完善的 Systemctl 服务管理与 CoreDNS 自定义服务创建

完善的 Systemctl 服务管理与 CoreDNS 自定义服务创建指南

在现代Linux系统中，systemd 作为系统和服务管理器，已经成为主流发行版的标准初始化系统。systemctl 是 systemd 的控制工具，用于管理系统服务、检查服务状态、启动和停止服务等操作。同时，CoreDNS 作为一个灵活、高效的DNS服务器，广泛应用于各种环境中。本文将详细介绍如何使用 systemctl 管理服务，以及如何创建和注册自己的自定义服务单元，特别是以CoreDNS为例，涵盖从安装Go语言环境、编译CoreDNS到配置和注册为系统服务的完整流程。

1. 引言

在Linux系统管理中，服务的管理与控制是日常维护的重要部分。systemd 和 systemctl 提供了一套统一、高效的服务管理机制，简化了服务的启动、停止、重启以及状态监控等操作。同时，CoreDNS 作为一个灵活、高效的DNS服务器，广泛应用于各种环境中。通过本文，您将学习如何安装Go语言环境、编译CoreDNS、配置CoreDNS以及将其注册为系统服务，从而实现自动化和高效的DNS服务管理。

2. 安装Go语言环境

CoreDNS 使用Go语言开发，因此编译和运行CoreDNS需要安装Go语言环境。以下步骤将指导您如何在Linux系统中安装和配置Go语言环境。

2.1 下载和安装Go

下载Go语言安装包

首先，访问Go语言官方网站下载适合您系统的Go安装包。以Go 1.22.5为例，下载对应的Linux AMD64版本：
```
wget https://golang.org/dl/go1.22.5.linux-amd64.tar.gz
```
解压安装包

将下载的安装包解压到 /usr/local 目录：
```
sudo tar -C /usr/local -xzf go1.22.5.linux-amd64.tar.gz
```
说明：此操作会将Go语言安装到 /usr/local/go 目录。

2.2 配置环境变量

为了在终端中全局使用Go命令，需要将Go的 bin 目录添加到 PATH 环境变量中。

编辑环境变量配置文件

打开 /etc/profile 文件进行编辑：
```
sudo nano /etc/profile
```
添加Go环境变量

在文件末尾添加以下行：
```
export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
```
使改动生效

执行以下命令使环境变量立即生效：
```
source /etc/profile
```

2.3 验证安装

通过以下命令验证Go语言是否安装成功：

go version

预期输出：

go version go1.22.5 linux/amd64

2.4 配置工作空间

配置Go的工作空间（GOPATH）有助于管理Go项目和依赖包。

创建工作空间目录

例如，在用户主目录下创建 gowork 目录：
```
mkdir -p $HOME/gowork
```
设置GOPATH环境变量

编辑 /etc/profile 文件：
```
sudo nano /etc/profile
```
在文件末尾添加以下行：
```
export GOPATH=$HOME/gowork
export PATH=$PATH:$GOPATH/bin
```
使改动生效

执行以下命令：
```
source /etc/profile
```
验证配置

使用以下命令检查Go环境配置：
```
go env
```
重点检查：
- GOPATH 应设置为 $HOME/gowork
- PATH 应包含 /usr/local/go/bin 和 $GOPATH/bin

3. 克隆并编译CoreDNS

完成Go语言环境的安装和配置后，接下来将克隆CoreDNS的源码并进行编译。

3.1 克隆CoreDNS源码

克隆CoreDNS仓库

使用 git 克隆CoreDNS的官方仓库：
```
git clone https://github.com/coredns/coredns
```
进入仓库目录
```
cd coredns
```

3.2 编译CoreDNS

编译源码

在CoreDNS源码目录中，运行 make 命令进行编译：
```
make
```
说明：make 将根据Makefile自动下载依赖、编译源码并生成可执行文件。
验证编译结果

编译成功后，coredns 可执行文件将位于当前目录中。可以通过以下命令检查版本：
```
./coredns -version
```
预期输出：
```
CoreDNS-1.8.4
```
（具体版本号视克隆的源码版本而定）

