Linux定时任务使用(cron)

一、为什么需要定时任务？

这个其实是我在工作当中遇到的一个问题，我需要在非工作时间，比如晚上0点，自动执行一个脚本，来重启算法服务。这其实也是卡在一个其他客户不用上班的时间，工作时间点肯定就不能进行算法服务的重启操作了，这对于客户的损失是比较大的。因此，借此场景来学习Linux定时任务的设置。

Linux设置定时任务的好处如下：

设置自动化重复工作，解放双手
保障系统维护在非工作时间执行
确保关键任务按时完成，避免人为遗忘

二、核心工具：cron与at

Linux系统提供了多种定时任务工具，其中最常用的有cron和at，此外还有batch、systemd-timer等工具。不过目前主要使用的是cron和at。因此，下面主要介绍这两个工具的使用。

2.1 cron：最常用的周期性定时任务系统

什么是cron？

cron是Linux系统中最经典、最常用的定时任务调度器，用于周期性执行命令或脚本。它通过crontab文件定义任务，由cron守护进程（crond）在后台持续运行并检查任务执行时间，其中系统级任务存储在/etc/crontab和/etc/cron.d/目录下，用户级任务通过crontab命令管理。

工作原理：

用户创建或编辑任务：用户通过 crontab 命令创建或编辑定时任务。执行 crontab -e 命令时，系统会调用默认的文本编辑器打开一个临时文件，用户可以在其中按照 cron 的语法格式添加、修改或删除定时任务。编辑完成并保存退出后，该文件内容会被处理成合法的定时任务信息。
任务存储：经过处理的定时任务信息会被保存到 /var/spool/cron/ 目录下以用户名命名的专属文件中。每个用户的定时任务都独立存储在该目录下对应的文件里，保证了不同用户任务的隔离性。
守护进程检查：crond 守护进程在系统后台持续运行，每分钟会对 /var/spool/cron/ 目录下的所有用户专属文件，以及 /etc/crontab 和 /etc/cron.d/ 目录下的系统级任务文件进行一次全面检查。它会解析每个任务的时间表达式，判断是否有任务到达执行时间。
任务执行：当 crond 守护进程检查到某个任务到达指定的执行时间时，会 fork 一个子进程来执行该任务。之所以创建子进程，是为了保证 crond 守护进程本身可以继续正常运行，不受任务执行的影响。任务执行完成后，子进程会自动结束。

优点：

支持复杂的时间表达式，可精确到分钟级别
任务执行结果可通过邮件通知（默认配置）
支持系统级和用户级任务分离
几乎所有Linux发行版都预装并默认启用

缺点：

配置相对复杂，需要记忆特殊字符的含义
不支持任务依赖关系
当系统关机或重启时，错过的任务不会自动执行（需配合anacron解决）

适用场景：

需要定期执行的系统维护任务（如日志清理、备份）
周期性的数据处理或报表生成
定时启动/关闭服务或应用程序

crontab命令：管理定时任务的入口

crontab -e：编辑当前用户的定时任务
crontab -l：列出当前用户的定时任务
crontab -r：删除当前用户的所有定时任务
crontab -u username -e：编辑指定用户的定时任务（需要root权限）

