Linux 计划任务 + 进程调度 + 文件系统

Linux 计划任务 + 进程调度 + 文件系统

本文详细讲解 linux 的 周期性计划任务、进程调度与优先级管理、文件系统与磁盘管理，兼顾操作命令+底层原理+易错排错，帮助建立完整的知识体系。

文章目录

• Linux 计划任务 + 进程调度 + 文件系统
• • 第一章 Linux 周期性计划任务
  • • 1.1 计划任务概述与 cron 整体架构
    • • 什么是周期性计划任务
      • cron 三大组成部分
    • 1.2 用户级计划任务：crontab
    • • 1.2.1 时间格式详解
      • • 时间字段的通用语法
        • 示例对照
      • 1.2.2 常用命令与参数
      • 1.2.3 环境变量与特殊符号
      • • 环境变量问题（新手第一大坑）
        • `%` 特殊符号
      • 1.2.4 任务输出与日志排错
      • • 为什么 cron 日志里看不到报错
        • 查看报错的两个途径
    • 1.3 系统级计划任务
    • • 1.3.1 /etc/crontab 与 /etc/cron.d/
      • • 两者的区别
        • 语法差异
      • 1.3.2 anacron：保证执行的延时任务
      • • 为什么需要 anacron
        • 工作原理
        • /etc/anacrontab 配置格式
      • 1.3.3 系统周期目录
    • 1.4 计划任务常见排错思路
  • 第二章 Linux 进程调度与优先级管理
  • • 2.1 进程调度基本原理
    • • 为什么需要进程调度
      • 两个核心概念
    • 2.2 调度器分类与策略
    • • 2.2.1 实时调度器
      • 2.2.2 非实时调度器
      • 2.2.3 实时进程的 CPU 时间限制
    • 2.3 非实时进程优先级：nice 值
    • • 2.3.1 nice 值的含义与范围
      • 2.3.2 nice：启动时指定优先级
      • • 权限限制
      • 2.3.3 renice：运行中修改优先级
      • • 权限限制
      • 2.3.4 继承特性
    • 2.4 实时调度管理：chrt 命令
    • 2.5 优先级体系总结
  • 第三章 Linux 文件系统与磁盘管理
  • • 3.1 块设备与磁盘分区
    • • 3.1.1 块设备概念与命名规则
      • 3.1.2 磁盘分区的意义
    • 3.2 文件系统基础
    • • 3.2.1 什么是文件系统
      • 3.2.2 主流文件系统对比
    • 3.3 磁盘与文件系统查看工具
    • • 3.3.1 lsblk：查看块设备层级结构
      • 3.3.2 df：查看文件系统空间使用率
      • 3.3.3 du：查看目录/文件实际占用空间
      • 3.3.4 df 和 du 结果不一致的经典原因
    • 3.4 挂载与卸载
    • • 3.4.1 挂载的本质
      • 3.4.2 mount 命令与常用选项
      • 3.4.3 挂载遮蔽现象
      • 3.4.4 umount 卸载与 busy 问题处理
      • • 常见报错：device is busy（设备正忙）
      • 3.4.5 特殊文件系统挂载案例
      • • 挂载 NTFS 格式 U盘
        • 挂载 exFAT 格式 U盘
        • 挂载 ISO 镜像文件
    • 3.5 文件查找工具
    • • 3.5.1 locate：数据库快速查找
      • 3.5.2 find：实时精准查找
      • • 常用匹配条件
        • 常用动作
      • 3.5.3 实战：查找系统大文件
    • 补充：LVM 逻辑卷管理（扩展知识）

第一章 Linux 周期性计划任务

1.1 计划任务概述与 cron 整体架构

什么是周期性计划任务

按照预设的时间规则，自动、重复执行指定命令或脚本的机制，类似 Windows 的「任务计划程序」。常用于日志切割、数据备份、定时巡检、系统清理等自动化场景。

cron 三大组成部分

Linux 的计划任务由 cron 体系实现，包含三层结构：

💡 核心区分：

• 用户级任务：每个用户自己管理，互不干扰，存在 /var/spool/cron/用户名 文件中。
• 系统级任务：管理员配置，用于系统全局维护，存放在 /etc/crontab 和 /etc/cron.d/ 目录下。