4. 配置CoreDNS

CoreDNS的配置主要通过Corefile完成，此外，还需要配置DNS区域文件和转发配置文件。

4.1 Corefile配置文件

Corefile是CoreDNS的主要配置文件，用于定义DNS服务的行为和插件。以下是一个示例Corefile配置：

.:53 {
    file /etc/coredns/db.vcm.asia {
        reload 10s
    }
    errors
    log
    health {
       lameduck 1s
    }
    ready
    prometheus :9153
    forward . /etc/coredns/resolv.conf {
        prefer_udp
    }
    cache 30
    loop
    loadbalance
}

配置项解释：

.:53：表示CoreDNS在所有网络接口的53端口监听。
file /etc/coredns/db.vcm.asia：加载指定的DNS区域文件。
- reload 10s：每10秒检查一次区域文件是否有变更，自动重新加载。
errors：记录错误信息。
log：记录访问日志。
health：健康检查插件，lameduck 1s 设置健康检查的延迟时间。
ready：指示服务准备就绪。
prometheus :9153：启用Prometheus监控，监听9153端口。
forward . /etc/coredns/resolv.conf：转发未解析的查询到指定的解析器。
- prefer_udp：优先使用UDP协议进行转发。
cache 30：启用缓存，缓存时间为30秒。
loop：防止DNS查询中的循环引用。
loadbalance：启用负载均衡。

4.2 DNS区域配置文件

DNS区域文件定义了特定域名的DNS记录。以下是一个示例区域文件 /etc/coredns/db.vcm.asia：

$TTL 10
@       IN SOA  ns1.vcm.asia. admin.vcm.asia. (
                                2024080301 ; Serial
                                3600       ; Refresh
                                1800       ; Retry
                                604800     ; Expire
                                86400 )    ; Minimum TTL

        IN NS   ns1.vcm.asia.
        IN NS   ns2.vcm.asia.

wdcom.com.cn.       IN A      110.40.59.75
www.wdcom.com.cn.   IN A      110.40.59.75
a.wdcom.com.cn.     IN A      110.40.59.75

配置项解释：

$TTL 10：默认生存时间为10秒。
@ IN SOA ns1.vcm.asia. admin.vcm.asia.：定义起始授权机构（SOA）记录。
- Serial：区域文件的序列号，用于DNS服务器判断配置是否有更新。
- Refresh：主DNS服务器刷新时间。
- Retry：主DNS服务器重试时间。
- Expire：区域文件失效时间。
- Minimum TTL：最小生存时间。
IN NS：定义命名服务器记录。
IN A：定义A记录，将域名解析到指定的IP地址。

4.3 DNS转发配置文件

配置DNS转发器，指定CoreDNS在无法解析的情况下转发查询到其他DNS服务器。以下是一个示例 /etc/coredns/resolv.conf 文件：

nameserver 8.8.8.8
nameserver 8.8.4.4

说明：

nameserver 指定了Google的公共DNS服务器地址，CoreDNS将转发未解析的查询到这些地址。

5. 创建和注册CoreDNS为Systemd服务

将CoreDNS注册为系统服务，使其能够通过 systemctl 管理，实现自动启动和停止等功能。

5.1 创建服务单元文件

创建服务单元文件

使用编辑器创建一个新的systemd服务单元文件，例如 /etc/systemd/system/coredns.service：
```
sudo nano /etc/systemd/system/coredns.service
```
添加以下内容到服务单元文件
```
[Unit]
Description=CoreDNS DNS Server
After=network.target

[Service]
Type=simple
User=root
WorkingDirectory=/root/coredns
ExecStart=/root/coredns/coredns -conf /etc/coredns/Corefile.txt
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
```
配置项解释：
- [Unit]
  - Description：服务描述。
  - After：指定服务启动顺序，表示在 network.target 后启动。
- [Service]
  - Type=simple：指定服务类型为简单服务。
  - User=root：以root用户身份运行服务。
  - WorkingDirectory：设置服务的工作目录。
  - ExecStart：启动服务的命令及参数。
  - Restart：服务失败时的重启策略。
- [Install]
  - WantedBy：指定服务在哪个运行级别下启动，这里为 multi-user.target（多用户运行级别）。

注意：为了提高安全性，建议不要以root用户运行服务，而是创建一个专用用户，例如 coredns。

示例：以专用用户运行

创建专用用户

sudo useradd -r -s /sbin/nologin coredns

修改服务单元文件

[Service]
Type=simple
User=coredns
Group=coredns
WorkingDirectory=/opt/coredns
ExecStart=/opt/coredns/coredns -conf /etc/coredns/Corefile.txt
Restart=on-failure

