Ubuntu Crontab

有时，我们不希望进程在操作系统设置的默认时间执行，而是希望自己设定进程的执行时间。为此，我们在 Ubuntu 中应用 cron 守护进程，它的实现方式类似于 Windows 操作系统的任务计划程序。我们可以使用 cron 守护进程来描述备份或维护作业等进程应运行的时间。通过这种方式，我们可以自动化任务，使其在稍后执行，而无需手动干预。

在本文中，我们将解释如何使用 Ubuntu 上的 Crontab 来实现这一点。

Crontab 简介

crontab 是一个用于定期执行的命令列表，也是用于管理该列表的命令名称。它之所以被称为 “cron table”，是因为它应用了 cron 作业计划程序的任务。

Cron 本身得名于 “Cronos”，这是希腊语中表示时间的词。它是一个系统进程，将根据设定的计划自动为我们执行各种任务。计划被称为 crontab，它是用于编辑该计划的程序的名称。

换句话说，crontab 是一个用于安装、卸载或列出驱动 Vixie Cron 中 cron 守护进程的表的程序。cron 文件包含对 cron 守护进程的正常形式的指令：“在此日期、此时执行此命令”。所有用户都可以拥有自己的 crontab，因此它们是 /var 目录内的文件，并且不打算直接编辑。crontab 文件是一个配置文件，它代表要定期为特定计划执行的 shell 命令。

如果给定了选项，即 -u，它描述了要提取其 crontab 的用户名。如果未给出选项，Crontab 会考虑“您的”crontab，即运行命令的人的 crontab。

注意：su 会使 crontab 复杂化，如果我们正在以 su 身份执行，出于安全考虑，我们应始终使用 -u 选项。Cron 文件用于从一些标准输入或命名文件安装新的 crontab，如果给出了“-”伪文件名。

Cron 的历史

Cron 的早期版本

在 Version 7 Unix 中，cron 是一项服务（后来称为守护进程），在 OS 进入多用户模式时从 /etc/rc/ 目录调用。cron 的算法很简单：

• 读取 /usr/lib/crontab 目录。
• 确定是否必须在当前时间和日期执行命令，如果是，则以 root 或超级用户身份执行它们。
• 睡眠一分钟。
• 从头开始重复步骤。

cron 版本虽然健壮且基础，但即使没有要执行的工作，它也会消耗资源。在 20 世纪 70 年代末，普渡大学的一项实验发现，将 cron 服务扩展到分时 VAX 上的每 100 个用户会给系统带来过大压力。

多用户功能

随着 Unix System V 的发布，cron 的下一个版本被创建，以将 cron 的功能扩展到 Unix 系统的每个用户，而不仅仅是超级用户。尽管今天这可能显得不重要，因为几乎所有 Unix 和类 Unix 系统都有一些用户和强大的处理器；但当时它需要一种新的方法，在一个单 MIPS 系统上拥有大约 100 个用户账户。

1977 年 8 月的《通信 ACM》杂志上，Kurt Maly 和 W.R. Franta 发表了一篇题为“用于模拟事件集的有效数据结构”的文章，指定了一种用于各种事件驱动模拟系统的事件队列数据结构，该数据结构显示出“性能优于大多数使用的通用链表算法”，良好的性质提供了时间分布（非均匀）。

• 普渡大学的学生 Robert Brown 在审阅了这篇文章后，发现了离散事件模拟器和 cron 之间的相似之处，并实现了 Franta-Maly ELM（事件列表管理器）用于实验。
• 在虚拟时间中，执行各种事件模拟器，尽快从事件队列中取出许多事件，并将它们的“当前”概念传递给下一个事件的计划时间。
• 将事件模拟器在“实时”而不是虚拟时间中执行，创建了一个 cron 版本，该版本几乎所有时间都用于睡眠，并等待计划时间来运行事件列表头部的任务。
• 在研究生课程中，下一学年迎来了新学生，如 Keith Williamson，他参与了计算机科学系的系统工作人员。

现代版本

随着 Linux 和 GNU 项目的出现，出现了新的 crons。其中最常见的是 Vixie cron，最初由 Paul Vixie 于 1987 年编写。Vixie cron 版本 3 于 1993 年底发布。4.1 版本被重命名为 ISC Cron，并于 2004 年 1 月发布。3 版本几乎在所有 BSD 和 Linux 发行版中使用，并进行了一些小的错误修复。

Red Hat 于 2007 年将 vixie-cron 的 4.1 版本分支到 aronie 项目，并于 2009 年包含了 anacron 的 2.3 版本。

其他著名的实现包括 dcron 和 anacron。然而，anacron 并不是一个独立的 cron 程序。dcron 由 DragonFly BSD 的创始人 Matt Dillon 创建。

Linux Crontab 的格式

Crontab 语法

下面列出了一些重要字段、它们的描述和允许的值

• MIN (分钟字段) - 0-59
• HOUR (小时字段) - 0-23
• DOM (月份中的日期) - 1-31
• MON (月份字段) - 1-12
• DOW (星期中的日期) - 0-6
• CMD (命令) - 要运行的命令。

