Use Systemd Timers Instead of Cron Jobs

某次逛论坛，发现使用Systemd管理的Linux发行版，应该使用Systemd Timers管理定时任务，并替代原来的Cron Jobs。

1. Systemd Units

Systemd Units（单元），是System的最小功能单位。其按功能划分为12种类型，例如target、service、timer等。“单元”之间互相依赖和调用，组成Systemd这个任务管理系统。

System Units存放路径：

/usr/lib/systemd/system，系统默认的单元文件
/etc/systemd/system，用户安装的软件的单元文件

注意：

Debian 12中，/usr/lib映射到/lib，所以/lib/systemd/system与/usr/lib/systemd/system的文件相同。
Systemd读取Unit文件时，先读/usr/lib/systemd/system，再读/etc/systemd/system。所以修改原来的Unit文件，或者自定义的Unit文件，建议放在/etc/systemd/system。
编辑Unit文件，建议使用命令systemctl edit --full xxx.service，保存后会自动reload。

配置Systemd定时器时，需要创建两个Unit：

xxx.service，service类型，用于配置需要执行的任务。如果该任务已配置，则不用创建此文件。
xxx.timer，timer类型，对xxx.service执行定时触发。

2. 创建Systemd Service

对于Cron Job，会把定时执行的脚本或命令，与定时配置写在一起。配置是简单直接，但是不好管理。Systemd需要把定时执行的任务，配置为oneshot的Service。

例如创建文件/etc/systemd/system/sample-job.service：

[Unit]
Description=sample job

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/bin/bash /path/to/sample-job.sh

[Install]
WantedBy=multi-user.target

注意：

Type=oneshot，表示只运行一次，不用长期运行。
WantedBy，配置了多用户命令状态时，才能执行。

3. 创建Systemd Timer

一般可分为指定“时间点”和“时间间隔”两种触发方式。详见：systemd.timer

指定时间点，只需配置触发的一个或多个时间点。
- OnCalendar=，设置日期时间触发。
指定时间间隔，需要配置第一次触发和往后的周期触发。
- OnBootSec=，机器启动后多久触发。在容器中，对于系统管理器实例，这被映射到OnStartupSec=，使两者等效。
- OnStartupSec=，服务管理器首次启动后多久触发。类似于OnBootSec=。它主要适用于在每个用户服务管理器中运行的单元，因为用户服务管理器通常只在首次登录时启动，而不是在启动过程中启动。
- OnActiveSec=，定时器单元本身被激活后多久触发。
- OnUnitActiveSec=，在Unit=的上次激活后多久触发。可实现服务多久执行一次。
- OnUnitInactiveSec=，在Unit=的上次停用后多久触发。可实现服务完成后隔多久才会再次执行。

指定“时间点”的简单示例，例如创建文件/etc/systemd/system/sample-job.timer：

[Unit]
Description=Auto run sample job

[Timer]
OnCalendar=Mon,Thu *-*-* 01:23:49
Unit=sample-job.service

[Install]
WantedBy=multi-user.target

注意：

Unit，配置对应的Service。
OnCalendar，按配置的时间点(例如指定日期时间)运行。格式是DOW yyyy-MM-dd HH:mm:ss，其中DOW可以是Mon,Fri（周一和周五这2天）或者Mon..Fri（周一到周五这5天）
- 详细参考：https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/latest/systemd.time.html#Calendar%20Events

4. 管理与维护

4.1. 管理命令

# 启动定时器
sudo systemctl start sample-job.timer
# 停止定时器
sudo systemctl stop sample-job.timer
# 查看定时器状态
systemctl status sample-job.timer
# 列出正在运行的定时器
systemctl list-timers
# 设置开机启动
sudo systemctl enable sample-job.timer
# 取消开启启动
sudo systemctl disable sample-job.timer

4.2. 触发问题

对于指点“时间间隔”，记得配置第一次触发，比如开机后多久触发，然后才能周期性触发。

对于指定“时间点”，当前时间满足配置的时间条件则触发，但是要注意错过触发后的“catch up”处理。例如原来设置“10:00:00”触发，在“09:55:00”停止并改为“11:00:00”触发，在“10:10:00”启用。此时检测到上次错过触发，就会在启动后立刻触发。

关于OnCalendar=的“catch up”的解决方案：

[Timer]下添加配置Persistent=true，把上次的触发时间持久化。
- 该设置生效后，会在/var/lib/systemd/timers下创建定时器对应的上次触发时间文件。例如定时器sample-job.timer对应stamp-sample-job.timer。
- 定时器触发后，会把触发时间记录为该文件的修改时间。
配置了OnCalendar=的定时器，修改了“时间点”，在启用前，先更新对应的上次触发时间文件的修改时间。
- 例如sudo touch /var/lib/systemd/timers/stamp-sample-job.timer
启用修改过的定时器后，该定时器会检测到最近已触发过，不会执行“catch up”。

注意，如果需要限制指定服务的触发次数，比如一天只能触发一次，最好不要依赖定时器，而是业务代码自己处理。例如触发后自己记录一下运行时间，再次触发后检查上次运行时间，并决定是否运行。

4.3. 手工触发

与其它业务集成时，需要根据不同的事件进行触发，但这不是定时器的作用。手工触发时，应该是直接运行对应的service。

Systemd运行service需要root权限。需要避开root权限，可以使用path触发。创建与service同名的path文件，配置其监控指定文件的变化（包括修改时间），触发对应service。

在/etc/systemd/system创建对应的path文件，例如/etc/systemd/system/sample-job.path，内容如下：

[Unit]
Description=Watch to run sample job

[Path]
# 监控指定文件的变化
PathChanged=/run/watch-sample-job
# 监控指定路径的变化，例如该路径下新增了文件
#PathChanged=/path/to/watch/%f

[Install]
WantedBy=multi-user.target

/run/watch-sample-job配置任何用户可修改。需要触发时，执行touch /run/watch-sample-job即可。