设置目录权限

sudo chown -R coredns:coredns /opt/coredns
sudo chown root:root /etc/coredns/Corefile.txt
sudo chmod 644 /etc/coredns/Corefile.txt

5.2 停止和禁用systemd-resolved

为了避免DNS冲突，需停止并禁用 systemd-resolved 服务。

停止systemd-resolved服务
```
sudo systemctl stop systemd-resolved
```

禁用systemd-resolved服务

sudo systemctl disable systemd-resolved

删除符号链接

如果存在 /etc/resolv.conf 的符号链接，需将其删除并创建新的 resolv.conf 文件：
```
sudo rm /etc/resolv.conf
sudo nano /etc/resolv.conf
```
添加以下内容：
```
nameserver 127.0.0.1
```
说明：将DNS查询转发到本地的CoreDNS服务。

5.3 重新加载systemd配置

修改或创建新的服务单元文件后，需要重新加载 systemd 配置以识别新的服务。

sudo systemctl daemon-reload

5.4 启动并启用CoreDNS服务

启动服务
```
sudo systemctl start coredns
```
启用服务开机自启
```
sudo systemctl enable coredns
```

确认服务状态

sudo systemctl status coredns

预期输出：

● coredns.service - CoreDNS DNS Server
   Loaded: loaded (/etc/systemd/system/coredns.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Mon 2024-04-26 11:00:00 UTC; 5s ago
 Main PID: 6789 (coredns)
    Tasks: 2 (limit: 4915)
   Memory: 3.1M
   CGroup: /system.slice/coredns.service
           └─6789 /root/coredns/coredns -conf /etc/coredns/Corefile.txt

6. 复活系统的DNS解析

在禁用 systemd-resolved 后，需要重新配置DNS解析以确保系统能够正常解析域名。

6.1 修改systemd-resolved配置

编辑resolved.conf文件

打开 /etc/systemd/resolved.conf 文件：
```
sudo nano /etc/systemd/resolved.conf
```
添加或修改以下设置

在 [Resolve] 部分中添加：
```
[Resolve]
DNSStubListener=no
```
说明：禁用 systemd-resolved 的Stub监听器。
保存并关闭文件

6.2 创建自定义监听器配置

如果需要让 systemd-resolved 监听其他端口，例如5353端口，可以创建一个自定义的 .socket 文件。

创建socket文件

sudo nano /etc/systemd/system/systemd-resolved.socket

添加以下内容

[Unit]
Description=Stub resolver for systemd-resolved

[Socket]
ListenStream=5353
BindIPv6Only=both

[Install]
WantedBy=sockets.target

说明：配置 systemd-resolved 在5353端口监听。

6.3 重载和启动服务

重新加载systemd配置
```
sudo systemctl daemon-reload
```

启动新的socket并重新启动systemd-resolved服务

sudo systemctl start systemd-resolved.socket
sudo systemctl restart systemd-resolved

验证服务状态

sudo systemctl status systemd-resolved

预期输出：

● systemd-resolved.service - Network Name Resolution
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/systemd-resolved.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Mon 2024-04-26 11:15:00 UTC; 1min 30s ago

7. 一键脚本自动化部署

为了简化上述步骤，可以编写一个一键部署脚本，自动完成Go语言环境安装、CoreDNS编译、配置以及注册为systemd服务。以下是一个示例脚本：

#!/bin/bash

# 一键部署CoreDNS及systemctl服务的脚本
# 注意：请以root用户或使用sudo执行此脚本

set -e

# 变量定义
GO_VERSION="1.22.5"
GO_TAR="go${GO_VERSION}.linux-amd64.tar.gz"
GO_URL="https://golang.org/dl/${GO_TAR}"
GO_INSTALL_DIR="/usr/local"
GOPATH_DIR="$HOME/gowork"
COREDNS_REPO="https://github.com/coredns/coredns.git"
COREDNS_DIR="$HOME/coredns"
COREDNS_CONF_DIR="/etc/coredns"
COREDNS_CONF_FILE="$COREDNS_CONF_DIR/Corefile.txt"
ZONE_FILE="$COREDNS_CONF_DIR/db.vcm.asia"
RESOLV_CONF="$COREDNS_CONF_DIR/resolv.conf"
SYSTEMD_SERVICE_FILE="/etc/systemd/system/coredns.service"
SERVICE_USER="coredns"

