如何在Linux上使用Cron：技巧、窍门和示例
Cron作业是Linux操作系统中基础但功能强大的工具。这些基于时间的任务调度器对于系统管理员、开发人员和技术爱好者来说都是不可或缺的，它们能够自动化日常任务。
本文旨在揭开Cron作业的神秘面纱。它提供了一份全面的指南，解释了Cron作业是什么，它们如何工作，以及最重要的是，如何使用它们来自动化Linux系统上的重复性任务。
因此，无论你的目标是设置自动备份文件、在特定时间运行脚本，还是自动化你的个人项目，本文将向你展示Cron作业如何使一切成为可能。让我们开始吧！
什么是Cron？
Cron是类Unix操作系统中基于时间的工作调度器，包括Linux和macOS。它使用户能够定期在固定的时间、日期或间隔运行作业（命令或脚本）。
它最常用于自动化系统维护或管理任务，但也可用于任何需要定期、预定执行命令的目的。
Cron的工作原理
后台的核心组件是cron守护进程，名为crond。它的主要工作是检查计划任务，并在指定时间到达时执行它们。
守护进程每分钟唤醒一次，检查crontab文件或基于目录的配置中的任务。这自然引出了Cron操作设置的下一个关键方面——它使用文件和目录。
Cron文件和目录
Crontab文件是Cron作业调度系统的核心。“Crontab”代表“cron表”，因为这些文件包含了在预定时间运行的命令列表。
每个crontab文件中的一行代表一个单独的作业，并包括何时运行作业的信息，随后是将被执行的命令。
从本质上讲，crontab文件有两种变体：那些属于个人用户的和系统范围的“/etc/crontab”。以下是你应该知道的关于两者的关键细节。
但在此之前，有一件重要的事情需要澄清。属于个人用户的cron文件并不保存在他们的主目录中，而是位于“/var/spool/cron”目录。同时，系统服务和应用程序的cron作业文件通常放置在“/etc/cron.d”。
用户Crontabs
用户crontabs是每个系统上用户的个人文件。用户可以拥有自己的crontab文件，以在其用户ID下安排任务。
用户crontabs的主要优点是它们允许个人用户管理他们的作业时间表，而无需管理员权限。
系统范围的Crontab
与特定用户的crontab文件不同，“/etc/crontab”是一个系统范围的配置文件。它遵循与用户crontabs略有不同的格式，包括一个用户字段，指定命令应该在哪个用户账户下运行。
这允许系统管理员安排作业在任何用户下运行，而无需修改该用户的crontab，允许在不同用户账户中更灵活地管理任务。
通常，“/etc/crontab”文件通常用于需要以管理员权限运行的作业，或者对系统操作至关重要的作业。
另一个重要的点是，虽然用户可以编辑他们的crontab条目，但系统范围的crontab只能由root用户直接编辑。
Cron的目录
除了crontab文件，大多数Linux系统还包括一组由cron扫描以进行计划任务的目录：“/etc/cron.daily”、“/etc/cron.hourly”、“/etc/cron.weekly”和“/etc/cron.monthly”。
这些目录允许更直接地安排需要定期运行的任务，而无需在crontab中指定确切时间。
放置在这些目录中的脚本和可执行文件将分别每天、每小时、每周或每月运行一次。这些目录中脚本的确切执行时间由“/etc/crontab”或守护进程配置文件中的配置确定，通常位于“/etc/cron.d/”。
Cron语法基础
Cron作业由Cron文件（crontab）中的一行文本定义。每一行由一系列由空格或制表符分隔的字段组成，后跟要执行的命令或脚本。Cron作业的基本语法如下：
minute hour day_of_month month day_of_week command_to_execute
Cron作业的结构
让我们深入每个组件：
分钟（0-59）
该字段指定命令将运行的分钟。它可以是0到59之间的值。例如，将其设置为0将在小时开始时运行命令。
小时（0-23）
小时字段以24小时格式指定。它确定一天中命令执行的小时。例如，将其设置为14将在下午2点运行命令。
月份中的日期（1-31）
该字段指定命令将运行的月份中的日期。它可以是1到31之间的任何值，具体取决于月份的天数。例如，将其设置为1将在每个月的第一天运行命令。
月份（1-12）
