Linux 基础之定时任务

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在计算机的使用过程中，经常会有一些计划中的任务需要在将来的某个时间执行，linux 中提供了一些方法来设定定时任务。

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命令 at 从文件或标准输入中读取命令并在将来的一个时间执行，只执行一次。at 的正常执行需要有守护进程 atd(关于 systemctl 请看这一篇)：

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#安装 at
yum install -y at 或 apt-get install at -y
#启动守护进程
service atd start 或 systemctl start atd
#查看是否开机启动
chkconfig --list|grep atd 或 systemctl list-unit-files|grep atd
#设置开机启动
chkconfig --level 235 atd on 或 systemctl enable atd

如果不使用管道 | 或指定选项 -f 的话，at 的执行将会是交互式的，需要在 at 的提示符下输入命令：

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[root@centos7 temp]# at now +2 minutes #执行 at 并指定执行时刻为现在时间的后两分钟
at> echo hello world > /root/temp/file #手动输入命令并回车
at> <EOT>                              #ctrl+d 结束输入
job 9 at Thu Dec 22 14:05:00 2016      #显示任务号及执行时间
[root@centos7 temp]#

选项 -l 或命令 atq 查询任务

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[root@centos7 temp]# atq
9       Thu Dec 22 14:05:00 2016 a root

到达时间后任务被执行，生成一个新文件 file 并保存 echo 的输出内容

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[root@centos7 temp]# ls -l file
-rw-r--r-- 1 root root 12 12 月 22 14:05 file
[root@centos7 temp]# cat file
hello world
[root@centos7 temp]#

at 指定时间的方法很丰富，可以是

  1. hh:mm 小时: 分钟 (当天，如果时间已过，则在第二天执行)
  2. midnight(深夜),noon(中午),teatime(下午茶时间，下午 4 点),today,tomorrow 等
  3. 12 小时计时制，时间后加 am(上午) 或 pm(下午)
  4. 指定具体执行日期 mm/dd/yy(月 /日 /年) 或 dd.mm.yy(日. 月. 年)
  5. 相对计时法 now + n units，now 是现在时刻，n 为数字，units 是单位 (minutes、hours、days、weeks)

如明天下午 2 点 20 分执行创建一个目录

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[root@centos7 temp]# at 02:20pm tomorrow
at> mkdir /root/temp/X
at> <EOT>
job 11 at Fri Dec 23 14:20:00 2016

选项 -d 或命令 atrm 表示删除任务

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[root@centos7 temp]# at -d 11 #删除 11 号任务 (上例)
[root@centos7 temp]# atq
[root@centos7 temp]#

可以使用管道 | 或选项 -f 让 at 从标准输入或文件中获得任务

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[root@centos7 temp]# cat test.txt
echo hello world > /root/temp/file
[root@centos7 temp]# at -f test.txt 5pm +2 days
job 12 at Sat Dec 24 17:00:00 2016
[root@centos7 temp]# cat test.txt|at 16:20 12/23/16
job 13 at Fri Dec 23 16:20:00 2016

atd 通过两个文件 /etc/at.allow 和 /etc/at.deny 来决定系统中哪些用户可以使用 at 设置定时任务，它首先检查 /etc/at.allow，如果文件存在，则只有文件中列出的用户 (每行一个用户名)，才能使用 at；如果不存在，则检查文件 /etc/at.deny，不在此文件中的所有用户都可以使用 at。如果 /etc/at.deny 是空文件，则表示系统中所有用户都可以使用 at；如果 /etc/at.deny 文件也不存在，则只有超级用户(root) 才能使用 at。

2、crontab

命令 crontab 用来设置、移除、列出服务 crond 表格，crond 服务的作用类似 atd，区别的地方在于 crond 可以设置任务多次执行。相对来说比 atd 更常用。

同样需要启动服务 crond

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[root@centos7 temp]# ps -ef|grep [c]rond
root       733     1  0 12 月 20 ?      00:00:00 /usr/sbin/crond -n

系统中每个用户都可以拥有自己的 cron table，同 atd 类似，crond 也有两个文件 /etc/cron.allow 和 /etc/cron.deny 用来限制用户使用 cron，规则也和 atd 的两个文件相同。

选项 -l 表示列出当前用户的 cron 表项
选项 -u 表示指定用户

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[root@centos7 ~]# crontab -l -u learner
no crontab for learner
[root@centos7 ~]#

