运维.Linux下执行定时任务（上：Cron简介与用法解析）

* * * * * [command]
- - - - -
| | | | |
| | | | +---- 星期几 (0 - 7) (周日可以是0或7)
| | | +------ 月份 (1 - 12)
| | +-------- 每月的第几天 (1 - 31)
| +---------- 小时 (0 - 23)
+------------ 分钟 (0 - 59)

某些系统还支持第6个字段，用于表示年份（可选）。

2.2 时间字段说明

每个时间字段都有其特定的含义和允许的值范围：

分钟：0-59
小时：0-23
每月的第几天：1-31
月份：1-12
星期几：0-7（0和7都表示周日）

2.3 特殊字符使用

CRON表达式支持多种特殊字符，用于更灵活地定义执行时间：

星号 (*)：
表示该字段的所有可能值。例如，在小时字段中使用 * 表示每小时。
逗号 (,)：
用于分隔一个字段中的多个值。例如，1,3,5 在日期字段中表示每月的1日、3日和5日。
连字符 (-)：
表示一个范围。例如，1-5 在星期几字段中表示周一到周五。
斜杠 (/)：
用于指定间隔。例如，*/5 在分钟字段中表示每5分钟。
问号 (?)：
用于日期和星期几字段，表示不指定值。这在你只想在其中一个字段中指定值时很有用。
井号 (#)：
用于指定月份中的第几个星期几。例如，5#3 在星期几字段中表示每月的第三个星期五。
L：
表示"最后"。在日期字段中，它表示月份的最后一天。在星期几字段中，它表示该月的最后一个星期几。
W：
用于指定最接近给定日期的工作日（周一到周五）。例如，15W 表示最接近每月15日的工作日。

下面看一些例子：

每天凌晨3点执行：
```
0 3 * * *
```
每周一、三、五的下午2:30执行：
```
30 14 * * 1,3,5
```
每月1日和15日的上午10点执行：
```
0 10 1,15 * *
```
每隔5分钟执行一次：
```
*/5 * * * *
```
每月的最后一个周五的晚上11点执行：
```
0 23 * * 5L
```

3. 配置CRON任务

3.1 crontab文件

crontab（CRON table）是用于存储CRON任务的配置文件。每个用户都可以有自己的crontab文件，系统也有一个全局的crontab文件。

用户crontab文件：
- 位置：通常存储在 /var/spool/cron/ 或 /var/spool/cron/crontabs/ 目录下
- 文件名：与用户名相同
- 权限：只有文件所有者和root用户可以编辑
系统crontab文件：
- 位置：通常是 /etc/crontab
- 用途：用于系统级的定时任务
- 格式：比用户crontab多一个用户字段，指定任务执行的用户

3.2 编辑CRON任务

编辑CRON任务的主要方法是使用 crontab 命令。

编辑当前用户的crontab：
```
crontab -e
```
这会打开一个文本编辑器（通常是vi或nano），允许你编辑crontab文件。
为特定用户编辑crontab（需要root权限）：
```
crontab -u username -e
```
直接编辑系统crontab：
```
sudo nano /etc/crontab
```
添加新的CRON任务：
在编辑器中，每行代表一个CRON任务。格式如下：
```
* * * * * command_to_execute
```
保存更改：
- 在vi中：按 Esc，然后输入 :wq 并回车
- 在nano中：按 Ctrl+X，然后 Y，最后 Enter

3.3 查看和删除CRON任务

查看当前用户的CRON任务：
```
crontab -l
```
查看特定用户的CRON任务（需要root权限）：
```
crontab -u username -l
```
删除当前用户的所有CRON任务：
```
crontab -r
```
删除特定用户的所有CRON任务（需要root权限）：
```
crontab -u username -r
```
删除特定的CRON任务：
- 使用 crontab -e 打开编辑器
- 找到要删除的任务行
- 删除该行或注释掉（在行首添加 #）
- 保存并退出
备份CRON任务：
```
crontab -l > mycron_backup
```
从备份恢复CRON任务：
```
crontab mycron_backup
```

注意事项：

编辑CRON任务时要小心，错误的语法可能导致任务无法执行。
在编辑系统crontab文件时，确保理解每个字段的含义，包括用户字段。
建议在进行重要更改前备份当前的crontab配置。
某些系统可能需要重启cron服务才能使更改生效：
```
sudo service cron restart
```

