cron · XB 现场笔记

Cron 系统任务表与用户任务表有不同契约

Wed, 12 Jan 2028 00:00:00 +0000

Cron 可以从不止一种任务表读取计划。用户任务表属于某个账号，而系统任务表能够为每一条记录指定运行账号。把一行原样复制到另一种表中，如果没有调整字段，cron 对命令起点的理解就会变化。排查看似正确的五字段日历表达式之前，应先确认正在编辑的到底是哪种任务表，而不是只检查分钟和小时。

账号列改变了解析边界

传统用户记录依次填写分钟、小时、月内日期、月份、星期，再接命令正文，由 crontab 命令安装给选定用户。Debian 的 /etc/crontab 和 /etc/cron.d 下文件，则在五个日历字段之后额外增加用户名。这个用户名属于系统表格式，并不是可以随意放进用户任务表的说明性字段；多写或少写都会改变后续解释。

月份限制仍然必须满足。当月内日期与星期都受到限制时，Debian/Vixie 的日期规则允许满足其中之一，但月份与星期并不是二选一。把表达式迁移到带秒字段或采用其他日期组合方式的调度产品前，应核对具体方言。表面上相似的空格布局，不能证明两个调度器提供相同语义。

系统任务文件还受所有权、权限、名称及末尾换行要求约束。Debian 中应采用 root 所有、组和其他用户不可写且名称被接受的文件，不要把任意备份后缀当成有效任务名。/etc/cron.daily 等周期目录通常通过发行版安排和 run-parts 被调用，不是每份脚本都独立当作 crontab 解析。实际运行时间需要查看本机已安装的调度安排。

坏掉的样子

在 root 用户自己的任务表中，五字段后再写 root，意味着让 shell 执行一个名为 root 的命令。任务表安装成功，不证明这个命令存在。反过来，系统表漏掉账号列，就会把命令文字当成用户名。审阅时需要同时检查解析边界与最终身份，尤其是任务会写文件或读取受保护数据时，不能仅凭“都是 root 配置的”推断执行账号。

任务环境同样是一份契约。不要默认交互别名、shell 启动文件或启动 cron 的父进程环境都会传给任务。需要的值应明确配置，同时选择合适的 PATH 和解释器。cron.d 文件中的环境也不应被认为自动继承 /etc/crontab 中的设置。验证时要采用真正的运行账号检查权限与输出，避免管理员手工执行成功掩盖低权限任务失败。

百分号在完整命令交给 shell 之前就有特殊含义。未转义的百分号会划分标准输入，后续百分号再变成换行。仅用 shell 引号包围内容，并不能取消 cron 的这一步解释。复杂逻辑适合放进脚本；确实需要把字面百分号写在表中时，应按 cron 规则转义。调度语法、命令能否执行和应用结果是否成功，必须分别检查。

快速验证

本轮复核没有重复需要特权的守护进程、账号和任务表操作，上述版本限定结果保留为此前观察。

使用全新的临时 Debian 12 Docker 容器，以 root 运行，安装 python3、cron、procps 和 passwd。确认没有活动 cron 进程、已有 root 任务表，以及名为 xbtime 的账号。将代码保存为 cron-tables.py，执行 python3 cron-tables.py。它只创建实验账号、任务文件和临时目录，最多等待七十五秒经过一个真实计划分钟，结束后会清理这些资源。

from pathlib import Path
from tempfile import TemporaryDirectory
import json
import os
import pwd
import shutil
import subprocess
import time