选项 -e 表示编辑用户的 cron table。编辑时系统会选定默认编辑器，在笔者的环境中是 vi

通过直接编辑文件 /etc/crontab 可以设置系统级别的 cron table。

使用 crontab -e 的方式编辑时，会在 /tmp 下面生成一个临时文件，保存后 crond 会将内容写入到 /var/spool/cron 下面一个和用户名同名的文件中，crond 会在保存时做语法检查。这也是推荐的设置定时任务的用法。

语法：

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* * * * * command

每一行表示一个任务，以符号 # 开头的行表示注释，不生效。每个生效行都形如上面所示，一行被分为 6 部分，其中：

  • 第一部分表示分钟 (0-59)，* 表示每分钟
  • 第二部分表示小时 (0-23)，* 表示每小时
  • 第三部分表示日 (1-31)， * 表示每天
  • 第四部分表示月 (1-12)， * 表示每月
  • 第五部分表示周几 (0-6,0 表示周日)，* 表示一周中每天
  • 第六部分表示要执行的任务

关于时间设置的前五部分中，除了 * 表示当前部分的任意时间外，还支持另外三个符号 /、,、- 分别表示每隔、时间点 A 和时间点 B、时间点 A 到时间点 B。

如每隔 3 分钟测试 10.0.1.252 的连通性，并将结果追加输出到 /root/252.log 中

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[root@centos7 ~]# crontab -e
*/3 * * * * /usr/bin/ping -c1 10.0.1.252 &>> /root/252.log

保存后会有 crontab: installing new crontab 字样出现。注意六个部分都不能为空，命令最好写绝对路径，编辑普通用户的定时任务时，要注意命令的执行权限。

如一月份到五月份，每周 2 和周 5 凌晨 2:30 执行备份任务

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30 2 * 1-5 2,5 /bin/bash /root/temp/backup.sh

这里将备份任务写入到脚本 /root/temp/backup.sh 中执行

如 3-6 月和 9-12 月，每周一到周五 12 点到 14 点，每 2 分钟执行一次刷新任务

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*/2 12-14 * 3-6,9-12 1-5 /bin/bash /root/temp/refresh.sh

混合使用日期时间及特殊符号，可以组合出大多数想要的时间。

查看定时任务

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[root@centos7 ~]# crontab -l
*/3 * * * * /usr/bin/ping -c1 10.0.1.252 &>> /root/252.log
30 2 * 1-5 2,5 /bin/bash /root/temp/backup.sh
*/2 12-14 * 3-6,9-12 1-5 /bin/bash /root/temp/refresh.sh

选项 -r 表示删除定时任务

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[root@centos7 ~]# crontab -r
[root@centos7 ~]# crontab -l
no crontab for root

使用 crontab 时经常会遇到的一个问题是，在命令行下能够正常执行的命令或脚本，设置了定时任务时却不能正常执行。造成这种情况的原因一般是因为 crond 为命令或脚本设置了与登录 shell 不同的环境变量

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[root@centos7 ~]# head -3 /etc/crontab
SHELL=/bin/bash
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
MAILTO=root
[root@centos7 ~]#
[root@centos7 ~]# echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin
[root@centos7 ~]#

这里 crond 的 PATH 和 shell 中的值不同，PATH 环境变量定义了 shell 执行命令时搜索命令的路径。关于环境变量更多的内容，将在 shell 编程的文章里详细说明。

对于系统级别的定时任务，这些任务更加重要，大部分 linux 系统在 /etc 中包含了一系列与 cron 有关的子目录：/etc/cron.{hourly,daily,weekly,monthly}，目录中的文件定义了每小时、每天、每周、每月需要运行的脚本，运行这些任务的精确时间在文件 /etc/crontab 中指定。如：

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SHELL=/bin/bash
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
MAILTO=root
HOME=/
# run-parts
01 * * * * root run-parts /etc/cron.hourly
02 4 * * * root run-parts /etc/cron.daily
22 4 * * 0 root run-parts /etc/cron.weekly
42 4 1 * * root run-parts /etc/cron.monthly

