Linux下定时任务（系统任务调度、用户任务调度）crontab使用详解

crond是Linux下用来周期性的执行某种任务或等待处理某些事件的一个守护进程，与windows下的计划任务类似，在CentOS Linux release 7.2.1511中默认是开机启动的，大家可以使用命令：systemctl status crond进行查看。 crond进程定期(每分钟)检查是否有要执行的任务，如果有要执行的任务，则自动执行该任务。用户在cron表

（也被称为crontab文件）指定了定时任务，crontab也就是我们常见的定时任务设置命令。Linux下的任务调度分为两类，系统任务调度和用户任务调度。

系统任务调度 ：系统周期性所要执行的工作，比如写缓存数据到硬盘、日志清理等。/etc/crontab文件就是系统任务调度的配置文件。

用户任务调度 ：用户定期要执行的工作，比如用户数据备份、定时邮件提醒等。用户可以使用 crontab 工具来定制自己的计划任务。所有用户定义的crontab文件都被保存在/var/spool/cron目录中。其文件名与用户名一致，使用者权限文件如下：

通过以上帮助信息，我们可以知道crond是执行任务计划的一个守护进程。在使用crontab之前我们可以根据帮助信息来设置相关选项，一般情况下我们都使用默认值。

1.建立演示账号crontab。

2.星号（*）使用举例。

以上例子中完整演示了crontab从建立到执行的过程。“5 0 * * * echo "GeekDevOps"”表示在每天00:05执行命令：echo "GeekDevOps"。后面的星号表示只要前面条件满足都执行。例子中的-u选项指定了用户：crontab，-l选项列举了相关用户的用户任务调度，不指定用户则默认为root。执行结果默认写入到用户mail目录下的相关文件中。

3.逗号（,）的使用举例。

现在我们已经把用户切换到crontab下，因此无需额外指定-u选项相关内容。“3 2,6,8 * * *”表示每天的02:03:00、06:03:00、08:03:00分别执行一次命令：ls /usr/local。

4.减号（-）的使用举例。

例子中的“0 2-6 * * 6 df -h /”表示用户crontab在每周六的02:00、03:00、04:00、05:00、06:00执行命令：df -h / 。

5.斜杠（/）的使用举例。

例子中表示每隔2分钟执行一次命令：echo "GeekDevOps">>/root/GeekDevOps.txt。

6.crontab的使用非常简单，很容易理解，只要在取值范围内设置执行的值基本是没有问题的。现在我们要删除已经设置的这些定时任务。

例子中，选项-r表示删除所有定时任务。选项-i表示在删除前进行再次确定，输入y或者Y才能真正删除。

7.备份我们设置的用户任务调度配置文件。

8.系统任务调度的使用举例。

系统任务调度与用户任务调度不一样，需要直接在/etc/crontab里面配置，如果需要指定用户，还需要在执行命令前指定用户名。通过crontab -l 命令是查看不到系统任务调度任务的。

上回书说到 Linux进程的由来 和 Linux进程的创建 ，其实在同一时刻只能支持有限个进程或线程同时运行(这取决于CPU核数量，基本上一个进程对应一个CPU)，在一个运行的 *** 作系统上可能运行着很多进程，如果运行的进程占据CPU的时间很长，就有可能导致其他进程饿死。为了解决这种问题， *** 作系统引入了 进程调度器 来进行进程的切换，轮流让各个进程使用CPU资源。

1）rq： 进程的运行队列( runqueue)， 每个CPU对应一个 ，包含自旋锁(spinlock)、进程数量、用于公平调度的CFS信息结构、当前运行的进程描述符等。实际的进程队列用红黑树来维护(通过CFS信息结构来访问)。

2）cfs_rq： cfs调度的进程运行队列信息 ，包含红黑树的根结点、正在运行的进程指针、用于负载均衡的叶子队列等。

3）sched_entity： 把需要调度的东西抽象成调度实体 ，调度实体可以是进程、进程组、用户等。这里包含负载权重值、对应红黑树结点、 虚拟运行时vruntime 等。