在字段中描述多个值

• 星号 (*) 运算符表示任何字段的所有可能值。
  例如，每天或每小时。
• 逗号 (,) 运算符表示值列表。
  例如, "1,3,4,7,8".
• 连字符 (-) 运算符表示值范围。
  例如，“1-6”等同于“1,2,3,4,5,6”。
• 斜杠 (/) 运算符可用于跳过给定的数值。
  例如，小时时间字段中的“*/3”等同于“0,3,6,9,12,15,18,21”；“*”表示“每小时”，但“/3”仅定义第一个、第四个、第七个……以及“*”提供的此类值将应用。

Crontab 标签

一些标签及其描述如下

• -h, --hash
  它描述了要应用于密码哈希的哈希。此标签仅与 create 操作相关。哈希字符串已获准用于 libgcrypt，因此支持 gcrypt 接受的所有哈希。
• -c, --cipher
  它设置了密码规范字符串。通常是 “aes-cbc-plain”。它适用于 2.6.10 之前的内核，因为它们不理解新的密码规范字符串。它也适用于 “aes-cbc-essiv-:sha256” 以使用 ESSIV。
• -y, --verify-passphrase
  它会两次询问密码。这在首次创建映射或执行 luksFormat 时很有用。
• -d, --key-file
  它使用文件作为密钥材料。通过 -d 选项与 LUKS 导入密钥材料的密钥文件始终用于存在密码。如果您希望通过密钥文件设置新密钥，则需要为 luksAddKey 或 luksFormat 使用位置参数。
• -s, --key-size
  它设置了密钥的大小（以位为单位）。通常是 128、192 或 256。它可以用于 luksFormat 或 create，所有其他 LUKS 操作都将忽略此标志，因为密钥大小由分区头指定。
• -b, --size
  它强制底层设备的扇区大小。
• -o, --offset
  它在后端设备中启动偏移。
• -p, --skip
  它确定在开始时要跳过的加密数据扇区的数量。这与 offset 选项不同。
• --readonly
  它设置了只读映射。
• -i, --iter-time
  它指定了用于 PBKDF2 密码处理的微秒数。它仅与 LUKS 的密钥设置操作相关，如 luksAddKey 或 luksFormat。
• -q, --batch-mode
  此选项不请求确认。它仅与 luksFormat 相关。
• -t, --timeout
  它指定了在超时前等待的秒数。它每次询问密码时都会相关，例如 luksAddKey、luksFormat、luksOpen 或 create。
• --align-payload=value
  它指定了将 payload 对齐到 512 字节扇区的边界值。它与 luksFormat 相关。如果我们的块设备位于 RAID 上，则有助于将文件系统对齐到完整的条带边界，以便它能够利用 RAID 的几何结构。payload 默认对齐到 8 扇区边界。
• --version
  它显示版本。

Crontab 操作

它可以使用由设备支持的 来创建映射。它有几个选项，如 --readonly、--skip、--offset、--key-size、--key-file、--verify-passphrase、--cipher、--hash 等。一些 crontab 操作及其描述如下：

• remove: 它可以移除先前的映射 ，并且没有选项。
• status: 它可以报告映射 的状态。它也没有选项。
• reload: 它更改已启用的映射 。它具有与 create 类似的选项。
• resize: 它可以调整已启用的映射 的大小。必须在此操作中包含 --size 选项。

Cron 表达式

Cron 表达式是六个或五个由空格分隔的字段组成的字符串，它们表示一组时间，通常作为运行某些例程的计划。

星期和月份缩写不区分大小写。

用户字段出现在特定系统 crontab 文件中的命令之前。通常，它被固定为“root”。

• 星号 (*): 也称为通配符，表示“所有”。例如，使用“* * * 1”将在每周一的每一分钟执行。使用“* * * *”将在每分钟执行。使用 6 个星号表示每秒（如果支持秒）。
• 连字符 (-): 它表示范围。例如，“2000-2010”表示 2000-2010 年之间的所有年份。
• 逗号 (,): 用于分隔列表项。例如，使用“MON,WED,FRI”表示五字段中的星期一、星期三和星期五。
• 百分号 (%): 除非用反斜杠 (\) 转义，否则百分号将被转换为空格。
• 非标准字符
  一些非标准字符如下，并且仅存在于某些 cron 实现中，例如 Quartz Java 调度器。
  • W: 此字符允许用于月份中的日期字段。它用于定义最接近指定日期的星期几。
  • L: “L”是“last”的缩写。它允许在字段（例如月份中的日期）中使用时指定构造。
  • Hash (#): 它允许用于星期中的日期字段，并且必须后跟一个 1-5 之间的数字。

