 14 18:25:33 ubuntu python3[1052]: RuntimeError: No device connected
May 14 18:25:33 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Main process exited, code=exited, status=1/FAILURE
May 14 18:25:33 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Failed with result 'exit-code'.
May 14 18:25:34 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Scheduled restart job, restart counter is at 2.
May 14 18:25:34 ubuntu systemd[1]: Stopped My_T265 Service.
May 14 18:25:34 ubuntu systemd[1]: Started My_T265 Service.
May 14 18:26:15 ubuntu python3[1092]: Traceback (most recent call last):
May 14 18:26:15 ubuntu python3[1092]:   File "/home/ubuntu/Desktop/code_coordinate/T265.py", line 11, in 
May 14 18:26:15 ubuntu python3[1092]:     pipe.start(cfg)
May 14 18:26:15 ubuntu python3[1092]: RuntimeError: No device connected
May 14 18:26:15 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Main process exited, code=exited, status=1/FAILURE
May 14 18:26:15 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Failed with result 'exit-code'.
May 14 18:26:15 ubuntu systemd[1]: my_t265.service: Scheduled restart job, restart counter is at 3.
May 14 18:26:15 ubuntu systemd[1]: Stopped My_T265 Service.
May 14 18:26:15 ubuntu systemd[1]: Started My_T265 Service.
May 14 18:26:25 ubuntu python3[1344]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 18:26:25 ubuntu python3[1344]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 18:26:25 ubuntu python3[1344]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 18:26:25 ubuntu python3[1344]: X: 0, Y: 0, Z: 0
May 14 18:26:25 ubuntu python3[1344]: X: 0, Y: 0, Z: 0

关于Target(启动模式） 查看默认Target

systemctl get-default

multi-user.target 为命令行模式
graphical.target 为图形模式

查看multi-user.target 包含的所有服务

systemctl list-dependencies multi-user.target

切换到另一个target

systemctl isolate shutdown.target

shutdown.target 就是关机状态

常用的 Target 有两个：一个是 multi-user.target，表示多用户命令行状态；另一个是 graphical.target，表示图形用户状态，它依赖于 multi-user.target。

修改默认启动模式

>>> systemctl set-default graphical.target #图形模式

>>> systemctl set-default multi-user.target #命令行模式

推荐资料

17.3 systemctl 针对 service 类型的配置文件 | 鸟哥的 Linux 私房菜：基础学习篇 第四版

systemd.service 中文手册

systemd-analyze

参考链接

树莓派（Debian）配置自定义 Service 实现开机自启

树莓派4B Ubuntu 21.04 开机自动运行 python 脚本

Ubuntu20.04查看开机自启动及其设置开机自启（设置rc.local）

编写systemd service文件