assert os.geteuid() == 0 and Path('/.dockerenv').exists(), 'use a disposable root Linux container'
assert subprocess.run(['pgrep', '-x', 'cron'], capture_output=True).returncode == 1
assert subprocess.run(['crontab', '-l'], capture_output=True).returncode != 0
assert shutil.which('root') is None
username = 'xbtime'
try:
 pwd.getpwnam(username)
except KeyError:
 pass
else:
 raise AssertionError('test account already exists')
system_table = Path('/etc/cron.d/xbcatm_time_test')
assert not system_table.exists()
subprocess.run(['useradd', '--create-home', '--shell', '/bin/sh', username], check=True)
account = pwd.getpwnam(username)
daemon = None
try:
 with TemporaryDirectory(prefix='cron-tables-') as directory:
 root = Path(directory)
 os.chown(root, account.pw_uid, account.pw_gid)
 worker = root / 'worker.py'
 worker.write_text('''from pathlib import Path
import json,os,sys
root=Path(__file__).parent
mode=sys.argv[1]
data={'uid':os.getuid(),'table':os.environ.get('LAB_TABLE'),
 'path':os.environ.get('PATH'),'shell':os.environ.get('SHELL'),
 'parent_only':os.environ.get('PARENT_ONLY')}
if mode=='percent': data['stdin']=sys.stdin.read()
(root/(mode+'.json')).write_text(json.dumps(data))
''')
 user_table = ('SHELL=/bin/sh\nPATH=/usr/bin:/bin\nLAB_TABLE=user\n'
 f'* * * * * /usr/bin/python3 {worker} user\n'
 f'* * * * * /usr/bin/python3 {worker} percent%first%second\n'
 f'* * * * * root /usr/bin/id >{root}/wrong-column.err 2>&1\n')
 subprocess.run(['crontab', '-'], input=user_table, text=True, check=True)
 invalid = subprocess.run(['crontab', '-'], input='* * * * * /bin/true',
 text=True, capture_output=True)
 assert invalid.returncode != 0
 assert subprocess.check_output(['crontab', '-l'], text=True) == user_table
 system_table.write_text('SHELL=/bin/sh\nPATH=/usr/bin:/bin\nLAB_TABLE=system\n'
 f'* * * * * {username} /usr/bin/python3 {worker} system\n')
 system_table.chmod(0o644)
 daemon = subprocess.Popen(['cron', '-f'], env={**os.environ, 'PARENT_ONLY': 'parent-demo'},
 stdout=subprocess.DEVNULL, stderr=subprocess.DEVNULL)
 try:
 deadline = time.monotonic() + 75
 names = ['user.json', 'system.json', 'percent.json', 'wrong-column.err']
 while time.monotonic() < deadline:
 assert daemon.poll() is None
 if all((root/name).exists() and (root/name).stat().st_size for name in names):
 break
 time.sleep(0.2)
 else:
 raise AssertionError('scheduled table outputs were not produced')
 user = json.loads((root/'user.json').read_text())
 system = json.loads((root/'system.json').read_text())
 percent = json.loads((root/'percent.json').read_text())
 wrong = (root/'wrong-column.err').read_text()
 assert user['uid'] == 0 and user['table'] == 'user'
 assert system['uid'] == account.pw_uid and system['table'] == 'system'
 assert all(value['parent_only'] is None for value in (user, system))
 assert all(value['path'] == '/usr/bin:/bin' for value in (user, system))
 assert percent['stdin'] == 'first\nsecond\n'
 assert 'root: not found' in wrong
 print(json.dumps({'user_table': user, 'system_table': system,
 'missing_final_newline_rejected': invalid.returncode,
 'previous_table_preserved': True, 'percent_stdin': percent['stdin'],
 'username_in_user_table_fails': wrong.strip()}), flush=True)
 finally:
 daemon.terminate()
 daemon.communicate(timeout=5)
 daemon = None
finally:
 if daemon is not None:
 daemon.terminate()
 daemon.communicate(timeout=5)
 system_table.unlink(missing_ok=True)
 subprocess.run(['crontab', '-r'], capture_output=True)
 subprocess.run(['userdel', '--remove', username], capture_output=True, check=True)

用户表任务实际以 UID 零执行；系统表任务使用新建账号，本次分配的 UID 为一千。两者分别得到自己的 LAB_TABLE 值和明确配置的 PATH，都没有继承启动守护进程的父环境变量 PARENT_ONLY。包含百分号的记录把 first\nsecond\n 传入标准输入。错误加入用户名的用户记录则输出 root: not found，即使它所在的任务表此前已经成功安装。

程序还尝试用没有末尾换行的新内容替换任务表，该操作以退出码一被拒绝，原表保持不变。全部断言已经在 cron 3.0pl1-162 上通过。额外探测发现，这个软件包即使使用检查选项，也接受了错误的分钟文字，因此这里不会从退出码零推导出所有字段都已经有效；记录的是版本限定的实际观察，而不是猜测其他版本必然相同。

实验验证账号、环境、百分号解析及安装失败后的保留行为，没有测试邮件投递、夏令时处理或实际业务成功。部署真正任务时，应把这些额外要求继续列为可验证条件，并检查最终运行结果，不能以文件存在或安装命令成功替代完成证据。

