shell脚本控制——定时运行作业

在使用脚本时，你也许希望脚本能在以后某个你无法亲临现场的时候运行。Linux系统提供了多个在预选时间运行脚本的方法：at命令、cron表以及anacron。每种方法都使用不同的技术来安排脚本的运行时间和频率。接下来将依次介绍这些方法。

1.使用at命令调度作业

at命令允许指定Linux系统何时运行脚本。该命令会将作业提交到队列中，指定shell何时运行该作业。

at的守护进程atd在后台运行，在作业队列中检查待运行的作业。很多Linux发行版会在启动时运行此守护进程，但有些发行版甚至都没安装这个软件包。如果你的Linux属于后一种情况，则可以自行安装，软件包的名字如你所料，就是at。

atd守护进程会检查系统的一个特殊目录（通常位于/var/spool/at或/var/spool/cron/atjobs），从中获取at命令提交的作业。在默认情况下，atd守护进程每隔60秒检查一次这个目录。如果其中有作业，那么atd守护进程就会查看此作业的运行时间。如果时间跟当前时间一致，就运行此作业。

接下来将介绍如何用at命令提交作业以及如何管理作业。

1.at命令的格式

at命令的基本格式非常简单：

at  [-f  filename]  time

在默认情况下，at命令会将STDIN的输入放入队列。你可以用-f选项指定用于从中读取命令（脚本文件）的文件名。

time选项指定了你希望何时运行该作业。如果指定的时间已经过去，那么at命令会在第二天的同一时刻运行指定的作业。

指定时间的方式非常灵活。at命令能识别多种时间格式。

• 标准的小时和分钟，比如10:15
• AM/PM指示符，比如10:15 PM。
• 特定的时间名称，比如now、noon、midnight或者teatime（4:00 p.m.）。

除了指定运行作业的时间，也可以通过不同的日期格式指定特定的日期。

• 标准日期，比如MMDDYY、MM/DD/YY或DD.MM.YY。
• 文本日期，比如Jul 4或Dec 25，加不加年份均可。
• 时间增量。
  • Now + 25 minutes
  • 10:15 PM tomorrow
  • 10:15 + 7 days

提示        at命令可用的日期和时间格式有很多种，具体参见/usr/share/doc/at/timespec文件。

在使用at命令时，该作业会被提交至作业队列。作业队列保存着通过at命令提交的待处理作业。针对不同优先级，有52种作业队列。作业队列通常用小写字母a~z和大写字母A~Z来指代，A队列和a队列是两个不同的队列。

注意        在几年前，batch命令也能指定脚本的执行时间。这是个很独特的命令，因为它可以安排脚本在系统处于低负载时运行。现在，batch命令只不过是一个脚本而已（/usr/bin/batch） ，它会调用at命令将作业提交到b队列中。

作业队列的字母排序越高，此队列中的作业运行优先级就越低（谦让度更大） 。在默认情况下，at命令提交的作业会被放入a队列。如果想以较低的优先级运行作业，可以用-q选项指定其他的队列。如果相较于其他进程你希望你的作业尽可能少地占用CPU，可以将其放入z队列。

2.获取作业的输出

当在Linux系统中运行at命令时，显示器并不会关联到该作业。Linux系统反而会将提交该作业的用户email地址作为STDOUT和STDERR。任何送往STDOUT或STDERR的输出都会通过邮件系统传给该用户。

来看一个在CentOS发行版中使用at命令调度作业的例子：

$ cat tryat.sh
#!/bin/bash
# Trying out the at command
#
echo "This script ran at $(date +%B%d,%T)"
echo
echo "This script is using the $SHELL shell."
echo
sleep 5
echo "This is the script's end."
#
exit
$
$ at -f tryat.sh now
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 3 at Fri Feb 7 16:23:00 2025
$

at命令会显示分配给作业的作业号以及为作业安排的运行时间。-f选项指明使用哪个脚本文件。now指示at命令立刻执行该脚本。

注意        无须在意at命令输出的警告消息，因为脚本的第一行是#!/bin/bash，该命令会由bash shell执行。

使用email作为at命令的输出极不方便。at命令通过sendmail应用程序发送email。如果系统中没有安装sendmail，那就无法获得任何输出。因此在使用at命令时，最好在脚本中对STDOUT和STDERR进行重定向，如下例所示：