1.2 用户级计划任务：crontab

1.2.1 时间格式详解

每条任务固定由 5个时间字段 + 1个命令字段 组成，顺序严格固定：

分钟 小时 几号 月份 星期几 要执行的命令

时间字段的通用语法

⚠️ 重要易错点： 「几号」和「星期几」是逻辑或的关系，只要满足其中一个条件就会触发，而不是同时满足。 例如：0 12 15 * 3 不是「每月15号且周三才执行」，而是「每月15号 + 每周三」都会执行。

示例对照

# 每天凌晨2点30分执行备份脚本
30 2 * * * /usr/local/bin/backup.sh

# 工作日（周一到周五）上午9点整执行打卡脚本
0 9 * * 1-5 /usr/local/bin/checkin.sh

# 7月份每周五，9点到16点之间每5分钟执行一次
*/5 9-16 * Jul 5 echo "Time check"

# 每隔2天的晚上11点58分执行日报脚本
58 23 */2 * * /usr/local/bin/daily_report.sh

1.2.2 常用命令与参数

💡 新手建议： 不要用 crontab -r，想删除单条任务直接 crontab -e 进去注释或删除对应行即可，避免误删全部任务。

1.2.3 环境变量与特殊符号

环境变量问题（新手第一大坑）

crontab 执行任务时，不会加载用户终端的完整环境变量，默认只有极简的 PATH，非常容易出现「终端手动跑没问题，cron 执行就报错找不到命令」。

解决方法：

PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin

% 特殊符号

crontab 的命令中，% 有特殊含义：代表换行，% 后面的内容会作为命令的标准输入。 如果想表示普通的百分号，必须转义写成 \\%。

1.2.4 任务输出与日志排错

如果任务的命令没有手动重定向输出，那么所有的标准输出和错误输出，都会通过系统内部邮件发送给任务所属用户，而不会打印在终端。

为什么 cron 日志里看不到报错

/var/log/cron 只记录「调度动作本身」（什么时候触发了哪条命令），不记录命令的执行结果和报错。

查看报错的两个途径

*/5 * * * * /usr/local/bin/backup.sh >> /var/log/backup.log 2>&1

`>>` 追加正常输出，`2>&1` 把错误输出也合并到同一个日志。

1.3 系统级计划任务

1.3.1 /etc/crontab 与 /etc/cron.d/

两者的区别

• /etc/crontab：系统主配置文件，不建议直接修改，系统更新 cron 包时可能会覆盖。
• /etc/cron.d/：系统任务的标准存放目录，自定义任务在这里新建文件，不会被系统更新覆盖，软件包也会把自己的计划任务放到这里。

语法差异

系统级任务比用户级任务多一个用户字段，指定用哪个用户身份执行命令：

分钟 小时 几号 月份 星期几 执行用户 命令

示例：

# 每小时第1分钟，以root身份执行/etc/cron.hourly下的所有脚本
01 * * * * root run-parts /etc/cron.hourly

1.3.2 anacron：保证执行的延时任务

为什么需要 anacron

普通 cron 是严格按时触发，如果机器关机错过了时间，任务就直接跳过了。anacron 就是为了解决这个问题：它保证任务一定会被执行，只是时间可能延迟。

工作原理

anacron 记录任务上次执行的时间，开机后检查如果超过周期没执行，就会等待指定延迟后补执行。 适合笔记本、不24小时开机的服务器，保证每日/每周/每月的维护任务不会因为关机漏掉。

/etc/anacrontab 配置格式

每行四个字段：

周期(天) 延迟(分钟) 任务标识 执行命令

示例：

# 每天的任务，开机延迟5分钟执行，任务标识cron.daily
1 5 cron.daily nice run-parts /etc/cron.daily
# 每周的任务，开机延迟25分钟执行
7 25 cron.weekly nice run-parts /etc/cron.weekly
# 每月的任务，开机延迟45分钟执行
@monthly 45 cron.monthly nice run-parts /etc/cron.monthly

1.3.3 系统周期目录

系统预置了四个任务目录，对应不同执行频率：

• /etc/cron.hourly：每小时执行一次里面的所有脚本
• /etc/cron.daily：每天执行一次
• /etc/cron.weekly：每周执行一次
• /etc/cron.monthly：每月执行一次