在 Ubuntu 中使用 Crontab 进行任务调度

我们需要按照以下步骤进行。

• 首先，我们需要通过按快捷键 Ctrl+T 来启动终端窗口，或者单击任务栏上的终端图标，或者在搜索栏中找到终端并按 Enter 键。
• 现在，我们需要在终端窗口中输入 crontab 命令，然后按 Enter 键打开 crontab 文件。
  命令如下：
• 当我们按下 Enter 键后，终端窗口会要求我们选择一个编辑器来打开此文件。
• 选择第二个选项并按 Enter 键选择 nano 编辑器，因为它对于使用 nano 编辑器打开系统文件总是很好。
• 当我们按下 Enter 键后，我们会发现终端窗口已转换为 nano 编辑器屏幕，并且我们的 crontab 文件已在编辑器中打开。屏幕将显示如下：
• 我们可以使用向上和向下箭头键滚动此文件。此文件中以 '#' 开头的每一行都表示注释。如果我们希望包含一个新任务在设定的时间安排执行，那么我们应该在没有 # 的情况下编写它。
• 例如，如果您希望每周凌晨 5:00 执行所有用户帐户的备份，那么您应该输入以下命令：
  0 5 * * 1 tar -zcf /var/backups/home.tgz /home/
  结果将如下所示：
  • 完成包含任务后，我们只需按 Ctrl+O 快捷键在 nano 编辑器中保存 crontab 文件。它将在右上角显示更改状态，并提示我们输入要写入的文件名。我们只需按 Enter 键选择默认值。
  • 按下 Enter 键后，我们将返回到常规的 nano 编辑器屏幕。现在，保存文件后，只需按 Ctrl+X 快捷键退出 nano 编辑器。
  • 一旦我们的 nano 编辑器关闭，我们将被带回原始命令行窗口。在这里，我们将看到消息 “crontab: installing new crontab”，这表示我们的 crontab 文件已成功保存。
    消息将显示如下：
  • 现在，一旦我们完成此操作，每个用户帐户都将在每周的凌晨 5:00 进行备份。

cron 的常见用途

cron 服务可用于安排许多显而易见的事情，例如每天凌晨 2:00 运行的定期备份。它也可用于不太显而易见的事情。cron 的一些主要用途如下：

许多计算机上的系统时间（操作系统时间）使用 NTP（网络时间协议）进行设置。NTP 可以设置系统时间，但系统时间可能会漂移，而 NTP 无法设置硬件时间。Cron 用于根据系统时间设置硬件时间。

还有一个可用的 Bash 程序，可以在所有计算机上创建一个新的“每日消息”（或 MOTD）。它包含诸如必须实时才能有用的磁盘使用情况等信息。各种系统服务和进程，如 RootKit Hunter、logrotate 和 Logwatch，都使用 cron 服务来每天运行程序和计划任务。

注意：crond 守护进程是一个后台服务，它激活了 cron 的功能。

cron 服务会检查 /etc/anacrontab 文件以及 /etc/cron.d 和 /var/spool/cron 目录中的文件。这些文件的内容指定了将在不同时间间隔执行的 cron 作业。用户 cron 的单个文件位于 /var/spool/cron 目录内，系统应用程序和服务通常会将 cron 作业文件添加到 /etc/cron.d 目录中。

调度技巧

有时 crontab 文件看起来相当随意。Cron 作业调度可能会很困难，尤其是当作业数量增加时。crond 服务认为主机系统会一直运行。这意味着，如果在 cron 作业设置为执行的时间系统关闭了，它们将不会执行，直到它们被安排执行的时间。如果它们是要求高的 cron 作业，这可能会导致问题。幸运的是，还有一个选项可以按常规间隔运行作业，即 anacron。

Crontab 选项

下面列出了一些重要的 crontab 选项

• 我们可以使用 -e 选项来安装和更新 crontab 中的作业。

• 我们可以使用 -l 选项来列出 crontab 条目。

• 我们可以使用 -r 选项来卸载 crontab 中的作业。

• 我们可以使用 -i 选项来确认 crontab 中的作业卸载。

• 我们可以使用 -s 选项来为 crontab 文件添加 SELINUX 安全。

• 我们可以使用 -u 选项并指定用户名来编辑其他用户的 crontab。

• 我们可以使用以下选项来列出其他用户的 crontab 条目。

示例

下面将讨论一些 Crontab 的示例：

• 每天 12:59 执行 /usr/bin/sample.sh 并抑制结果

• 每天晚上 9 点（21:00）执行 sample.sh

• 每周二至周六凌晨 1 点（01:00）执行 sample.sh

• 在 07:00、9:30、13:30 和 15:30 执行 sample.sh

• 每天凌晨 02:00 执行 sample.sh

• 每天两次（下午 5 点和早上 5 点）执行 sample.sh

• 每分钟执行 sample.sh

• 每周日晚上 5 点执行 sample.sh

• 每 10 分钟执行 sample.sh

• 在选定的月份执行 sample.sh

• 在选定的日期执行 sample.sh

• 每月的第一个星期日执行 sample.sh

• 每 4 小时执行 sample.sh

• 每 30 秒执行 sample.sh

• 每周一和周日执行 sample.sh

• 使用单个图标执行多个作业

• 每小时执行 sample.sh

• 每天执行 sample.sh

• 每周执行 sample.sh

• 每月执行 sample.sh

• 每年执行 sample.sh

• 系统重启时执行 sample.sh