月份字段确定命令将执行的月份。它可以是1（一月）到12（十二月）的值。例如，将其设置为12将执行十二月的命令。
星期中的日期（0-6）
该字段指定命令应该运行的一周中的哪一天。它可以是0（星期日）到6（星期六）的值。例如，将其设置为5将每个星期五运行命令。
命令或脚本
最后，命令或脚本字段是你指定Cron作业应该执行什么操作的地方。这可以是任何命令或脚本文件的路径，Cron守护进程将在指定时间执行。
Cron语法中的特别字符
Cron语法还支持特别字符来指定更复杂的调度模式：
- 星号（*）：代表“每个”时间单位。例如，小时字段中的“*”意味着“每小时”。
- 逗号（,）：允许指定值的列表。例如，星期中的日期字段中的“1,3,5”意味着“在星期一、星期三和星期五运行。”
- 连字符（-）：指定值的范围。例如，小时字段中的“9-17”意味着“从上午9点到下午5点每小时。”
- 斜杠（/）：指定增量。例如，分钟字段中的“*/10”意味着“每10分钟。”
除了这些，Cron作业还有特别的快捷字符串，可以替换时间和日期的五个字段。这些快捷方式提供了一种快速指定与数字表示相同的计划的方法。
| 字符串 | 含义 |
|---|---|
| @reboot | 在系统启动时运行指定的命令一次。 |
| @yearly, @annually | 两者都在1月1日的午夜12:00运行指定的任务每年一次。等同于指定“0 0 1 1 *” |
| @monthly | 每月的1日午夜12:00运行作业一次。等同于“0 0 1 * *” |
| @weekly | 每周星期日的午夜12:00运行作业一次。等同于“0 0 * * 0” |
| @daily, @midnight | 两者都在每天午夜12:00运行cron作业。这等同于在crontab文件中指定“0 0 * * *” |
| @hourly | 每小时的开始运行作业。等同于“0 * * * *” |
何时开始Cron作业？
cron系统每分钟检查一次crontab。当设置的时间（分钟、小时和月份）与实际时间一致时，它将运行任务。此外，它还会检查日期：如果月份中的具体日期或一周中的某一天与今天匹配，那么就是执行命令或脚本的时候了。
Cron作业和路径
当Cron作业运行时，它是在一个受限环境中进行的，这意味着它不会自动继承用户或系统的环境变量或路径。这可能导致Cron作业失败，因为它无法找到必要的可执行文件或脚本，因为路径未定义或不正确。
鉴于此，你可以在crontab文件中显式设置PATH环境变量来处理cron作业中的路径。这告诉cron守护进程在哪里查找可执行文件。例如：
PATH=/usr/bin:/bin:/usr/sbin:/sbin:/usr/local/bin
在你的crontab文件开头添加这一行确保了下面所有的cron作业将在这些目录中搜索可执行文件。
然而，考虑到并遵循最佳实践，我们建议总是在cron作业中指定所有可执行文件和脚本的绝对路径，以避免任何歧义和潜在的错误。
此外，在依赖自动化执行之前，使用crontab中定义的相同路径和环境设置手动运行你的脚本或命令，以确保它们按预期工作。
设置和管理Cron作业
好的，现在我们暂时搁置理论。你已经具备了关于Cron作业如何工作及其组件的所有必备知识。是时候进入激动人心的部分：创建Cron作业任务。
创建用户的Cron作业
要创建或编辑你的用户的crontab文件，请在终端中使用以下命令：
crontab -e
这是用户创建和编辑Cron作业的标准方式。执行时，它通过打开运行命令的用户的用户crontab文件，在系统设置的默认文本编辑器中进行编辑，例如Vi、Nano
当然，以下是继续的Cron作业中文翻译：
创建用户Cron作业
如果你首次使用该命令，可能需要先选择一个编辑器。
选择Crontab编辑器
接下来，要添加Cron作业，只需在crontab文件中按照上述语法添加新行。例如，我们将安排一个名为“backup.sh”的备份脚本，位于我们用户的主目录，每天凌晨3:00运行，通过添加以下行：
0 3 * * * /home/linuxiac/backup.sh
创建Cron作业
文件开头带有“#”符号的多行注释提供了设置Cron作业的简洁指南。按照上图所示，在它们之后输入你的作业。
然后，保存并退出编辑器。记住，Cron服务会自动检查crontab文件的更改，并相应地应用它们，所以你不需要在更改后重启它。