由 run-parts 工具负责执行目录下的所有脚本，要求脚本必须有可执行权限，且文件名不能包含特殊字符。

💡 小技巧： 想加一个每天执行的系统任务，直接把写好的脚本加执行权限丢进 /etc/cron.daily 即可，不用手动写 crontab 配置。

1.4 计划任务常见排错思路

任务不执行时，按以下顺序排查：

• 没触发：检查时间格式、crond服务是否运行。
  • 已触发：说明是命令执行问题，继续往下查。

第二章 Linux 进程调度与优先级管理

2.1 进程调度基本原理

为什么需要进程调度

系统中的进程/线程数量，远多于 CPU 核心数量。Linux 通过分时复用的方式，让多个进程轮流使用 CPU，宏观上看起来像是「同时运行」。

进程调度器就是内核的「调度总管」，负责决定：

• 哪个进程接下来获得 CPU
• 每个进程能使用多久 CPU
• 优先级高的进程优先获得更多 CPU 时间

两个核心概念

• 时间片：每个进程一次能占用 CPU 的时长，通常 10-20ms。时间片用完就切换给下一个进程。
• 优先级：进程获得 CPU 能力的等级。高优先级进程能获得更多 CPU 时间，低优先级进程在 CPU 繁忙时让步。

2.2 调度器分类与策略

Linux 调度器分为两大类：实时调度器 和 非实时调度器，实时调度器的所有进程，优先级永远高于非实时进程。

2.2.1 实时调度器

用于对响应速度要求极高的场景，比如工业控制、音视频处理。

实时优先级范围：1-99，数值越大优先级越高。

2.2.2 非实时调度器

系统中绝大多数普通进程使用的调度器。

2.2.3 实时进程的 CPU 时间限制

如果实时进程一直占满 CPU，系统其他普通进程（包括 SSH）都会卡死。Linux 通过两个 sysctl 参数做保护：

• kernel.sched_rt_period_us：调度周期，默认 1000000 微秒（1秒）
• kernel.sched_rt_runtime_us：实时进程在一个周期内最多能使用的 CPU 时间，默认 950000 微秒（0.95秒）

也就是说，每秒至少预留 0.05 秒给非实时进程，保证系统基本响应。

2.3 非实时进程优先级：nice 值

2.3.1 nice 值的含义与范围

nice 值是针对非实时进程的相对优先级，范围 -20 ~ 19。

⚠️ 最容易记反的点：

• nice 值越高，优先级越低，进程越「谦让」，获得 CPU 能力越弱
• nice 值越低，优先级越高，进程越「强势」，获得 CPU 能力越强
• 默认值为 0