通过这些方法，可以有效地管理和维护CRON任务，确保系统按照预期的时间表执行自动化任务。

4. 更多CRON表达式示例

CRON表达式的灵活性使其能够满足各种复杂的调度需求。本节将通过一系列示例，展示如何使用CRON表达式来实现不同的定时任务需求。

4.1 基本示例

每分钟执行一次
```
* * * * * /path/to/script.sh
```
这是最基本的CRON表达式，脚本将每分钟执行一次。
每小时执行一次
```
0 * * * * /path/to/script.sh
```
在每小时的第0分钟执行。
每天凌晨2点执行
```
0 2 * * * /path/to/script.sh
```
每天凌晨2:00执行。
每周日凌晨3点执行
```
0 3 * * 0 /path/to/script.sh
```
每周日凌晨3:00执行。
每月1日凌晨4点执行
```
0 4 1 * * /path/to/script.sh
```
每月1日凌晨4:00执行。
每年1月1日凌晨5点执行
```
0 5 1 1 * /path/to/script.sh
```
每年1月1日凌晨5:00执行。

4.2 复杂示例

工作日的上午9点到下午6点每小时执行
```
0 9-18 * * 1-5 /path/to/script.sh
```
在周一到周五（1-5）的9:00到18:00之间，每小时执行一次。
每隔15分钟执行一次
```
*/15 * * * * /path/to/script.sh
```
每小时的0、15、30、45分钟执行。

每月的第一个周一凌晨1点执行

0 1 1-7 * 1 [ "$(date '+\%d')" = "$(date '+\%d' -d '$(date '+\%Y\%m01') +1 week -1 day')" ] && /path/to/script.sh

这个复杂表达式确保脚本只在每月的第一个周一执行。

每季度的最后一天晚上11点执行
```
0 23 28-31 3,6,9,12 * [ "$(date '+\%d' -d tomorrow)" = "01" ] && /path/to/script.sh
```
在3月、6月、9月和12月的最后一天晚上11点执行。
每隔两小时的整点和半点执行
```
0,30 */2 * * * /path/to/script.sh
```
每两小时的:00和:30执行，如0:00, 0:30, 2:00, 2:30等。
工作日的8:30、12:30和17:30执行
```
30 8,12,17 * * 1-5 /path/to/script.sh
```
在周一到周五的8:30、12:30和17:30执行。

每月的最后一个工作日下午5点执行

0 17 * * 1-5 [ "$(date '+\%d' -d tomorrow)" = "01" ] || [ "$(date '+\%u')" = "5" ] && [ "$(date '+\%d' -d '+3 days')" = "01" ] && /path/to/script.sh

这个复杂表达式确保脚本只在每月的最后一个工作日（周一到周五）下午5点执行。

每小时的前30分钟内随机执行一次
```
0-29 * * * * sleep $((RANDOM \% 1800)); /path/to/script.sh
```
这个表达式在每小时的前30分钟内随机选择一个时间点执行脚本。

可见CRON表达式功能强大、用法灵活。通过组合不同的时间字段和使用特殊字符，可以创建出满足各种复杂调度需求的CRON任务。在实际应用中，应根据具体需求选择合适的表达式，并确保测试其正确性。

5. 最佳实践

本节介绍一些最佳实践来避免常见问题，从而提高任务的可靠性和可维护性。

5.1 使用绝对路径

在CRON任务中使用绝对路径是一个重要的最佳实践，原因如下：

环境变量限制：CRON任务运行时的环境变量可能与用户的登录shell不同，这可能导致相对路径失效。
避免歧义：绝对路径清晰地指定了文件的确切位置，避免了可能的混淆。
提高可靠性：无论当前工作目录是什么，使用绝对路径都能确保脚本或命令被正确找到和执行。

示例：

# 不推荐
* * * * * python script.py

# 推荐
* * * * * /usr/bin/python /home/user/scripts/script.py

5.2 重定向输出

重定向CRON任务的输出是一个重要的实践，有以下几个原因：

记录执行情况：将输出重定向到文件可以帮助你追踪任务的执行情况和结果。
避免邮件通知：默认情况下，CRON会将任务的输出通过邮件发送给用户，这可能会导致大量不必要的邮件。
错误诊断：通过记录错误输出，可以更容易地诊断和解决问题。

示例：

# 将标准输出和错误输出重定向到文件
* * * * * /path/to/script.sh >> /path/to/logfile.log 2>&1

# 仅记录错误
* * * * * /path/to/script.sh 2>> /path/to/error.log

# 丢弃所有输出
* * * * * /path/to/script.sh > /dev/null 2>&1

5.3 设置环境变量

CRON任务运行时的环境变量可能与用户的登录shell不同，这可能导致一些问题。解决这个问题的最佳实践包括：

在crontab文件中设置环境变量：

PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
* * * * * /path/to/script.sh

在脚本开头设置环境变量：

#!/bin/bash
export PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
# 脚本的其余部分...

