Linux 技巧: 用 cron 和 at 调度作业

2007 年 8 月 27 日

系统管理员需要在系统负载低的午夜运行作业，或者需要每天或每月运行作业，同时又不愿意牺牲睡眠时间或假期。调度任务的其他原因包括自动执行日常任务或者确保每次都以相同的方式处理任务。本文帮助您使用 cron 和 at 功能调度作业定期运行或在指定的时间运行一次。

Linux® 和 UNIX® 系统允许调度任务在以后执行一次，或者重复运行。本文是从 developerWorks 教程 “LPI 102 考试准备：管理任务” 摘录的，讲解如何调度作业定期运行，或在指定的时间运行一次。

在 Linux 系统上，许多管理任务必须频繁地定期执行。这些任务包括轮转日志文件以避免装满文件系统、备份数据和连接时间服务器来执行系统时间同步。上面提到的教程更详细地介绍了这些管理任务。在本文中，学习 Linux 中提供的调度机制，包括 cron 和 anacron 设施以及 crontab 和 at 命令。即使系统常常关机，anacron 也可以帮助调度作业。

以一定的时间间隔运行作业需要使用 cron 设施进行管理，它由 crond 守护进程和一组表（描述执行哪些操作和采用什么样的频率）组成。这个守护进程每分钟唤醒一次，并通过检查 crontab 判断需要做什么。用户使用 crontab 命令管理 crontab。crond 守护进程常常是在系统启动时由 init 进程启动的。

为了简单，假设希望定期运行清单 1 所示的命令。这个命令实际上只报告日期和时间，其他什么事都不做，但是它可以说明如何使用 crontab 设置 cron 作业，而且还可以通过输出看到作业运行的时间。设置 crontab 条目需要一个包含转义的 shell 元字符的字符串，所以适合于简单的命令和参数。在这个示例中，将从脚本 /home/ian/mycrontab.sh 运行 echo 命令，这个脚本不需要参数。 这可以减少处理转义字符的工作。

                
[ian@lyrebird ~]$ cat mycrontest.sh
#!/bin/bash
 echo "It is now $(date +%T) on $(date +%A)"
[ian@lyrebird ~]$ ./mycrontest.sh
It is now 18:37:42 on Friday

使用 crontab 命令和 -e（表示 “edit”）选项创建 crontab。这会打开 vi 编辑器，除非在 EDITOR 或 VISUAL 环境变量中指定了另一种编辑器。

每个 crontab 条目包含六个字段：

1. 分钟
2. 小时
3. 日
4. 月
5. 星期
6. 由 sh 执行的字符串

分钟和小时的范围分别是 0-59 和 0-12，日和月的范围分别是 1-31 和 1-12。星期的范围是 0-6，0 表示星期日。星期也可以指定为 sun、mon、tue 等等。第 6 个字段包含前 5 个字段之后的所有内容，它是要传递给 sh 的字符串。百分号（%）将转换为空行，所以如果要使用 % 或其他任何特殊字符，就要在前面加上反斜线（\）。第一个 % 之前的一行传递给 shell，这个 % 之后的所有行都作为标准输入传递。

各个与时间相关的字段可以指定一个单独的值、值的范围（比如 0-10 或 sun-wed）或者以逗号分隔的单独值和范围列表。清单 2 给出一个 crontab 条目示例。

                
0,20,40 22-23 * 7 fri-sat /home/ian/mycrontest.sh

在这个示例中，我们的命令在 7 月的每个星期五和星期六晚上 10 点到午夜之间的第 0、20、40 分钟（每 20 分钟）执行。关于指定时间的其他方式的细节，参见 crontab(5) 的手册页。

您可能想知道对来自命令的输出会如何处理。为使用 cron 而设计的大多数命令会使用 syslog 在日志中记录输出（参见教程 “LPI 102 考试准备：管理任务” 中的讨论）。但是，定向到 stdout 的输出会通过电子邮件发送给用户。清单 3 给出我们的命令示例可能产生的输出。

                
From [e-mail]  Fri Jul  6 23:00:02 2007
Date: Fri, 6 Jul 2007 23:00:01 -0400
From: [e-mail] (Cron Daemon)
To: [e-mail]
Subject: Cron  /home/ian/mycrontest.sh
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Auto-Submitted: auto-generated
X-Cron-Env: 
X-Cron-Env: 
X-Cron-Env: 
X-Cron-Env: 
X-Cron-Env: 

