Systemd构建自动化备份服务与外部存储管理

实训背景

你是一家数据公司的系统管理员，需设计一套自动化备份系统，满足以下需求：

定期备份 ：每周日凌晨1点将 /data 目录压缩备份到 /backups。
外部存储挂载 ：插入USB设备时自动挂载到 /mnt/usb，并触发增量备份。
服务监控：备份完成后发送通知，并限制备份进程的资源使用。
日志管理：集中记录备份日志，保留30天历史记录。

环境准备

操作系统：Ubuntu 22.04 LTS。
目录结构 ：
- 数据目录：/data（需备份的原始数据）。
- 备份目录：/backups（本地备份存储）。
- USB挂载点：/mnt/usb（外部存储设备挂载位置）。

工具安装 ：

bash 复制代码

sudo apt install rsync curl  # 用于增量备份和通知发送

实训步骤

任务1：配置本地定期备份服务

目标：使用systemd定时器实现每周日凌晨1点的全量备份。

操作步骤：

创建备份脚本：

bash 复制代码

sudo nano /opt/scripts/full_backup.sh

内容：

bash 复制代码

#!/bin/bash
TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d)
tar -czf /backups/full-backup-$TIMESTAMP.tar.gz /data
echo "Full backup completed at $(date)" | systemd-cat -t backup  # 记录日志到systemd

赋予执行权限：

bash 复制代码

sudo chmod +x /opt/scripts/full_backup.sh

创建服务文件：

bash 复制代码

sudo nano /etc/systemd/system/full_backup.service

内容：

ini 复制代码

[Unit]
Description=Full Data Backup

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/bin/bash /opt/scripts/full_backup.sh

创建定时器文件：

bash 复制代码

sudo nano /etc/systemd/system/full_backup.timer

内容：

ini 复制代码

[Unit]
Description=Weekly Full Backup

[Timer]
OnCalendar=Sun *-*-* 01:00:00  # 每周日凌晨1点
Persistent=true

[Install]
WantedBy=timers.target

启用定时器：

bash 复制代码

sudo systemctl enable full_backup.timer
sudo systemctl start full_backup.timer

任务2：实现USB设备自动挂载与增量备份

目标：插入USB设备时自动挂载并触发增量备份。

操作步骤：

创建USB挂载单元：

bash 复制代码

sudo nano /etc/systemd/system/mnt-usb.mount

内容：

ini 复制代码

[Unit]
Description=Mount USB Drive

[Mount]
What=/dev/sdb1        # 根据实际设备名修改
Where=/mnt/usb
Type=ext4             # 根据文件系统类型修改
Options=defaults

[Install]
WantedBy=multi-user.target

创建自动挂载单元（automount）：

bash 复制代码

sudo nano /etc/systemd/system/mnt-usb.automount

内容：

ini 复制代码

[Unit]
Description=Automount USB Drive

[Automount]
Where=/mnt/usb
TimeoutIdleSec=10m    # 空闲10分钟后卸载

[Install]
WantedBy=multi-user.target

创建增量备份服务：

bash 复制代码

sudo nano /etc/systemd/system/incremental_backup.service

内容：

ini 复制代码

[Unit]
Description=Incremental Backup to USB
Requires=mnt-usb.mount  # 依赖挂载点

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/bin/bash -c "rsync -av --delete /data/ /mnt/usb/backups/"
ExecStartPost=/usr/bin/curl -X POST http://notification-server/log -d "Backup completed"

触发备份的UDEV规则：

bash 复制代码

sudo nano /etc/udev/rules.d/99-usb-backup.rules

内容：

bash 复制代码

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="block", ENV{ID_FS_TYPE}=="ext4", RUN+="/bin/systemctl start incremental_backup.service"

重新加载UDEV规则：

bash 复制代码

sudo udevadm control --reload

任务3：限制备份资源与日志管理

目标：防止备份进程占用过多资源，并设置日志保留策略。

操作步骤：

限制备份服务资源 ：

修改 full_backup.service 和 incremental_backup.service，添加：
ini 复制代码
```
[Service]
...
MemoryMax=2G      # 最大内存限制2GB
CPUQuota=70%      # CPU时间配额70%
```

配置日志保留策略：

bash 复制代码

sudo nano /etc/systemd/journald.conf

修改以下参数：

ini 复制代码

SystemMaxUse=1G            # 日志最大占用1GB
MaxRetentionSec=30day      # 保留30天日志

重启日志服务：

bash 复制代码

sudo systemctl restart systemd-journald

任务4：验证与监控

目标：确保所有服务按预期工作。

操作步骤：

手动触发全量备份：

bash 复制代码

sudo systemctl start full_backup.service
journalctl -u full_backup.service -f  # 跟踪日志

插入USB设备测试增量备份：

bash 复制代码

sudo systemctl status mnt-usb.mount  # 查看挂载状态
ls /mnt/usb/backups                  # 检查备份文件

查看资源限制效果：
bash 复制代码
```
systemd-cgtop  # 监控CPU和内存使用
```

实训总结

通过本次实训，你实现了以下功能：

自动化备份：结合定时器和UDEV规则，实现全量与增量备份。
外部存储管理：通过systemd挂载单元实现USB设备自动挂载。
资源与日志控制：限制备份资源消耗，统一管理日志生命周期。
服务联动 ：依赖关系（Requires）确保备份仅在挂载完成后执行。

知识要点

单元类型扩展：
- .mount：管理文件系统挂载。
- .automount：按需自动挂载设备。
UDEV与systemd集成：
- 通过UDEV规则在硬件事件（如插入USB）时触发服务。
高级资源控制：
- MemoryMax：限制内存。
- CPUQuota：限制CPU配额。
日志管理：
- 修改 journald.conf 控制日志保留时间和大小。

扩展挑战：

尝试添加邮件通知功能（替代示例中的HTTP请求）。
设计一个服务依赖链：挂载USB → 增量备份 → 卸载USB。