使用包装脚本：创建一个设置所有必要环境变量的包装脚本，然后在CRON中调用这个包装脚本。

使用env命令：

* * * * * /usr/bin/env PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin /path/to/script.sh

5.4 使用锁文件防止重复执行

对于不应该同时运行多个实例的长时间运行的任务，使用锁文件是一个好习惯：

#!/bin/bash
LOCKFILE="/tmp/myskript.lock"

if [ -e ${LOCKFILE} ] && kill -0 `cat ${LOCKFILE}`; then
    echo "已经在运行"
    exit
fi

# 确保删除锁文件
trap "rm -f ${LOCKFILE}; exit" INT TERM EXIT
echo $$ > ${LOCKFILE}

# 实际的脚本内容
# ...

rm -f ${LOCKFILE}

5.5 定期检查和维护

定期审查：定期检查你的CRON任务，删除不再需要的任务。
版本控制：将你的crontab文件纳入版本控制系统，以跟踪更改。
注释：为复杂的CRON表达式添加注释，解释其目的和执行频率。
测试：在实际部署之前，先在非生产环境中测试新的CRON任务。
监控：实施监控，以便在CRON任务失败时得到通知。

通过采纳这些规则，以确保CRON任务的可靠性、可维护性和安全性。

6. 常见问题和解决方案

本节将介绍一些常见问题及其解决方案，以便于更有效地使用CRON。

6.1 任务不执行

当CRON任务没有按预期执行时，可以从以下几个方面排查：

检查CRON服务是否运行
```
sudo systemctl status cron
```
如果服务未运行，可以使用以下命令启动：
```
sudo systemctl start cron
```
验证CRON表达式
使用在线CRON表达式验证工具或命令行工具（如cronexp）来检查表达式是否正确。
检查系统时间
确保系统时间正确：
```
date
```
如果时间不正确，可以使用NTP同步时间：
```
sudo ntpdate pool.ntp.org
```
查看CRON日志
检查CRON日志以获取更多信息：
```
grep CRON /var/log/syslog
```
确保脚本可执行
如果CRON任务调用了脚本，确保该脚本有执行权限：
```
chmod +x /path/to/your/script.sh
```

6.2 执行权限问题

CRON任务的执行权限问题是另一个常见的问题源。

检查文件权限
确保CRON要执行的脚本或命令有正确的权限：
```
ls -l /path/to/your/script.sh
```
使用sudo
如果任务需要root权限，可以在crontab中使用sudo。首先，使用visudo命令编辑sudoers文件，添加以下行：
```
your_username ALL=(ALL) NOPASSWD: /path/to/your/script.sh
```
然后在crontab中这样使用：
```
* * * * * sudo /path/to/your/script.sh
```
检查用户权限
确保运行CRON任务的用户有足够的权限访问所需的文件和目录。
使用正确的用户crontab
确保在正确的用户下编辑crontab。例如，如果脚本需要以root身份运行，应该编辑root的crontab：
```
sudo crontab -e
```

6.3 日志和调试

有效的日志记录和调试对于解决CRON问题很有帮助。

重定向输出
将CRON任务的输出重定向到文件，以便于调试：
```
* * * * * /path/to/script.sh >> /path/to/logfile.log 2>&1
```
使用logger命令
在脚本中使用logger命令将消息发送到系统日志：
```
logger "CRON job executed successfully"
```
设置MAILTO变量
在crontab文件的开头设置MAILTO变量，将CRON任务的输出发送到指定邮箱：
```
MAILTO=your_email@example.com
```
使用verbose模式
如果可能，在脚本中添加verbose模式，以输出更多调试信息：
```
#!/bin/bash
set -x  # 启用调试模式
# 脚本内容
```
检查邮件
CRON默认会将任务的输出通过邮件发送给用户。检查本地邮件：
```
mail
```
使用专门的日志文件
为CRON任务创建专门的日志文件，并在每次执行时追加时间戳：
```
* * * * * /path/to/script.sh >> /path/to/cron_log_$(date +\%Y\%m\%d).log 2>&1
```