It is now 23:00:01 on Friday

suid 程序以程序文件的所有者的权限运行，而不是采用运行程序的用户的权限。关于 suid 的更多信息，参见教程 “LPI 101 考试准备：设备、Linux 文件系统和 Filesystem Hierarchy Standard”；关于 passwd 命令的更多信息，参见教程 “LPI 102 考试准备：管理任务”。

用 crontab 命令创建的 crontab 存储在 /etc/spool/cron 下面的一个子目录中，这个子目录与创建 crontab 的用户同名，所以上面的 crontab 存储在 /etc/spool/cron/ian 中。因此，与 passwd 命令一样，crontab 命令是一个用根权限运行的 suid 程序。

除了 /var/spool/cron 中的用户 crontab 文件之外，cron 还会检查 /etc/crontab 文件和 /etc/cron.d 目录中的文件。在这些系统 crontab 中，在第五个时间字段（星期）和命令之间增加了一个字段。这个字段指定哪个用户应该运行这个命令，一般情况下是根用户。清单 4 给出一个 /etc/crontab 文件示例。

                
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
      

在这个示例中，真正的工作由 run-parts 命令执行，它运行 /etc/cron.hourly、/etc/cron.daily 等目录中的脚本；/etc/crontab 仅仅控制执行作业的时间。注意，这里的所有命令都作为根用户运行。还要注意，crontab 可以包含 shell 变量赋值，这些赋值会在运行命令之前执行。

cron 适合那些连续运行的系统。对于那些常常不开机的系统，比如笔记本计算机，可以使用另一个实用程序 anacron（表示 “anachronistic cron”）调度每日、每周或每月执行的作业。anacron 不处理每小时执行的作业。

anacron 在 /var/spool/anacron 中保留时间戳文件，记录作业运行的时间。当 anacron 运行时，它检查自作业上一次运行以来是否已经经过了所需的天数，如果需要，就运行作业。anacron 的作业表存储在 /etc/anacrontab 中，文件格式与 /etc/crontab 略有不同。与 /etc/crontab 一样，/etc/anacrontab 可以包含环境设置。每个作业有四个字段：

1. 周期
2. 延迟
3. 作业标识符
4. 命令

周期是天数，但是可以指定为 @monthly，这确保作业每个月只运行一次（无论这个月中有多少天）。延迟是在作业符合运行条件之后，到实际启动它之前等待的分钟数。可以使用这个设置防止在系统启动时集中执行作业。作业标识符可以包含除了斜线（/）之外的所有非空白字符。

/etc/crontab 和 /etc/anacrontab 都通过直接编辑进行更新。不使用 crontab 命令更新这些文件或 /etc/cron.d 目录中的文件。

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有时候，需要只运行作业一次而不是定期运行。为此，应该使用 at 命令。要运行的命令是从 -f 选项指定的文件读取的，如果没有使用 -f，那么从 stdin 读取。-m 选项向用户发送邮件，即使命令没有 stdout。-v 选项显示运行作业的时间。这个时间也显示在输出中。

清单 5 给出一个运行 mycrontest.sh 脚本的示例。清单 6 显示在运行作业之后通过邮件发送给用户的输出。注意，这里的输出比对应的 cron 作业输出要简单一些。

                
[ian@lyrebird ~]$ at -f mycrontest.sh -v 10:25
Sat Jul  7 10:25:00 2007

job 5 at Sat Jul  7 10:25:00 2007

                
From [e-mail]  Sat Jul  7 10:25:00 2007
Date: Sat, 7 Jul 2007 10:25:00 -0400
From: Ian Shields 
Subject: Output from your job        5
To: [e-mail]

It is now 10:25:00 on Saturday

时间的设置可以非常复杂。清单 7 给出几个示例。参见 at 的手册页、/usr/share/doc/at/timespec 文件或 /usr/share/doc/at-3.1.10/timespec 这样的文件（这个示例中的 3.1.10 是 at 包的版本号）。

                
[ian@lyrebird ~]$ at -f mycrontest.sh  10pm tomorrow
job 14 at Sun Jul  8 22:00:00 2007
[ian@lyrebird ~]$ at -f mycrontest.sh 2:00 tuesday
job 15 at Tue Jul 10 02:00:00 2007
[ian@lyrebird ~]$ at -f mycrontest.sh 2:00 july 11
job 16 at Wed Jul 11 02:00:00 2007
[ian@lyrebird ~]$ at -f mycrontest.sh 2:00 next week
job 17 at Sat Jul 14 02:00:00 2007

nice 值表示一个作业对于其他用户的优先程度。关于 nice 和 renice 命令的更多信息，参见教程 “LPI 101 考试准备：GNU 和 UNIX 命令”。

at 命令还有一个 -q 选项。随着队列的增长，作业的 nice 值也会增长。 还有一个 batch 命令，它与 at命令相似，但是作业只在系统负载足够低时运行。这些特性的细节参见手册页。