最后，值得注意的是，使用crontab -e在保存并退出文件时自动检查语法。Cron会在检测到任何错误时提醒你，为防止意外输入无效的Cron作业提供了宝贵的保障。
创建系统范围的Cron作业
由于crontab -e专注于个人用户crontabs，它不适用于可能需要某些管理任务的系统范围Cron配置更改。
如果是这种情况，直接编辑“/etc/crontab”文件为您提供了系统范围的crontab功能。与特定用户的crontabs不同，此文件可以包括系统范围的任务，并支持为每个任务指定用户，为在不同用户帐户下运行命令提供了灵活性。
例如，让我们创建一个系统范围的Cron作业，将在凌晨2:00删除“/var/log/myservice”目录中所有“.log”扩展名的文件。
为此，我们首先使用我们喜欢的终端编辑器打开“/etc/crontab”文件：
sudo vim /etc/crontab
然后我们输入Cron作业，看起来像这样：
0 2 * * * root /usr/bin/find /var/log/myservice -type f -name '*.log' -delete
创建系统范围的Cron作业
这与用户Cron作业的不同之处在于，在最初的五个时间字段之后包括了一个额外的列。此列允许指定作业将执行的用户账户——在本例中为root。
然而，直接编辑“/etc/crontab”文件有两个主要缺点。首先，这种方法不提供语法检查，增加了错误的风险。
第二个原因是因为“/etc/crontab”影响整个系统；错误的条目可能会有广泛的影响，可能影响系统稳定性或安全性。所以，谨慎使用。
列出用户Cron作业
为确保你的Cron作业已正确安排，你可以使用以下命令显示你的用户crontab文件内容：
crontab -l
列出用户的Cron作业
此命令列出了为你的用户安排的所有Cron作业，允许你验证或查看设置为运行的任务。
列出系统范围的Cron作业
正如我们已经知道的，系统范围的Cron作业存储在不同的位置，并没有列在用户的crontab中。要列出系统范围的Cron作业，你需要查看“/etc/crontab”文件和目录“/etc/cron.d/”、“/etc/cron.daily/”、“/etc/cron.hourly/”、“/etc/cron.weekly/”和“_/etc/cron.monthly/”。
你可以使用cat命令或任何文本编辑器查看这些文件。例如：
sudo cat /etc/crontab
要列出目录的内容，例如“/etc/cron.daily”，请使用：
ls /etc/cron.daily/
列出系统范围的Cron作业
列出其他用户的Cron作业
如果你拥有超级用户（root）权限，你可以使用crontab命令和“u”选项后跟用户名和“l”选项来列出系统上任何用户的Cron作业。例如，要列出名为“bobby”的用户的Cron作业，你将运行：
sudo crontab -u bobby -l
这个命令对于系统管理员管理多个用户帐户中的Cron作业非常有用。
编辑Cron作业
与创建类似，要编辑Cron作业，请使用以下命令在默认编辑器中打开当前用户的crontab文件：
crontab -e
当你打开crontab文件时，导航到包含要编辑的Cron作业的行，并根据需要修改计划或命令，然后保存并退出文件。
如果你需要编辑另一个用户的crontab文件（假设你拥有必要的权限），例如用户“bobby”，请使用：
sudo crontab -u bobby -e
删除Cron作业
根据你的目标，你有几种方法可以删除Cron作业。要删除特定的作业，请使用crontab -e命令打开crontab文件。
从那里，导航到表示你想要删除的作业的行。通过完全删除它来删除该行。同时，小心保持所有其他行不变。之后，保存你的更改并退出编辑器。
然而，如果你希望删除一个用户的所有预定Cron作业，你可以删除该用户的crontab文件。这个操作将擦除所有预定的任务，所以应该谨慎进行。
打开终端并输入以下命令：
crontab -r
删除用户的crontab
这将删除当前用户的crontab文件，没有确认提示，所以在执行之前确保你想要继续。
如果你希望在删除之前收到确认提示，请使用命令crontab -i后跟-r。这将在删除crontab文件之前询问确认。