来源

Debian 12: crontab(5)，用户与系统任务表格式、环境及百分号处理，已核验 2026-09-13。
Debian 12: cron(8)，系统任务文件、所有权和执行环境，已核验 2026-09-13。
Debian 12: crontab(1)，任务表安装、检查选项和末尾换行要求，已核验 2026-09-13。

Cron 按日历重复触发任务

Thu, 30 Sep 2027 00:00:00 +0000

Cron 按日历字段匹配时间，并在匹配时启动命令。它不会天然等待同一个命令的上一次执行结束。如果每分钟触发的任务要运行七十秒，下一分钟就可能再启动一份。因此，触发规则、并发规则和成功完成状态必须分别设计，不能因为写好了一个周期表达式，就认为重复工作的所有行为都已经确定。

把字段理解为日历选择

传统用户 crontab 一行依次包含分钟、小时、月内日期、月份、星期，然后是命令。星号表示该字段的全部取值。分钟位置的 */15 是在每个小时内选择相应分钟值，不是从上次任务结束之后再计时十五分钟。步长如果不能均匀划分字段范围，跨过边界时就可能出现不同长度的间隔，不能把它当作连续经过时长。

Debian/Vixie 格式对于两个日期字段有特殊规则：当月内日期和星期都受到限制时，满足其中一个日期条件就可能运行，而分钟、小时和月份限制仍然必须满足。这不是月份与星期之间的“或”关系。安装简短表达式之前，应列出具有代表性的实际日期核对意图，避免以为“每月某日恰好是周五”却写成两个日期条件各自都能触发。

时区、夏令时变化和停机都会影响日历调度，不同实现对跳过或重复时段的处理并不完全相同。Debian 文档为部分小幅时钟调整和固定时间任务定义了特殊行为，从其他调度器复制结论可能不适用。本实验没有修改时钟，也没有覆盖这些切换情况。日历触发同样不等于持久队列，不能自动保证停机期间错过的每次任务都会补跑。

坏掉的样子

重叠任务可能重复产生副作用、争夺资源或相互覆盖文件。如果要求同一时刻只有一个实例，就要明确实现这一政策。非阻塞建议锁可以让后来的实例记录跳过；阻塞锁则可能留下等待进程。两种选择都不自动提供业务效果恰好一次，也不能修复已经执行了一半的操作。是否允许跳过，应来自任务自己的业务要求。

本地文件锁只协调使用同一相关锁机制的参与者，不会自动串行化无关主机上的工作。网络文件系统的锁语义也需要单独确认。锁必须覆盖实际工作生命周期，跳过结果则应能被观察。如果一个实例永久卡住，后来每次触发都静默丢弃，表面上调度器还在工作，但业务可能早已停止推进，因此还要监控最近成功完成距今多久。

Cron 也并非一律没有日志。Debian 默认通过 syslog 记录任务启动，并提供更细的日志选项。命令输出可能在可用邮件链路存在时被投递，但极简容器经常没有这样的链路。应把启动、完成、失败和跳过结果写到明确目的地。启动记录只能证明任务被派发，不能证明真正的应用工作已经成功完成。

快速验证

使用全新的临时 Debian 12 Docker 容器，以 root 运行，确保没有既有 root 任务表或 cron 进程。通过 apt 安装 python3、cron 和 procps，将下面代码保存为 cron-overlap.py，再执行 python3 cron-overlap.py。需要预留约两分钟，因为程序等待的是实际日历触发，没有用模拟调度器替代 cron，也没有加速或调整宿主时钟。

from pathlib import Path
from tempfile import TemporaryDirectory
import json
import os
import subprocess
import time

assert os.geteuid() == 0 and Path('/.dockerenv').exists(), 'use a disposable root Linux container'
assert subprocess.run(['pgrep', '-x', 'cron'], capture_output=True).returncode == 1
assert subprocess.run(['crontab', '-l'], capture_output=True).returncode != 0