只有当 CPU 资源紧张时，nice 值的差异才会体现；CPU 空闲时，所有进程都能跑满。

2.3.2 nice：启动时指定优先级

在启动程序时直接指定 nice 值：

# 默认不加参数，nice 值加10（即优先级为10）
nice md5sum /dev/zero &

# 手动指定 nice 值
nice -n -5 md5sum /dev/zero &

权限限制

• 普通用户：只能设置正数的 nice 值（降低自己进程的优先级），不能设置负数。
• root 用户：可以设置 -20 ~ 19 任意值。

2.3.3 renice：运行中修改优先级

修改已经在运行的进程的 nice 值：

# 把PID为1234的进程nice值改为5
renice -n 5 1234

# 按用户批量修改所有进程的优先级
renice -n 10 -u hero

权限限制

• 普通用户：只能调高自己进程的 nice 值（降低优先级），不能调低。
• root 用户：可以任意修改所有进程的 nice 值。

2.3.4 继承特性

子进程会继承父进程的 nice 值。比如在 bash 里启动的程序，nice 值和当前 bash 一致，默认都是 0。

2.4 实时调度管理：chrt 命令

chrt 用来查看和修改进程的调度策略与实时优先级，注意：它不能调整 nice 值，nice 和 chrt 是两套独立的体系。

# 查看系统支持的调度策略和优先级范围
chrt -m

# 以RR调度、优先级5启动程序
chrt -r 5 md5sum /dev/zero &

# 修改运行中进程的调度策略为FIFO，优先级10
chrt -f –pid 10 1234

# 把进程改回普通非实时调度
chrt -o –pid 0 1234

2.5 优先级体系总结

优先级从高到低：
实时进程（优先级1-99） > 非实时进程（nice -20 ~ 19）

• 优先级最低的实时进程，也比优先级最高的非实时进程优先级高。
• nice 只在非实时进程内部有相对意义，和实时进程不在一个维度。

第三章 Linux 文件系统与磁盘管理

3.1 块设备与磁盘分区

3.1.1 块设备概念与命名规则

Linux 中所有存储设备都以「块设备文件」的形式存在于 /dev 目录下，由系统自动创建。

不同接口的设备命名不同：

分区命名：在设备名后面加数字，比如 sda 的第一个分区是 sda1，第二个是 sda2。

3.1.2 磁盘分区的意义

分区就是把一块物理磁盘，逻辑上划分成多个独立的存储区域。

为什么要分区，而不是整块盘直接用？

💡 补充：分区表不是必须的 Linux 支持直接在整块磁盘上创建文件系统（不分区），但不符合规范，兼容性差，生产环境永远先分区再使用。

3.2 文件系统基础

3.2.1 什么是文件系统

磁盘本身只是一堆可以读写的扇区，只能存 0 和 1，它不知道什么是文件、目录、文件名。 文件系统就是一套「磁盘数据组织规则」，负责管理：

• 文件怎么拆分存储到扇区
• 怎么索引文件的位置（inode机制）
• 空闲空间怎么分配和回收
• 异常断电后怎么恢复数据

「格式化」的本质，就是在分区里写入这套文件系统的管理结构（超级块、inode表、数据区等）。

3.2.2 主流文件系统对比

💡 跨平台兼容性： Windows 默认不认 XFS/ext4；Linux 默认不认 NTFS/exFAT，需要安装额外驱动。 只有 FAT32/exFAT 是全平台通用的移动存储格式。

3.3 磁盘与文件系统查看工具

3.3.1 lsblk：查看块设备层级结构

作用：以树状结构展示所有块设备的层级关系、大小、类型、挂载点。

lsblk

输出字段说明：

• NAME：设备/分区名称
• SIZE：容量大小
• TYPE：类型（disk磁盘/part分区/lvm逻辑卷/rom光驱）
• MOUNTPOINT：挂载点