对于 24 小时开机的服务器来说，这些任务的定期运行，保证了服务器的稳定性。但注意到这些任务的执行一般都在凌晨，对于经常需要关机的 linux 计算机 (如笔记本) 来说，很可能在需要运行 cron 的时候处于关机状态，cron 得不到运行，时间长了会导致系统变慢。对于这样的系统，linux 引入了另一个工具 anacron 来负责执行系统定时任务。

anacron 的目的并不是完全替代 cron，是作为 cron 的一个补充。anacron 的任务定义在文件 /etc/anacrontab 中：

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# /etc/anacrontab: configuration file for anacron
# See anacron(8) and anacrontab(5) for details.
SHELL=/bin/sh
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
MAILTO=root
# the maximal random delay added to the base delay of the jobs
RANDOM_DELAY=45
# the jobs will be started during the following hours only
START_HOURS_RANGE=3-22
#period in days   delay in minutes   job-identifier   command
1       5       cron.daily              nice run-parts /etc/cron.daily
7       25      cron.weekly             nice run-parts /etc/cron.weekly
@monthly 45     cron.monthly            nice run-parts /etc/cron.monthly

与 cron 是作为守护进程运行的不同，anacron 是作为普通进程运行并终止的。对于定义的每个任务，anacron 在系统启动后将会检查应当运行的任务，判断上一次运行到现在的时间是否超过了预定天数 (/etc/anacrontab 中任务行第一列)，如果大于预定天数，则会延迟一个时间(/etc/anacrontab 中任务行第二列) 之后运行该任务。这样就保证了任务的执行。关于 anacron 的更多内容，请查阅相关文档。

3、systemd.timer

crond 和 atd 服务基于分钟的，意思是说它们每分钟醒来一次检查是否有任务需要执行。如果有任务的执行需要精确到秒，crond 和 atd 是无能为力的。在基于 systemd 的系统上，可以通过计时器 systemd.timer 来实现精确到秒的计划任务。

上一篇文章中我们提到了 systemd 中服务单元的概念，在这里我们需要用到其中的两种：.service 和. timer。其中. service 负责配置需要运行的任务，.timer 负责配置执行时间。

我们先看一个例子：

创建任务脚本

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[root@centos7 temp]# cat /root/temp/ping252.sh
#!/bin/bash
ping -c1 10.0.1.252 &>> /root/temp/252.log

配置服务. service

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[root@centos7 temp]# cd /usr/lib/systemd/system
[root@centos7 system]# cat ping252.service
[Unit]
Description=ping 252
[Service]
Type=simple
ExecStart=/root/temp/ping252.sh
[root@centos7 system]#

配置计时器. timer

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[root@centos7 temp]# cd /usr/lib/systemd/system
[root@centos7 system]# cat ping252.timer
[Unit]
Description=ping 252 every 30s
[Timer]
# Time to wait after enable this unit
OnActiveSec=60
# Time between running each consecutive time
OnUnitActiveSec=30
Unit=ping252.service
[Install]
WantedBy=multi-user.target
[root@centos7 system]#

启用计时器

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[root@centos7 system]# systemctl enable ping252.timer
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ping252.timer to /usr/lib/systemd/system/ping252.timer.
[root@centos7 system]# systemctl start ping252.timer

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#计时器
[root@centos7 system]# systemctl status ping252.timer
● ping252.timer - ping 252 every 30s
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/ping252.timer; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (waiting) since 五 2016-12-23 14:27:26 CST; 3min 42s ago
12 月 23 14:27:26 centos7 systemd[1]: Started ping 252 every 30s.
12 月 23 14:27:26 centos7 systemd[1]: Starting ping 252 every 30s.
#服务
[root@centos7 system]# systemctl status ping252
● ping252.service - ping 252
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/ping252.service; static; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since 五 2016-12-23 14:35:38 CST; 2ms ago
 Main PID: 11494 (ping252.sh)
   CGroup: /system.slice/ping252.service
           └─11494 /bin/bash /root/temp/ping252.sh
12 月 23 14:35:38 centos7 systemd[1]: Started ping 252.
12 月 23 14:35:38 centos7 systemd[1]: Starting ping 252...

停用

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[root@centos7 system]# systemctl disable ping252.timer
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ping252.timer.
[root@centos7 system]# systemctl stop ping252.timer
[root@centos7 system]#

计时器启用 1 分钟之后看到 /root/temp/252.log 文件的生成，之后每隔 30 秒都有内容写入。systemd 的服务单元配置文件中被不同的标签分隔成不同的配置区块，其中：

[Unit] 标签下指定了不依赖于特定类型的通用配置信息，比如例子中两个文件都指定了一个选项 Description = 表示描述信息。

[Install] 标签下保存了本单元的安装信息，其中 WantedBy = 表示当使用 systemctl enable 命令启用该单元时，会在指定的目标的. wants / 或. requires / 下创建对应的符号链接 (如上例)。这么做的结果是：当指定的目标启动时本单元也会被启动。

