在UNIX系统中后台运行任务与定时调度详解

创建可执行脚本

在UNIX/Linux环境中，我们经常需要将Python代码封装成可执行的脚本。让我们以一个获取天气信息的脚本为例：

1. 首先创建一个名为get_weather.py的文件
2. 添加以下内容：

#!/usr/bin/python3
import requests

# 获取当前位置信息
freegeoip_url = 'http://freegeoip.net/json/'
resp = requests.get(freegeoip_url)
data = resp.json()
lon = data["longitude"]
lat = data["latitude"]

# 获取天气信息
openweathermap_url = "http://api.openweathermap.org/data/2.5/weather"
parameters = {
    'lat'   : str(lat),
    'lon'   : str(lon),
    'units' : 'imperial',
    'mode'  : 'json',
    'appid' : 'ffb7b9808e07c9135bdcc7d1e867253d'
}
resp = requests.get(openweathermap_url, params=parameters)
data = resp.json()
print("Location:", data['name'])
print("Weather:", data['weather'][0]['description'])
print("Temperature:", data['main']['temp'])

3. 通过python3 get_weather.py命令执行脚本

注意：第一行的#!/usr/bin/python3称为shebang，它告诉系统使用哪个解释器来执行脚本。这使得脚本可以直接执行而不需要显式调用Python解释器。

脚本改进练习

1. 格式化输出：修改脚本，使位置、天气和温度以制表符分隔的列形式输出
2. 持续运行：添加头部信息，将代码放入无限循环(while True:)，并使用time.sleep()添加几秒的延迟
3. 输出重定向：将输出写入文件而非屏幕

后台任务管理

基础后台运行

在命令末尾添加&符号可以让任务在后台运行：

python3 get_weather.py &

这种方式下，任务会在后台运行，但会在终端会话结束时终止。

持久化后台运行

使用nohup命令可以让任务在终端关闭后继续运行：

nohup python3 get_weather.py &

输出重定向

将脚本输出保存到文件：

nohup python3 get_weather.py > weather.txt &

这会将所有输出重定向到weather.txt文件而不是显示在屏幕上。

定时任务调度(cron)

相比于让脚本持续运行并休眠，使用cron定时执行更为高效。

编辑crontab

使用以下命令编辑cron表：

sudo crontab -e

crontab格式

cron任务的基本格式为：

分钟 小时 日 月 周几 命令

其中：

• 分钟(0-59)
• 小时(0-23, 0=午夜)
• 日(1-31)
• 月(1-12)
• 周几(0-6, 0=周日)

实用示例

1. 每周一早上5点运行：

0 5 * * 1 /usr/bin/python3 /home/ubuntu/get_temperature.py

2. 每天4:01am运行：

01 04 * * * /usr/bin/python3 /home/ubuntu/get_temperature.py

3. 复杂时间设置：

01,31 04,05 1-15 1,6 * /usr/bin/python3 /home/ubuntu/get_temperature.py

这表示在1月和6月的1-15日，4:01am、4:31am、5:01am和5:31am执行任务。

最佳实践：建议使用完整路径指定命令和脚本位置，避免因环境变量问题导致执行失败。

实践练习

1. 定时记录纽约温度：设置每分钟运行的cron任务，将温度数据追加到/home/ubuntu/nyc-temperatures.txt
2. 追踪国际空间站位置：使用http://api.open-notify.org/iss-now.json API记录ISS位置随时间的变化

通过掌握这些技术，你可以有效地管理后台任务和定时作业，这对于数据采集、系统监控等场景特别有用。