4）sched_class：把 调度策略(算法)抽象成调度类 ，包含一组通用的调度 *** 作接口。接口和实现是分离，可以根据调度接口去实现不同的调度算法，使一个Linux调度程序可以有多个不同的调度策略。

1） 关闭内核抢占 ，初始化部分变量。获取当前CPU的ID号，并赋值给局部变量CPU， 使rq指向CPU对应的运行队列 。 标识当前CPU发生任务切换 ，通知RCU更新状态，如果当前CPU处于rcu_read_lock状态，当前进程将会放入rnp->blkd_tasks阻塞队列，并呈现在rnp->gp_tasks链表中。 关闭本地中断 ，获取所要保护的运行队列的自旋锁， 为查找可运行进程做准备 。

2） 检查prev的状态，更新运行队列 。如果不是可运行状态，而且在内核态没被抢占，应该从运行队列中 删除prev进程 。如果是非阻塞挂起信号，而且状态为TASK_INTER-RUPTIBLE，就把该进程的状态设置为TASK_RUNNING，并将它 插入到运行队列 。

3）task_on_rq_queued(prev) 将pre进程插入到运行队列的队尾。

4）pick_next_task 选取将要执行的next进程。

5）context_switch(rq, prev, next)进行 进程上下文切换 。

1) 该进程分配的CPU时间片用完。

2) 该进程主动放弃CPU(例如IO *** 作)。

3) 某一进程抢占CPU获得执行机会。

Linux并没有使用x86 CPU自带的任务切换机制，需要通过手工的方式实现了切换。

进程创建后在内核的数据结构为task_struct ， 该结构中有掩码属性cpus_allowed，4个核的CPU可以有4位掩码，如果CPU开启超线程，有一个8位掩码，进程可以运行在掩码位设置为1的CPU上。

Linux内核API提供了两个系统调用 ，让用户可以修改和查看当前的掩码：

1) sched_setaffinity()：用来修改位掩码。

2) sched_getaffinity()：用来查看当前的位掩码。

在下次task被唤醒时，select_task_rq_fair根据cpu_allowed里的掩码来确定将其置于哪个CPU的运行队列，一个进程在某一时刻只能存在于一个CPU的运行队列里。

在Nginx中，使用了CPU亲和度来完成某些场景的工作：

worker_processes      4

worker_cpu_affinity 0001001001001000

上面这个配置说明了4个工作进程中的每一个和一个CPU核挂钩。如果这个内容写入Nginx的配置文件中，然后Nginx启动或者重新加载配置的时候，若worker_process是4，就会启用4个worker，然后把worker_cpu_affinity后面的4个值当作4个cpu affinity mask，分别调用ngx_setaffinity，然后就把4个worker进程分别绑定到CPU0～3上。

worker_processes      2

worker_cpu_affinity 01011010

上面这个配置则说明了两个工作进程中的每一个和2个核挂钩。

Linux的调度程序是一个叫Schedule()的函数，由它来决定是否要进行进程的切换。而所谓的调度时机则是在什么情况下执行调度程序。

Linux进程调度采用的是抢占式多任务处理，所以进程之间的挂起和继续运行无需彼此之间的协作。

主要分为以下几种情况：

1、进程状态转换的时刻：进程终止、进程睡眠

进程要调用sleep()或exit()等函数进行状态转换，这些函数会主动调用调度程序进行进程调度。

2、当前进程的时间片用完时(current->counter=0)

由于进程的时间片是由时钟中断来更新的，因此，这种情况和时机4是一样的。

3、设备驱动程序

当设备驱动程序执行长而重复的任务时，直接调用调度程序。在每次反复循环中，驱动程序都检查need_resched的值，如果必要，则调用调度程序schedule()主动放弃CPU。

4、进程从中断、异常及系统调用返回到用户态时

不管是从中断、异常还是系统调用返回，最终都调用ret_from_sys_call()，由这个函数进行调度标志的检测，如果必要，则调用调度程序。

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