最适合用来快速看清磁盘、分区、LVM逻辑卷的层级关系。

3.3.2 df：查看文件系统空间使用率

作用：查看所有已挂载文件系统的总容量、已用空间、剩余空间、使用率。

常用参数：

• -h：人性化显示单位（GB/MB），按1024进制
• -H：按1000进制显示
• -T：额外显示文件系统类型

# 查看所有挂载点，带类型和人性化单位
df -hT

# 只看根分区
df -h /

3.3.3 du：查看目录/文件实际占用空间

作用：统计目录或文件实际占用的磁盘空间大小。

常用参数：

• -s：只统计总大小，不列出子目录
• -h：人性化显示单位

# 查看/boot目录总大小
du -sh /boot

# 查看/etc下每个子目录大小，按大小排序
du -sk /etc/* | sort -n

3.3.4 df 和 du 结果不一致的经典原因

经常出现 df 显示已用很多，但 du 统计文件加起来没那么大，核心原因： 已删除但仍被进程打开的文件：

• 文件被删除后，目录里看不到了，du 不统计。
• 但进程还占用着文件句柄，磁盘空间没有释放，df 仍然统计。

解决方法：找到并重启占用文件的进程，空间就会释放。

# 查找已删除但被占用的文件
lsof | grep deleted

3.4 挂载与卸载

3.4.1 挂载的本质

Linux 的文件系统是一棵从 / 开始的目录树。要使用一个磁盘分区的文件系统，必须把它「挂接」到目录树的某个空目录上，这个目录就叫挂载点。

• 挂载前：挂载点只是根文件系统里一个普通的空目录。
• 挂载后：访问挂载点目录，实际访问的就是磁盘分区里的内容。

3.4.2 mount 命令与常用选项

mount [选项] 设备路径 挂载点目录

常用选项（-o 参数）：

• ro：只读挂载
• rw：读写挂载（默认）
• noexec：禁止在该分区执行二进制程序
• remount：重新挂载，常用于修改挂载选项而不卸载

# 只读挂载
mount -o ro /dev/sdb1 /data

# 重新挂载为读写
mount -o remount,rw /data

除了设备路径，也可以用 UUID 挂载，更稳定（设备名可能变，UUID 唯一）：

mount UUID="xxxx-xxxx" /data

3.4.3 挂载遮蔽现象

同一个挂载点可以挂载多个设备，但后挂载的会遮蔽先挂载的。

• 访问挂载点时，只能看到最上层设备的内容。
• 下层设备的数据不会丢失，卸载上层后会重新显露。
• 写入的数据只会进入当前最上层的设备。

卸载后挂载点目录回归普通目录，此时写入文件会落到父分区（通常是根分区），和外接设备无关。

3.4.4 umount 卸载与 busy 问题处理

# 两种写法都可以
umount 设备路径
umount 挂载点

常见报错：device is busy（设备正忙）

原因：有进程正在使用这个挂载点里的文件/目录，最常见的就是当前终端在挂载点目录里。

排查与解决：

lsof 挂载点路径
fuser -m 挂载点路径

3.4.5 特殊文件系统挂载案例

挂载 NTFS 格式 U盘

Linux 默认不识别 NTFS，需要安装驱动：

yum install -y ntfs-3g
mount.ntfs /dev/sdb1 /mnt

挂载 exFAT 格式 U盘

# 安装fuse-exfat驱动后挂载
mount.exfat /dev/sdb1 /mnt

挂载 ISO 镜像文件

mount -o loop 镜像文件.iso /mnt

loop 设备用来把文件模拟成块设备挂载。

3.5 文件查找工具

3.5.1 locate：数据库快速查找

原理：系统维护一个文件路径数据库（mlocate.db），查找时直接查数据库，速度极快，但不是实时的。

使用前准备：

yum install -y mlocate
updatedb # 更新数据库，新增文件需要更新才能查到

常用参数：

• -i：忽略大小写
• -b：只匹配文件名，不匹配路径
• -c：只返回匹配数量

# 查找所有叫passwd的文件
locate passwd

# 忽略大小写查找
locate -i PASSWD

特点：快、适合找已知文件名；缺点：不实时、找不到刚创建的文件。

3.5.2 find：实时精准查找

原理：实时遍历指定目录下的所有文件，按条件匹配，功能强大但速度慢。

find 查找路径 匹配条件 动作

常用匹配条件

# 精确匹配文件名
find /etc -name passwd

# 模糊匹配，忽略大小写
find /etc -iname '*passwd*'

• f：普通文件
  • d：目录
  • l：软链接

  # 查找/etc下名字叫passwd的目录
  find /etc -name passwd -type d

• +10M：大于10MB
• -10M：小于10MB
• 10M：等于10MB（近似取整）

# 查找系统中大于100MB的文件
find / -size +100M

• -mmin -10：10分钟内修改过
  • -mtime +7：7天前修改过
  • -newer 文件：比指定文件更新

# 查找系统中所有suid权限的文件
find / -perm -4000

• 逻辑与：默认，两个条件都满足
  • 逻辑或：-o
  • 逻辑非：!

  # 查找不属于任何用户或任何组的文件
  find / -nouser -o -nogroup

常用动作

• -ls：找到后显示详细信息
• -delete：找到后直接删除
• -exec 命令 {} \\;：找到后对文件执行命令，{}代表找到的文件

# 找到所有.txt文件并复制到/tmp
find . -name "*.txt" -exec cp {} /tmp \\;

3.5.3 实战：查找系统大文件

方法一：du 逐层排查

# 从根目录开始，逐层定位大目录
du -sk /* | sort -n
du -sk /usr/* | sort -n
du -sk /usr/share/* | sort -n

方法二：find 直接查找

# 查找根目录下大于1GB的文件
find / -size +1G 2>/dev/null

补充：LVM 逻辑卷管理（扩展知识）

普通物理分区划分后大小固定，调整困难。LVM（逻辑卷管理器）在物理磁盘和文件系统之间加了一层抽象，实现空间的灵活管理。

三层架构：

核心优势：在线动态扩容缩容、跨磁盘合并空间、快照备份，是服务器磁盘管理的标准方案。