除了这两个所有配置文件都可以设置的标签外 (其余选项可以通过命令 man 5 systemd.unit 查看)，每个服务单元还有一个特定单元类型的标签，比如我们例子中. service 文件中的[Service] 和. timer 文件中的[Timer]。

[Service] 标签下 Type = 后的值指明了执行方式，设置为 simple 并配合 ExecStart = 表明指定的程序 (我们例子中的脚本) 将不会 fork()而启动；如果设置为 oneshot 表明只执行一次(类似 at)，如果需要让 systemd 在服务进程退出之后仍然认为该服务处于激活状态，则还需要设置 RemainAfterExit=yes。其余选项请用命令 man 5 systemd.service 查看

[Timer] 标签中可以指定多种单调定时器，所谓 “单调时间” 的意思是从开机那一刻 (零点) 起， 只要系统正在运行，该时间就不断的单调均匀递增(但在系统休眠时此时间保持不变)，永远不会往后退，并且与时区也没有关系。 即使在系统运行的过程中，用户向前 / 向后修改系统时间，也不会对 “单调时间” 产生任何影响。包括：

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OnActiveSec=       表示相对于本单元被启用的时间点
OnBootSec=         表示相对于机器被启动的时间点
OnStartupSec=      表示相对于 systemd 被首次启动的时间点
OnUnitActiveSec=   表示相对于匹配单元 (本标签下 Unit = 指定的单元) 最后一次被启动的时间点
OnUnitInactiveSec= 表示相对于匹配单元 (本标签下 Unit = 指定的单元) 最后一次被停止的时间点

我们的例子中使用了其中的两个 OnActiveSec=60 和 OnUnitActiveSec=30 指定本单元在启用之后 60 秒调用 Unit = 后的单元，并在此单元被启用后每隔 30 秒再次启用它，达到了定时周期性的执行的目的。

这些定时器后指定的时间单位可以是：us(微秒), ms(毫秒), s(秒), m(分), h(时), d(天), w(周), month(月), y(年)。如果省略了单位，则表示使用默认单位‘秒’。可以写成 5h 30min 表示之后的 5 小时 30 分钟。

[Timer] 标签下还可以设置基于挂钟时间 (wall clock) 的日历定时器 OnCalendar=，所谓 “挂钟时间” 是指真实世界中墙上挂钟的时间， 在操作系统中实际上就是系统时间，这个时间是操作系统在启动时从主板的时钟芯片中读取的。由于这个时间是可以手动修改的，所以，这个时间既不一定是单调递增的、也不一定是均匀递增的。其时间格式可以是：

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Thu,Fri 2012-*-1,5 11:12:13  #表示 2012 年任意月份的 1 日和 5 日，如果是星期四或星期五，则在时间 11:12:13 执行
*-*-* *:*:00                 #表示每分钟
*-*-* 00:00:00               #表示每天
*-01,07-01 00:00:00          #表示每半年
*:0/15                       #表示每 15 分钟
12,14,13:20,10,30            #表示 12/13/14 点的 10 分、20 分、30 分
Mon,Fri *-01/2-01,03 *:30:45 #表示任意年份奇数月份的 1 日和 3 日，如果是周一或周五，则在每小时的 30 分 45 秒执行

单调定时器和日历定时器的其他内容可以通过命令 man 7 systemd.time 查询

Unit= 后指明了与此计时器相关联的服务单元 (我们例子中的 ping252.service)。
服务单元中的大部分设置选项允许指定多次，不相冲突的情况下将均生效，如. timer 中可以设置多个 Unit 表示这些服务单元共用一个计时器。

另外 [Timer] 标签下还可以设置选项 Persistent=，它只对 OnCalendar = 指令定义的日历定时器有意义。如果设为 yes(默认值为 no)，则表示将匹配单元的上次触发时间永久保存在磁盘上。 这样，当定时器单元再次被启动时， 如果匹配单元本应该在定时器单元停止期间至少被启动一次， 那么将立即启动匹配单元。 这样就不会因为关机而错过必须执行的任务。(类似于 anacron 的功能)
关于定时器的更多选项可以通过 man systemd.timer 查看

使用 systemd.timer 设置定时任务可以代替 atd 和 crond 的所有功能，另外 systemd 还接管了许多其他服务，这些内容超出了本篇的范围，在以后的文章中如果涉及到相关的内容，会有相应的介绍。

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