# 更新系统
echo "更新系统..."
apt-get update && apt-get upgrade -y

# 安装必要的软件包
echo "安装必要的软件包..."
apt-get install -y git wget make nano

# 安装Go语言环境
echo "下载并安装Go语言..."
wget -O /tmp/$GO_TAR $GO_URL
tar -C $GO_INSTALL_DIR -xzf /tmp/$GO_TAR
rm /tmp/$GO_TAR

# 配置环境变量
echo "配置Go语言环境变量..."
{
    echo "export PATH=\$PATH:/usr/local/go/bin"
    echo "export GOPATH=$GOPATH_DIR"
    echo "export PATH=\$PATH:\$GOPATH/bin"
} >> /etc/profile

# 使环境变量生效
source /etc/profile

# 验证Go安装
echo "验证Go语言安装..."
go version

# 创建工作空间
echo "创建Go工作空间..."
mkdir -p $GOPATH_DIR

# 克隆CoreDNS源码
echo "克隆CoreDNS源码..."
git clone $COREDNS_REPO $COREDNS_DIR

# 编译CoreDNS
echo "编译CoreDNS..."
cd $COREDNS_DIR
make

# 创建配置目录
echo "创建CoreDNS配置目录..."
mkdir -p $COREDNS_CONF_DIR

# 创建Corefile配置文件
echo "创建Corefile配置文件..."
cat <<EOF > $COREDNS_CONF_FILE
.:53 {
    file $ZONE_FILE {
        reload 10s
    }
    errors
    log
    health {
       lameduck 1s
    }
    ready
    prometheus :9153
    forward . /etc/coredns/resolv.conf {
        prefer_udp
    }
    cache 30
    loop
    loadbalance
}
EOF

# 创建DNS区域配置文件
echo "创建DNS区域配置文件..."
cat <<EOF > $ZONE_FILE
\$TTL 10
@       IN SOA  ns1.vcm.asia. admin.vcm.asia. (
                                2024080301 ; Serial
                                3600       ; Refresh
                                1800       ; Retry
                                604800     ; Expire
                                86400 )    ; Minimum TTL

        IN NS   ns1.vcm.asia.
        IN NS   ns2.vcm.asia.

wdcom.com.cn.       IN A      110.40.59.75
www.wdcom.com.cn.   IN A      110.40.59.75
a.wdcom.com.cn.     IN A      110.40.59.75
EOF

# 创建DNS转发配置文件
echo "创建DNS转发配置文件..."
cat <<EOF > $RESOLV_CONF
nameserver 8.8.8.8
nameserver 8.8.4.4
EOF

# 创建专用用户运行CoreDNS
echo "创建专用用户coredns..."
useradd -r -s /sbin/nologin $SERVICE_USER

# 复制编译后的CoreDNS到工作目录
echo "复制CoreDNS可执行文件到工作目录..."
mkdir -p /opt/coredns
cp $COREDNS_DIR/coredns /opt/coredns/
chown -R $SERVICE_USER:$SERVICE_USER /opt/coredns

# 设置配置文件权限
echo "设置配置文件权限..."
chown -R root:root $COREDNS_CONF_DIR
chmod 644 $COREDNS_CONF_FILE $ZONE_FILE $RESOLV_CONF

# 创建systemd服务单元文件
echo "创建systemd服务单元文件..."
cat <<EOF > $SYSTEMD_SERVICE_FILE
[Unit]
Description=CoreDNS DNS Server
After=network.target

[Service]
Type=simple
User=$SERVICE_USER
Group=$SERVICE_USER
WorkingDirectory=/opt/coredns
ExecStart=/opt/coredns/coredns -conf $COREDNS_CONF_FILE
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# 停止并禁用systemd-resolved
echo "停止并禁用systemd-resolved..."
systemctl stop systemd-resolved
systemctl disable systemd-resolved

# 删除旧的resolv.conf并创建新的
echo "配置resolv.conf..."
rm /etc/resolv.conf
cat <<EOF > /etc/resolv.conf
nameserver 127.0.0.1
EOF

# 重新加载systemd配置
echo "重新加载systemd配置..."
systemctl daemon-reload

# 启动并启用CoreDNS服务
echo "启动并启用CoreDNS服务..."
systemctl start coredns
systemctl enable coredns

# 验证服务状态
echo "验证CoreDNS服务状态..."
systemctl status coredns

echo "CoreDNS已成功部署并作为系统服务运行。"

