奶爸熊大

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使用 systemd 定时器代替 cron 作业

操作系统维护的计时器

当在一个新系统上安装 Fedora 或者是任意一个基于 systemd 的发行版时，作为系统维护过程的一部分，它会在 Linux 宿主机的后台中创建多个定时器。这些定时器会触发事件来执行必要的日常维护任务，比如更新系统数据库、清理临时目录、轮换日志文件，以及更多其他事件。

作为示例，我会查看一些我的主要工作站上的定时器，通过执行 systemctl status *timer 命令来展示主机上的所有定时器。星号的作用与文件通配相同，所以这个命令会列出所有的 systemd 定时器单元。

[root@testvm1 ~]# systemctl status *timer
● mlocate-updatedb.timer - Updates mlocate database every day
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/mlocate-updatedb.timer; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (waiting) since Tue 2020-06-02 08:02:33 EDT; 2 days ago
    Trigger: Fri 2020-06-05 00:00:00 EDT; 15h left
   Triggers: ● mlocate-updatedb.service
Jun 02 08:02:33 testvm1.both.org systemd[1]: Started Updates mlocate database every day.
● logrotate.timer - Daily rotation of log files
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/logrotate.timer; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (waiting) since Tue 2020-06-02 08:02:33 EDT; 2 days ago
    Trigger: Fri 2020-06-05 00:00:00 EDT; 15h left
   Triggers: ● logrotate.service
       Docs: man:logrotate(8)
             man:logrotate.conf(5)
Jun 02 08:02:33 testvm1.both.org systemd[1]: Started Daily rotation of log files.
...

每个定时器至少有六行相关信息：

  • 定时器的第一行有定时器名字和定时器目的的简短介绍
  • 第二行展示了定时器的状态，是否已加载，定时器单元文件的完整路径以及预设信息。
  • 第三行指明了其活动状态，包括该定时器激活的日期和时间。
  • 第四行包括了该定时器下次被触发的日期和时间和距离触发的大概时间。
  • 第五行展示了被定时器触发的事件或服务名称。
  • 部分（不是全部）systemd 单元文件有相关文档的指引。我虚拟机上输出中有三个定时器有文档指引。这是一个很好（但非必要）的信息。
  • 最后一行是计时器最近触发的服务实例的日志条目。

创建一个定时器

service 和 timer 文件要在同一目录下。

service 文件(*.service)

首先，创建一个运行基础东西的简单的服务，例如 free 命令。举个例子，你可能想定时监控空余内存。在 /etc/systemd/system 目录下创建如下的 myMonitor.server 单元文件。它不需要是可执行文件：

# This service unit is for testing timer units
# By David Both
# Licensed under GPL V2
#
[Unit]
Description=Logs system statistics to the systemd journal
Wants=myMonitor.timer

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/free

[Install]
WantedBy=multi-user.target

timer 文件(*.timer)

在 /etc/systemd/system 目录下创建 myMonitor.timer 定时器单元文件，添加如下代码：

# This timer unit is for testing
# By David Both
# Licensed under GPL V2
#
[Unit]
Description=Logs some system statistics to the systemd journal
Requires=myMonitor.service

[Timer]
Unit=myMonitor.service
OnCalendar=*-*-* *:*:00

[Install]
WantedBy=timers.target

在 myMonitor.timer 文件中的 OnCalendar 时间格式，*-*-* *:*:00，应该会每分钟触发一次定时器去执行 myMonitor.service 单元。我会在文章的后面进一步探索 OnCalendar 设置。

检查服务运行

到目前为止，在服务被计时器触发运行时观察与之有关的日志记录。你也可以跟踪计时器，跟踪服务可以让你接近实时的看到结果。执行 journalctl 时带上 -f 选项：

journalctl -S today -f -u myMonitor.service
-- Logs begin at Mon 2020-06-08 07:47:20 EDT. --