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可以管理 cron 和 at 作业。使用 crontab 命令和 -l 选项列出 crontab，使用 atq 命令显示用 at 命令加入队列中的作业，见清单 8。

                
[ian@lyrebird ~]$ crontab -l
0,20,40 22-23 * 7 fri-sat /home/ian/mycrontest.sh
[ian@lyrebird ~]$ atq
16      Wed Jul 11 02:00:00 2007 a ian
17      Sat Jul 14 02:00:00 2007 a ian
14      Sun Jul  8 22:00:00 2007 a ian
15      Tue Jul 10 02:00:00 2007 a ian

如果希望查看 at 调度执行的实际命令，那么可以使用 at 命令并加上 -c 选项和作业号。您会注意到，在发出 at 命令时生效的大多数环境设置会随调度的作业一起保存。清单 9 给出清单 7 和清单 8 中作业 15 的部分输出。

                
#!/bin/sh
# atrun uid=500 gid=500
# mail ian 0
umask 2
HOSTNAME=lyrebird.raleigh.ibm.com; export HOSTNAME
SHELL=/bin/bash; export SHELL
HISTSIZE=1000; export HISTSIZE
SSH_CLIENT=9.67.219.151\ 3210\ 22; export SSH_CLIENT
SSH_TTY=/dev/pts/5; export SSH_TTY
USER=ian; export USER
 ...
HOME=/home/ian; export HOME
LOGNAME=ian; export LOGNAME
 ...
cd /home/ian || {
         echo 'Execution directory inaccessible' >&2
         exit 1
}
${SHELL:-/bin/sh} << `(dd if=/dev/urandom count=200 bs=1 \
   2>/dev/null|LC_ALL=C tr -d -c '[:alnum:]')`

#!/bin/bash
 echo "It is now $(date +%T) on $(date +%A)"

注意，我们脚本文件的内容已经复制在一个 here-document 中，这个 here-document 将由 SHELL 变量指定的 shell 执行（如果没有设置 SHELL 变量，就使用 /bin/sh）。关于 here-document 的信息参见教程 “LPI 101 考试准备，主题 103：GNU 和 UNIX 命令”。

可以使用 cron 命令和 -r 选项删除所有调度的 cron 作业，见清单 10。

                
[ian@lyrebird ~]$ crontab -l
0,20,40 22-23 * 7 fri-sat /home/ian/mycrontest.sh
[ian@lyrebird ~]$ crontab -r
[ian@lyrebird ~]$ crontab -l
no crontab for ian

要删除系统 cron 或 anacron 作业，应该编辑 /etc/crontab、/etc/anacrontab 或者编辑或删除 /etc/cron.d 目录中的文件。

可以使用 atrm 命令加作业号删除用 at 命令调度的一个或多个作业。多个作业应该用空白分隔。清单 11 给出一个示例。

                
[ian@lyrebird ~]$ atq
16      Wed Jul 11 02:00:00 2007 a ian
17      Sat Jul 14 02:00:00 2007 a ian
14      Sun Jul  8 22:00:00 2007 a ian
15      Tue Jul 10 02:00:00 2007 a ian
[ian@lyrebird ~]$ atrm 16 14 15
[ian@lyrebird ~]$ atq
17      Sat Jul 14 02:00:00 2007 a ian

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如果文件 /etc/cron.allow 存在，那么非根用户必须在其中列出，才能使用 crontab 和 cron 设施。如果 /etc/cron.allow 不存在，但是 /etc/cron.deny 存在，那么其中列出的非根用户不能使用 crontab或 cron 设施。如果这两个文件都不存在，那么只允许超级用户使用这个命令。空的 /etc/cron.deny 文件允许所有用户使用 cron 设施，这是默认情况。

/etc/at.allow 和 /etc/at.deny 文件对 at 设施起相似的作用。

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如果想了解关于 Linux 管理任务的更多信息，请阅读教程 “LPI 102 考试准备：管理任务”，或者参见下面的 参考资料。不要忘记 rate 这个页面。