Crontab备忘单
为了总结上面讨论的crontab命令的主要选项，它们在下面的表中简要概述。
| 命令 | 描述 |
|---|---|
| crontab -e | 编辑crontab文件，或者如果它不存在就创建一个。 |
| crontab -l | 显示crontab文件的内容。 |
| crontab -r | 移除整个crontab文件。 |
| crontab -u user | 与额外的选项配对使用时，此功能可以修改或查看用户的crontab文件，这是专门保留给具有管理员权限的用户的功能。 |
如何排查Cron作业
不幸的是，当Cron作业未能运行时，这可能是令人沮丧的，并且根据任务的性质，可能会有问题。因此，这里有一些基本的指导方针，用于调查这个问题的原因。
排查的第一步是确保Cron作业正确定义。验证每个字段是否根据你的要求正确指定。一个常见的错误是语法不正确或误解Cron如何解释特殊字符和范围。
然后，确保Cron守护进程在系统上运行。你可以通过运行如下命令来检查：
sudo systemctl status cron
检查Cron服务是否正在运行。
确保Cron作业尝试运行的脚本或命令具有适当的权限，并且你使用了绝对路径。Cron作业在有限的环境中运行，定义了最小的PATH，因此指定任何命令或脚本的完整路径至关重要。
此外，文件必须是可执行的，并且可以被Cron作业计划使用的用户访问。尝试使用Cron作业使用的相同用户帐户从命令行手动运行命令或脚本。
这可以帮助你验证命令是否按预期工作，而不是在Cron环境中。如果命令失败，你就会知道问题在于命令或脚本，而不是Cron。
记住，Cron作业在一个非交互式、非登录shell环境中运行，这意味着它们可能无法访问与手动运行命令时相同的环境变量。
如果你的脚本依赖于环境变量，你可能需要在脚本开头或Cron作业定义中显式设置它们。
最后，我们将提供几个Cron作业示例，涵盖几乎所有可能的Cron语法情况。将这些作为创建你自己的基础。
| 命令 | 解释 |
|---|---|
| * * * * * | 每分钟运行Cron作业。 |
| 0 * * * * | 每小时运行Cron作业。 |
| 0 0 * * * | 每天午夜运行Cron作业。 |
| 0 2 * * * | 每天凌晨2点运行Cron作业。 |
| 0 0 15 * * | 每月15日午夜运行Cron作业。 |
| 0 0 * * 6 | 周六午夜运行Cron作业。 |
| 0 15 * * 1-5 | 每天下午3点从周一到周五运行Cron作业。 |
| */5 * * * * | 每5分钟运行Cron作业。 |
| 0 8-16 * * * | 每天从上午8点到下午4点每小时准时执行Cron作业。 |
| 0 4 * * 2,4 | 周二和周四凌晨4点运行Cron作业。 |
| @reboot | 系统启动时运行Cron作业。 |
此外，像这样、这样、这样和crontab执行时间计算（译者提供）的在线工具提供了强大的基于Web的界面来设置Cron任务。
最佳实践和技巧
- 在使用Cron安排之前，手动测试你的脚本以确保它们按预期工作。
- 在crontab文件中对命令和脚本使用绝对路径以避免路径问题。
- 将输出重定向到文件或邮件，以捕获任何输出或错误进行故障排除（例如，“command > /path/to/logfile 2>&1”）。这样，你可以查看日志文件中的任何问题。
- 在安排作业时，注意系统负载，特别是如果它们是资源密集型的，或者如果你在相同时间安排了许多作业。
结论
Cron作业对Linux系统管理至关重要。它们提供了一个强大而多功能的工具，用于调度和自动化任务。
它的美妙之处在于其多功能性和精确性。从每分钟执行的简单命令到特定日期和时间安排的复杂脚本，cron适应了许多需求。
通过用户和系统范围的crontab文件以及用于周期性任务的指定目录，Cron作业为个人用户和系统管理员提供了灵活性，以根据他们的特定需求定制任务调度。
通过利用本文的见解和示例，你将很好地实现调度成功，提高生产力，并在Linux之旅中开启新的可能性。
有关更多详细信息，cron和crontab手册页包含有关cron系统如何工作的详尽信息和解释。
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