定时器类型

systemd 定时器还有一些在 cron 中找不到的功能，cron 只在确定的、重复的、具体的日期和时间触发。systemd 定时器可以被配置成根据其他 systemd 单元状态发生改变时触发。举个例子，定时器可以配置成在系统开机、启动后，或是某个确定的服务单元激活之后的一段时间被触发。这些被称为单调计时器。“单调”指的是一个持续增长的计数器或序列。这些定时器不是持久的，因为它们在每次启动后都会重置。

表格 1 列出了一些单调定时器以及每个定时器的简短定义，同时有 OnCalendar 定时器，这些不是单调的，它们被用于指定未来有可能重复的某个确定时间。这个信息来自于 systemd.timer 的手册页，有一些不重要的修改。

定时器单调性定义
OnActiveSec=X定义了一个与定时器被激活的那一刻相关的定时器。
OnBootSec=X定义了一个与机器启动时间相关的计时器。
OnStartupSec=X定义了一个与服务管理器首次启动相关的计时器。对于系统定时器来说，这个定时器与 OnBootSec=
OnUnitActiveSec=X定义了一个与将要激活的定时器上次激活时间相关的定时器。
OnUnitInactiveSec=X定义了一个与将要激活的定时器上次停用时间相关的定时器。
OnCalendar= 定义了一个有日期事件表达式语法的实时（即时钟）定时器。查看 systemd.time(7) 的手册页获取更多与日历事件表达式相关的语法信息。除此以外，它的语义和 OnActiveSec= 类似。

单调计时器可使用同样的简写名作为它们的时间跨度，即我们之前提到的 AccuracySec 表达式，但是 systemd 将这些名字统一转换成了秒。举个例子，比如你想规定某个定时器在系统启动后五天触发一次事件；它可能看起来像 OnBootSec=5d。如果机器启动于 2020-06-15 09:45:27，这个定时器会在 2020-06-20 09:45:27 或在这之后的一分钟内触发。

日历事件格式

日历事件格式是定时器在所需的重复时间触发的关键。我们开始看下一些 OnCalendar 设置一起使用的格式。

与 crontab 中的格式相比，systemd 及其计时器使用的时间和日历格式风格不同。它比 crontab 更为灵活，而且可以使用类似 at 命令的方式允许模糊的日期和时间。它还应该足够熟悉使其易于理解。

systemd 定时器使用 OnCalendar= 的基础格式是 DOW YYYY-MM-DD HH:MM:SS。DOW（星期几）是选填的，其他字段可以用一个星号* 来匹配此位置的任意值。所有的日历时间格式会被转换成标准格式。如果时间没有指定，它会被设置为 00:00:00。如果日期没有指定但是时间指定了，那么下次匹配的时间可能是今天或者明天，取决于当前的时间。月份和星期可以使用名称或数字。每个单元都可以使用逗号分隔的列表。单元范围可以在开始值和结束值之间用 .. 指定。

指定日期有一些有趣的选项，波浪号（~）可以指定月份的最后一天或者最后一天之前的某几天。/ 可以用来指定星期几作为修饰符。

这里有几个在 OnCalendar 表达式中使用的典型时间格式例子。

日期事件格式描述
DOW YYYY-MM-DD HH:MM:SS
*-*-* 00:15:30每年每月每天的 0 点 15 分 30 秒
Weekly每个周一的 00:00:00
Mon *-*-* 00:00:00同上
Mon同上
Wed 2020-*-*2020 年每个周三的 00:00:00
Mon..Fri 2021-*-*2021 年的每个工作日（周一到周五）的 00:00:00
2022-6,7,8-1,15 01:15:002022 年 6、7、8 月的 1 到 15 号的 01:15:00
Mon *-05~03每年五月份的下个周一同时也是月末的倒数第三天
Mon..Fri *-08~04任何年份 8 月末的倒数第四天，同时也须是工作日
*-05~03/2五月末的倒数第三天，然后 2 天后再来一次。每年重复一次。注意这个表达式使用了波浪号（~）。
*-05-03/2五月的第三天，然后每两天重复一次直到 5 月底。注意这个表达式使用了破折号（-）。