$ cat tryatout.sh
#!/bin/bash
# Trying out the at command redirecting output
#
outfile=$HOME/scripts/tryat.out
#
echo "This script ran at $(date + %B%d,%T)" > $outfile
echo >> $outfile
echo "This script is using the $SHELL shell." >> $outfile
echo >> $outfile
sleep 5
echo "This is the script's end." >> $outfile
#
exit
$
$ at -M -f tryatout.sh now
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 4 at Fri Feb 7 16:48:00 2025
$
$ cat $HOME/scripts/tryat.out
This scrit ran at Feb7,16:48:21This script is using the /bin/bash shell.This is the script's end.
$

 如果不想在at命令中使用email或者重定向，则最好加上-M选项，以禁止作业产生的输出信息。

3.列出等待的作业

atq命令可以查看系统中有哪些作业在等待：

$ at -M -f tryatout.sh teatime
warnign: commands will be executed using /bin/sh
job 5 at Sat Feb 8 16:00:00 2025
$
$ at -M -f tryatout.sh tomorrow
warning: commands will be executed using /bin/sh
jb 6 at Sat Feb 8 16:53:00 2025
$
$ at -M -f tryatout.sh 20:30
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 7 at Fri Feb 7 20:30:00 2025
$
$ at -M -f tryatout.sh now+1hour
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 8 at Fri Feb 7 17:54:00 2025
$
$ atq
1      Fri Feb 7 16:11:00 2025 a christine
5      Sat Feb 8 16:00:00 2025 a christine
6      Sat Feb 8 16:53:00 2025 a christine
7      Fri Feb 7 20:30:00 2025 a christine
8      Fri Feb 7 17:54:00 2025 a christine
$

作业列表中显示了作业号、系统运行该作业的日期和时间，以及该作业所在的作业队列。

4.删除作业

一旦知道了哪些作业正在作业队列中等待，就可以用atrm命令删除等待中的作业。指定要删除的作业号即可：

$ atq
1      Fri Feb 7 16:11:00 2025 a christine
5      Sat Feb 8 16:00:00 2025 a christine
6      Sat Feb 8 16:53:00 2025 a christine
7      Fri Feb 7 20:30:00 2025 a christine
8      Fri Feb 7 17:54:00 2025 a christine
$
$ atrm 5
$
$ atq
1      Fri Feb 7 16:11:00 2025 a christine
6      Sat Feb 8 16:53:00 2025 a christine
7      Fri Feb 7 20:30:00 2025 a christine
8      Fri Feb 7 17:54:00 2025 a christine
$

只能删除自己提交的作业，不能删除其他人的。

2.调度需要定期运行的脚本

使用at命令安排在未来的预设时间运行某个脚本固然不错，但如果需要脚本在每天、每周或每月的同一时间运行呢？这时候与其频繁使用at命令，不如利用Linux系统的另一个特性。

Linux系统使用cron程序调度需要定期执行的作业。cron在后台运行，并会检查一个特殊的表（cron时间表），从中获知已安排执行的作业。

1.cron时间表

cron时间表通过一种特别饿格式指定作业何时运行，其格式如下：

minutepasthour hourofday dayofmonth month dayofweek command

cron时间表允许使用特定值、取值范围（比如1~5）或者通配符（星号）来指定各个字段。如果想在每天的10:15运行一个命令，可以使用如下cron时间表字段：

15  10  *  *  *  command

dayofmonth、month以及dayofweek字段中的通配符表明，cron会在每天10:15执行该命令。要指定一条在每周一的下午4:15（4:15 p.m.）执行的命令，可以使用军事时间（1:00 p.m.是13:00，2:00 p.m.是14:00，3:00 p.m.是15:00，以此类推），如下所示：

15  16  *  *  1  command

可以使用三字符的文本值（mon、tue、web、thu、fri、sat、sun）或数值（0或7代表周日，6代表周六）来指定dayofweek字段。

这里还有另一个例子。要想在每月第一天的中午12点执行命令，可以使用下列字段：

00  12  1  *  *  command

dayofmonth字段指定的是月份中的日期值（1~31）。

提示        聪明的你可能会思考，如何设置才能让命令在每月的最后一天执行，因为无法设置一个dayofmonth值，涵盖所有月份的最后一天。常用的解决方法是加一个if-then语句，在其中使用date命令检查明天的日期是不是某个月份的第一天（01）：