使用说明：

保存脚本：

将上述脚本内容保存为 deploy_coredns.sh。
赋予执行权限：
```
chmod +x deploy_coredns.sh
```
执行脚本：

以root用户或使用sudo执行脚本：
```
sudo ./deploy_coredns.sh
```

脚本功能概述：

更新系统并安装必要的软件包（Git、Wget、Make、Nano）。
下载并安装指定版本的Go语言。
配置Go的环境变量和工作空间。
克隆CoreDNS源码并编译。
创建CoreDNS的配置文件（Corefile、DNS区域文件和转发配置文件）。
创建专用用户运行CoreDNS服务，提升安全性。
创建并配置systemd服务单元文件。
停止并禁用系统默认的 systemd-resolved 服务，避免DNS冲突。
配置新的 resolv.conf 文件，将DNS查询转发到本地CoreDNS服务。
重新加载systemd配置，启动并启用CoreDNS服务。
验证服务状态，确保CoreDNS正常运行。

8. 总结

通过本文，您已经学习了如何在Linux系统中使用 systemctl 管理服务，以及如何创建和注册自定义服务单元。以CoreDNS为例，您了解了从安装Go语言环境、编译CoreDNS、配置CoreDNS到将其注册为systemd服务的完整流程。此外，通过提供的一键部署脚本，您可以快速自动化地完成CoreDNS的安装和配置，提升系统管理的效率和安全性。

关键要点：

理解systemd与systemctl：了解 systemd 的工作原理及 systemctl 的基本命令。
安装和配置Go语言环境：为编译Go语言开发的应用程序（如CoreDNS）做好准备。
编译和配置CoreDNS：掌握CoreDNS的编译流程及其配置文件的编写。
创建自定义systemd服务：学习如何将CoreDNS或其他应用注册为系统服务，实现自动管理。
自动化部署：通过脚本化部署，简化复杂的安装和配置流程，减少人为错误。
安全性考虑：使用专用用户运行服务，配置正确的权限和环境变量，增强系统安全性。

通过不断的实践和学习，您将能够熟练运用这些工具和方法，提升Linux系统的管理能力和安全性，确保系统的高效与稳定运行。

9. 附录：常用命令快捷参考

以下是本文介绍的各类 systemctl 和相关工具的常用命令示例，供您快速查阅和参考。

9.1 使用 `systemctl` 查看服务状态

systemctl status <service>

示例：

systemctl status coredns

9.2 使用 `systemctl` 启动服务

sudo systemctl start <service>

示例：

sudo systemctl start coredns

9.3 使用 `systemctl` 停止服务

sudo systemctl stop <service>

示例：

sudo systemctl stop coredns

9.4 使用 `systemctl` 重启服务

sudo systemctl restart <service>

示例：

sudo systemctl restart coredns

9.5 使用 `systemctl` 重新加载服务配置

sudo systemctl reload <service>

示例：

sudo systemctl reload coredns

9.6 使用 `systemctl` 启用服务开机自启

sudo systemctl enable <service>

示例：

sudo systemctl enable coredns

9.7 使用 `systemctl` 禁用服务开机自启

sudo systemctl disable <service>

示例：

sudo systemctl disable coredns

9.8 使用 `systemctl` 查看所有服务

systemctl list-units --type=service --all

9.9 使用 `journalctl` 查看服务日志

sudo journalctl -u <service>

示例：

sudo journalctl -u coredns

9.10 使用 `systemd-analyze` 验证单元文件语法

sudo systemd-analyze verify /etc/systemd/system/<service>.service

示例：

sudo systemd-analyze verify /etc/systemd/system/coredns.service

9.11 一键查看所有端口占用信息

sudo ss -tulnp && sudo netstat -tulnp && sudo lsof -i -P -n | grep LISTEN

说明：此命令组合使用多个工具，提供全面的端口占用信息。

通过本文的详细讲解和丰富示例，您已经全面了解了如何使用 systemctl 管理系统服务，以及如何创建和注册自定义服务单元，特别是以CoreDNS为例的实际应用。结合一键部署脚本，您可以高效地完成CoreDNS的安装和配置，确保系统DNS服务的稳定与安全。

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