2.2 at：一次性定时任务工具

什么是at？

at 是用于执行一次性定时任务的工具，可在指定时间点执行一次命令或脚本。与 cron 不同，at 任务执行完毕后会自动删除，由 atd 守护进程负责管理和执行。

工作原理：

用户创建任务：用户使用 at 命令指定任务的执行时间和要执行的命令。at 命令支持多种时间指定方式，如绝对时间（例如 at 23:00 tomorrow）和相对时间（例如 at now + 30 minutes）。执行命令后，用户需要输入要执行的具体命令，输入完成后按 Ctrl + D 结束输入。
任务存储：输入完成后，系统会对任务信息进行处理，将任务保存到 /var/spool/at/ 目录下。任务会被存储为一个文件，文件名包含任务的唯一标识，确保每个任务都能被准确识别和管理。
守护进程检查：atd 守护进程在系统后台持续运行，每分钟会检查 /var/spool/at/ 目录下的任务文件。它会解析每个任务文件中的时间信息，判断是否有任务到达执行时间。
任务执行与清理：当 atd 守护进程检查到某个任务到达指定的执行时间时，会 fork 一个子进程来执行该任务。这样可以保证 atd 守护进程本身能够继续正常运行，不受任务执行的影响。任务执行完成后，atd 会自动删除对应的任务文件，清理任务记录。

这里给个一个简单的 at 命令使用示例，该示例会在明天 10 点执行关机命令（使用at要确保Linux已经安装了这个命令）：

1 2	at 10:00 tomorrow # 先执行命令 shutdown -h now # 然后输入到时间点要执行的命令

优点：

语法简单直观，容易学习和使用
适合临时的、一次性的任务调度
支持多种时间指定方式（如绝对时间、相对时间）

缺点：

不支持周期性任务
任务执行结果默认通过邮件发送，可能被忽略
当系统关机或重启时，错过的任务不会自动执行

适用场景：

延迟执行某个命令（如30分钟后关闭系统）
在特定时间点执行一次性数据处理
安排在非工作时间执行的临时任务

与cron的主要区别：

cron用于周期性任务，at用于一次性任务
cron任务会被保存并重复执行，at任务执行后自动删除
cron配置相对复杂，at语法更简单直观

2.3 其他定时任务工具

batch 是一个用于在系统负载较低时执行一次性任务的工具。它与 at 类似，但不指定具体执行时间，而是在系统负载低于某个阈值时才执行，适合用于执行资源密集型任务，以此避免影响系统正常运行。

systemd-timer：新时代的定时任务方案：随着systemd的普及，systemd-timer逐渐成为替代cron的新选择。它支持更精确的时间控制、任务依赖关系和事件触发，配置灵活，但学习曲线较陡峭。

三、cron基础使用教程

目前我在工作中所使用的也是cron居多，基本上都是要在服务器上执行一些定时任务，这个cron使用起来较为简单，很快就可以把一个定时任务给编写出来。下面具体介绍一下cron的基础使用方式。

3.1 基本语法与格式

cron的配置文件遵循严格的语法格式，每行代表一个定时任务，格式如下：

1	分时日月周要执行的命令

时间字段详细解析

分：取值范围 0-59，表示分钟
时：取值范围 0-23，表示小时
日：取值范围 1-31，表示日期
月：取值范围 1-12，表示月份
周：取值范围 0-7（0和7都代表星期日），表示星期几

特殊字符含义及示例

*：表示所有可能的值，例如在”分”字段使用*，表示每分钟执行一次
/：表示间隔，例如在”分”字段使用*/5，表示每5分钟执行一次
-：表示范围，例如在”时”字段使用9-17，表示9点到17点之间每个小时执行一次
,：表示多个值，例如在”周”字段使用1,3,5，表示周一、周三、周五执行

通过上面时间字段+特殊字符，我们可以组合出各种不同的定时任务。具体怎么组合就要看实际的业务场景了，同时也需要大家发挥自己的创意和经验🌈。下面给出一些组合的示例。

示例效果说明：

0 8 * * * command：每天早上8点整执行命令
*/15 * * * * command：每15分钟执行一次命令
0 12 * * 1-5 command：周一至周五中午12点执行命令
30 2 1,15 * * command：每月1日和15日凌晨2点30分执行命令