00 12 28-31 * * if [ "$(date +%d -d tomorrow)" = 01 ] ; then command ; fi

这行脚本会在每天中午12点检查当天是不是当月的最后一天（28~31），如果是，就由cron执行command。

另一种方法是将command替换成一个控制脚本（controlling script），在可能是每月最后一天的时候运行。控制脚本包含if-then语句，用于检查第二天是否为某个月的第一天。如果是，则由控制脚本发出命令，执行必须在当月最后一天执行的内容。

命令列表必须指定要运行的命令或脚本的完整路径。你可以像在命令行中那样，添加所需的任何选项和重定向符：

15  10  *  *  *  /home/christine/backup.sh > backup.out

cron程序会以提交作业的用户身份运行该脚本，因此你必须有访问该脚本（或命令） 以及输出文件的合理权限。

2.构建cron时间表

每个用户（包括root用户）都可以使用自己的cron时间表运行已安排好的任务。Linux提供了crontab命令来处理cron时间表。要列出已有的cron时间表，可以用-l选项：

$ crontab -l
no crontab for christine
$

在默认情况下，用户的cron时间表文件并不存在。可以使用-e选项向cron时间表添加字段。在添加字段时，crontab命令会启动一个文本编辑器，使用已有的cron时间表作为文件内容（如果时间表不存在，就是一个空文件）。

3.浏览cron目录

如果创建的脚本对于执行时间的精确性要求不高，则用预配置的cron脚本目录会更方便。预配置的基础目录共有4个：hourly、daily、monthly和weekly。

$ ls /etc/cron.*ly
/etc/cron.daily:
0anacron  apt-compat    cracklib-runtime  logrotate  [...]
apport    bsdmainutils  dpkg              man-db     [...]/etc/cron.hourly:/etc/cron.monthly:
0anacron/etc/cron.weekly:
0anacron  man-db  update-notifier-common
$

如果你的脚本需要每天运行一次，那么将脚本复制到daily目录，cron就会每天运行它。

4.anacron程序

cron程序唯一的问题是它假定Linux系统是7 x 24小时运行的。除非你的Linux运行在服务器环境，否则这种假设未必成立。

如果某个作业在cron时间表中设置的运行时间已到，但这时候Linux系统处于关闭状态，那么该作业就不会运行。当再次启动系统时，cron程序不会再去运行那些错过的作业。为了解决这个问题，许多Linux发行版提供了anacron程序。

如果anacron判断出某个作业错过了设置的运行时间，它会尽快运行该作业。这意味着如果Linux系统关闭了几天，等到再次启动时，原计划在关机期间运行的作业会自动运行。有了anacron，就能确保作业一定能运行，这正是通常使用anacron代替cron调度作业的原因。

anacron程序只处理位于cron目录的程序，比如/etc/cron.monthly。它通过时间戳来判断作业是否在正确的计划间隔内运行了。每个cron目录都有一个时间戳文件，该文件位于/var/spool/anacron：

$ ls /var/spool/anacron
cron.daily cron.monthly cron.daily
$
$ sudo cat /var/spool/anacron/cron.daily
[sudo] password for christine:
20250208
$

anacron程序使用自己的时间表（通常位于/etc/anacrontab）来检查作业目录：

$ cat /etc/anacrontab
# /etc/anacrontab: configuration file for anacron# See anacron(8) and anacrontab(5) for details.SHELL=/bin/sh
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
HOME=/root
LOGNAME=root# These replace cron's entries
1      5      cron.daily      run-parts --report /etc/cron.daily
7      10     cron.weekly     run-parts --report /etc/cron.weekly
@monthly 15   cron.monthly    run-parts --report /etc/cron.monthly
$

anacron时间表的基本格式和cron时间表略有不同：

period  delay  identifier  command

period字段定义了作业的运行频率（以天为单位）。anacron程序用该字段检查作业的时间戳文件。delay字段指定了在系统启动后，anacron程序需要等待多少分钟再开始运行错过的脚本。

注意        anacron不会运行位于/etc/cron.hourly目录的脚本。这是因为anacron并不处理执行时间需求少于一天的脚本。

identifier字段是一个独特的非空字符串，比如cron.weekly。它唯一的作用是标识出现在日志消息和错误email中的作业。command字段包含了run-parts程序和一个cron脚本目录名。run-parts程序负责运行指定目录中的所有脚本。

at、cron和anacron在调度作业运行方面各占有一席之地。然而，你可能希望在用户启动新的bash shell而不是特定时刻执行某个脚本。