测试日历格式

systemd 提供了一个绝佳的工具用于检测和测试定时器中日历时间事件的格式。systemd-analyze calendar 工具解析一个时间事件格式，提供标准格式和其他有趣的信息，例如下次“经过”（即匹配）的日期和时间，以及距离下次触发之前大概时间。

首先，看看未来没有时间的日（注意 Next elapse 和 UTC 的时间会根据你当地时区改变）:

[student@studentvm1 ~]$ systemd-analyze calendar 2030-06-17
  Original form: 2030-06-17                
Normalized form: 2030-06-17 00:00:00        
    Next elapse: Mon 2030-06-17 00:00:00 EDT
       (in UTC): Mon 2030-06-17 04:00:00 UTC
       From now: 10 years 0 months left

现在添加一个时间，在这个例子中，日期和时间是当作无关的部分分开解析的：

[root@testvm1 system]# systemd-analyze calendar 2030-06-17 15:21:16
  Original form: 2030-06-17                
Normalized form: 2030-06-17 00:00:00        
    Next elapse: Mon 2030-06-17 00:00:00 EDT
       (in UTC): Mon 2030-06-17 04:00:00 UTC
       From now: 10 years 0 months left    
  Original form: 15:21:16                  
Normalized form: *-*-* 15:21:16            
    Next elapse: Mon 2020-06-15 15:21:16 EDT
       (in UTC): Mon 2020-06-15 19:21:16 UTC
       From now: 3h 55min left

为了把日期和时间当作一个单元来分析，可以把它们包在引号里。你在定时器单元里 OnCalendar= 时间格式中使用的时候记得把引号去掉，否则会报错：

[root@testvm1 system]# systemd-analyze calendar "2030-06-17 15:21:16"
Normalized form: 2030-06-17 15:21:16        
    Next elapse: Mon 2030-06-17 15:21:16 EDT
       (in UTC): Mon 2030-06-17 19:21:16 UTC
       From now: 10 years 0 months left

现在我们测试下 Table2 里的例子。我尤其喜欢最后一个：

[root@testvm1 system]# systemd-analyze calendar "2022-6,7,8-1,15 01:15:00"
  Original form: 2022-6,7,8-1,15 01:15:00
Normalized form: 2022-06,07,08-01,15 01:15:00
    Next elapse: Wed 2022-06-01 01:15:00 EDT
       (in UTC): Wed 2022-06-01 05:15:00 UTC
       From now: 1 years 11 months left

让我们看一个例子，这个例子里我们列出了时间表达式的五个经过时间。

[root@testvm1 ~]# systemd-analyze calendar --iterations=5 "Mon *-05~3"
  Original form: Mon *-05~3                
Normalized form: Mon *-05~03 00:00:00      
    Next elapse: Mon 2023-05-29 00:00:00 EDT
       (in UTC): Mon 2023-05-29 04:00:00 UTC
       From now: 2 years 11 months left    
       Iter. #2: Mon 2028-05-29 00:00:00 EDT
       (in UTC): Mon 2028-05-29 04:00:00 UTC
       From now: 7 years 11 months left    
       Iter. #3: Mon 2034-05-29 00:00:00 EDT
       (in UTC): Mon 2034-05-29 04:00:00 UTC
       From now: 13 years 11 months left    
       Iter. #4: Mon 2045-05-29 00:00:00 EDT
       (in UTC): Mon 2045-05-29 04:00:00 UTC
       From now: 24 years 11 months left    
       Iter. #5: Mon 2051-05-29 00:00:00 EDT
       (in UTC): Mon 2051-05-29 04:00:00 UTC
       From now: 30 years 11 months left

这些应该为你提供了足够的信息去开始测试你的 OnCalendar 时间格式。systemd-analyze 工具可用于其他有趣的分析，我会在这个系列的下一篇文章来探索这些。

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