with TemporaryDirectory(prefix='cron-overlap-') as directory:
 root = Path(directory)
 events_path = root / 'events.jsonl'
 stop = root / 'stop'
 worker = root / 'worker.py'
 worker.write_text('''from pathlib import Path
import fcntl,json,os,sys,time
root=Path(__file__).parent
kind=sys.argv[1]
def record(event):
 data=json.dumps({'event':event,'kind':kind,'pid':os.getpid(),'monotonic':time.monotonic()})+'\\n'
 fd=os.open(root/'events.jsonl',os.O_WRONLY|os.O_CREAT|os.O_APPEND,0o600)
 try: os.write(fd,data.encode())
 finally: os.close(fd)
lock=None
if kind=='locked':
 lock=open(root/'job.lock','a')
 try: fcntl.flock(lock,fcntl.LOCK_EX|fcntl.LOCK_NB)
 except BlockingIOError:
 record('skip')
 raise SystemExit(0)
record('start')
try:
 until=time.monotonic()+70
 while time.monotonic()<until and not (root/'stop').exists(): time.sleep(0.1)
finally:
 record('end')
 if lock: lock.close()
''')
 table = ''.join(f'* * * * * /usr/bin/python3 {worker} {kind} >>{root}/worker.log 2>&1\n'
 for kind in ('plain', 'locked'))
 subprocess.run(['crontab', '-'], input=table, text=True, check=True)
 daemon = subprocess.Popen(['cron', '-f'], stdout=subprocess.DEVNULL, stderr=subprocess.DEVNULL)
 def read_events():
 if not events_path.exists():
 return []
 return [json.loads(line) for line in events_path.read_text().splitlines()]
 try:
 deadline = time.monotonic() + 140
 while time.monotonic() < deadline:
 assert daemon.poll() is None, 'cron exited'
 events = read_events()
 plain = [e for e in events if (e['kind'], e['event']) == ('plain', 'start')]
 locked = [e for e in events if (e['kind'], e['event']) == ('locked', 'start')]
 skipped = [e for e in events if (e['kind'], e['event']) == ('locked', 'skip')]
 if len(plain) >= 2 and skipped:
 break
 time.sleep(0.2)
 else:
 raise AssertionError('two real cron ticks were not observed')
 assert len(plain) == 2 and len(locked) == 1 and len(skipped) == 1
 assert plain[1]['monotonic'] - plain[0]['monotonic'] < 70
 assert not any(e['event'] == 'end' and e['pid'] == plain[0]['pid'] for e in events)
 print(json.dumps({'actual_cron_starts': len(plain), 'overlap_observed': True,
 'seconds_between_starts': round(plain[1]['monotonic']-plain[0]['monotonic'], 3),
 'locked_starts': len(locked), 'locked_skips': len(skipped)}), flush=True)
 finally:
 daemon.terminate()
 stop.touch()
 daemon.communicate(timeout=5)
 subprocess.run(['crontab', '-r'], check=True)
 deadline = time.monotonic() + 5
 while time.monotonic() < deadline:
 events = read_events()
 started = {e['pid'] for e in events if e['event'] == 'start'}
 ended = {e['pid'] for e in events if e['event'] == 'end'}
 if started <= ended:
 break
 time.sleep(0.1)
 else:
 raise AssertionError('test workers did not finish')

两条每分钟执行的记录会运行原本持续七十秒的工作进程。plain 分支没有锁；locked 分支使用共享文件和非阻塞独占 flock，未取得锁时记录 skip 并退出。每个事件包含进程标识和单调时间，能够直接区分不同实例，并检查第二次启动发生时第一次是否仍在执行，而不是仅根据配置推测并发。

在 Debian cron 3.0pl1-162 中，普通分支相隔 60.003 秒启动两次，而且第二次启动时第一次尚未结束。加锁分支只真正启动一次，另一次记录跳过。所有断言已经运行成功。清理阶段先停止 cron，通过停止文件通知实验工作结束，移除临时任务表后等待结束记录，不留下测试后台进程。

这个实验验证本机的重叠执行与显式互斥，没有实现持久重试、分布式锁、重启后恢复或业务效果恰好一次。真实任务需要这些能力时，应按当前业务契约选择并验证相应机制，不能认为日历表达式已经隐含提供了全部保障。

来源

Debian 12: crontab(5)，日历字段、步进及两个日期字段的组合，已核验 2026-09-13。
Debian 12: cron(8)，守护进程执行、日志和时钟变化处理，已核验 2026-09-13。
Linux: flock(2)，建议锁及非阻塞获取，已核验 2026-09-13。