3.2 常用命令速查

`crontab -e`：编辑定时任务

使用步骤：

执行命令后，系统会打开默认文本编辑器（通常是vi或nano）
在编辑器中按照cron语法添加或修改任务
保存并退出编辑器，任务会自动生效

效果：添加或更新用户的定时任务列表

`crontab -l`：查看当前任务

使用步骤：直接在终端执行命令

效果：以文本形式显示当前用户的所有定时任务

`crontab -r`：删除所有任务

使用步骤：直接在终端执行命令（注意：此操作不可逆）

效果：删除当前用户的所有定时任务

警告：使用此命令前请务必先用crontab -l备份任务列表

`crontab -u username -e`：管理其他用户的任务

使用步骤：

以root用户身份执行命令
编辑指定用户的定时任务
保存并退出编辑器

效果：添加或更新指定用户的定时任务列表

权限要求：需要root权限才能管理其他用户的任务

四、实用示例：服务场景配置

下面以”每日凌晨2点自动备份数据库”为例，详细演示从crontab -e开始到任务设置完成的完整流程。

4.1 场景需求

每天凌晨2点自动备份MySQL数据库，并将备份文件压缩存储到指定目录。

4.2 实现步骤

步骤1：创建备份脚本

首先，我们需要创建一个数据库备份脚本：

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# 创建备份脚本文件
mkdir -p /backup/scripts
vi /backup/scripts/mysql_backup.sh

在脚本中添加以下内容：

#!/bin/bash
# MySQL数据库备份脚本

# 配置信息
DB_USER="root"
DB_PASS="your_password"
DB_NAME="your_database"
BKP_DIR="/backup/mysql"
BKP_TIME=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)

# 创建备份目录
mkdir -p $BKP_DIR

# 执行备份
mysqldump -u$DB_USER -p$DB_PASS $DB_NAME | gzip > $BKP_DIR/${DB_NAME}_${BKP_TIME}.sql.gz

# 清理7天前的备份文件
find $BKP_DIR -name "${DB_NAME}_*.sql.gz" -mtime +7 -delete

# 记录日志
echo "备份完成: $BKP_DIR/${DB_NAME}_${BKP_TIME}.sql.gz" >> /var/log/mysql_backup.log

保存并退出编辑器，然后为脚本添加执行权限：

1	chmod +x /backup/scripts/mysql_backup.sh

上面的脚本可以是任何任务，比如我实际业务遇到的算法服务，需要定时调用接口，或者定时调用脚本。下面的步骤是通用的，只需要把要执行的命令替换为实际的命令即可。

步骤2：使用`crontab -e`添加定时任务

执行以下命令编辑定时任务：

1	crontab -e

系统会打开默认文本编辑器（通常会是vim，当然我的Linux默认是vim啦）。在编辑器中添加以下行：

1	0 2 * * * /backup/scripts/mysql_backup.sh

这表示每天凌晨2点（0分2时）执行备份脚本。

这里面的命令是要执行的命令，比如我上面的脚本，就是要执行的命令。也就是说你Linux怎么启动或者重启脚本，这里就怎么写！！本质上就是让Linux帮你在两点钟执行后面那个命令🤖

步骤3：保存并退出编辑器

如果使用vi编辑器：按Esc键，然后输入:wq并按Enter键保存退出
如果使用nano编辑器：按Ctrl+O保存，按Ctrl+X退出
如果使用vim编辑器：按:wq并按Enter键保存退出

步骤4：验证定时任务是否添加成功

执行以下命令查看当前用户的定时任务：

1	crontab -l

如果成功添加，会看到类似以下输出：

1	0 2 * * * /backup/scripts/mysql_backup.sh

给大家看一下Linux实际的输出会是什么样子的？这是我自己设置的重启systemctl服务，重启脚本的时间是0点。

crontab -l 输出

五、避坑指南：常见问题排查

定时任务不执行？检查这几点
1. 命令路径是否正确
2. 环境变量是否配置
3. 文件权限是否足够

这里要补充一下，命令路径最好写绝对路径，不要写相对路径。因为定时任务是在系统后台执行的，所以相对路径是相对于系统的根目录，而不是相对于当前用户的目录。其次，要注意文件权限的设置，不同的用户有不同的权限，所以要根据实际情况来设置⌨