如何在 Docker 中运行 Cron？

前几天刚刚在新的平台部署了博客系统，目前使用还比较顺利，不过因为使用了 cloudflare 服务，国内访问速度有点感人。使用的过程中突然想到数据备份的问题，因为博客系统目前核心数据是 Markdown 文档，这些会实时上传到 github，并不太担心，除此之外博客的点赞数据以及其它的动态数据却是个问题，万一哪天平台的云盘坏掉了，我这个免费撸羊毛的用户可能都没地方说理去，再加上我准备接下来添加评论之类的功能，可能对数据库的依赖逐级递增，所以数据库备份这个问题还是要提上进程的。

我想到了一个最简单的方案，就是直接将数据库上传到 github，以后数据大了，可以上传到 Google 云盘之类的地方，问题不大。理论上上传到这些地方应该一个简单的脚本就搞定了，因此我脑海中的第一个想法就是创建一个定时任务，每隔 6 个小时就上传一次。目前 fly.io 并没有提供类似的服务，所以需要专门创建一个镜象来执行此类任务。

Ofelia 是一个不错的选择，但是我怀疑部署的时候 fly.io 平台是否支持某些参数，我的要求很简单，理论上直接使用 cron 定时运行脚本即可，因此我的想法是直接封装一个专门运行 cron 的镜象，然后部署到云主机即可，但是没想到 cron 在 Docker 中运行会遇到很多问题，查了很多资料，下面是我的一些总结，供大家参考。

cron 是什么？

工具型软件 cron 是一款类 Unix 的操作系统下的基于时间的任务管理系统。用户们可以通过 cron 在固定时间、日期、间隔下，运行定期任务（可以是命令和脚本）。cron常用于运维和管理，但也可用于其他地方，如：定期下载文件和邮件。cron 该词来源于希腊语 chronos（χρόνος），原意是时间。

通常，任务时间表（crontab）文件储存的指令被 crond 守护进程激活，守护进程在后台运行，并每一分钟检查是否有定期的作业需要执行。这类作业一般称为 cron jobs。

上面是维基百科中关于 Cron 的描述，本质上就是支持定时运行某些命令的程序。cron 的 API 接口以及被标准化了，但是该标准有很多不同的实现（dcron、cronie、fcron 以及 vixie-cron 等）。除此之外，有些功能 cron 需要和 anachron 配合使用，例如非 7 x 24 开机的机器，如果关机状态下 cron 是无法运行的，即使等机器开机之后在此期间需要执行的任务请求也会被忽略。而 anachron 程序可以弥补这个潜在的问题。

总而言之，cron 的实现有很多种，它们的功能差异化较大，有些 cron 已经内置了 anachron 的功能，而有些并没有。因此对于不同的版本，cron 的使用方式可能略有不同，特别是在 Docker 环境下。

在不同版本的 Linux 中，Cron 的安装方式也越有差异：

Debian/Ununtu：apt-get update && apt-get install -y cron && cron。
Centos：yum install -y cronie && crond -V。
Alpine：已经预装，可以使用 which crond 查看。

配置文件

crontab 是 cron table 的简称，是 cron 程序的配置文件。cron 支持在多用户环境下运行，配置文件可能存在几个地方，不同的 Linux 版本可能存在一定的差异：

/var/spool/cron/crontabs 目录下对应不同用户的配置文件，该文件一般是由 crontab 命令创建，不建议手动修改。
/etc/cron.d 目录下是为了更精确的控制，在编辑的时候需要注意权限。
/etc/crontab 是系统级的配置文件。

对于 Docker 容器来说，多用户的作用不大，只需要专注全局的配置文件：/etc/crontab 即可。

下面的配置命令可以每分钟运行一次 date 命令：

# Example of job definition:
# .---------------- minute (0 - 59)
# |  .------------- hour (0 - 23)
# |  |  .---------- day of month (1 - 31)
# |  |  |  .------- month (1 - 12) OR jan,feb,mar,apr ...
# |  |  |  |  .---- day of week (0 - 6) (Sunday=0 or 7) OR sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat
# |  |  |  |  |
# *  *  *  *  * user-name command to be executed

* * * * * root date

前台执行

现在我们已经有了一个 cron 配置文件，正常情况下，cron 被作为守护进程来启动，一般由 service 服务来管理这些后台进程。但是在 Docker 内部，默认只能启动一个程序（其实可以运行 systemd，是另一种解决方案），所以 cron 应该在前台运行。大多数的 cron 程序都支持这一点。

Debian/Ubuntu：cron -f。
Alpine：cron -f。
Centos：crond -n。

环境变量

前面已经提到过，cron 被设计支持多用户，所以 cron 守护进程无法对运行环境做出统一的行为。cron 为此强制每个任务从自定义环境中运行（通常是 /etc/environment 文件）。所以如果你在 cron 运行脚本，可能会导致无法读取到某些环境变量的问题。除此之外，cron 默认的 shell 是 sh，而非 bash。

当在 Docker 中运行 cron 时，环境变量就会非常重要，因为 Docker 最常用的配置方式就是使用环境变量，因此必须确保容器内的环境变量可以传入到 cron 的子进程中。较为合适的方式是使用 Docker 中的 entrypoint 参数，在前台 cron 程序运行之前导入需要的环境变量。

下面是 /entrypoint.sh 的大致代码：

entrypoint.sh

#!/bin/sh

env >> /etc/environment

# start cron in the foreground (replacing the current process)
exec "cron -f"

Centos 系统中 cronie 并不是从 /etc/environment 中读取环境变量的。你需要在脚本运行之前手动获取，例如：
* * * * * root . /etc/environment; date
如果 crontab 配置中存在多个任务，你可以改变默认的 shell，并加载指定的环境变量：
SHELL=/bin/bash
BASH_ENV=/etc/environment

* * * * * root echo "${CUSTOM_ENV_VAR}"

STDOUT/STDERR

如果你运行第二小节中的例子，可能会发现终端上没有显示 date 命令的输出信息，这是因为即使 cron 运行在前台，其子进程（任务进程）的输出也被重定向到日志文件（一般在 /var/log/cron 中）。这个在主机运行的时候没有什么问题，但是在 Docker 中运行显然不是最佳方案，因为你无法在 Docker 日志中直接查看 cron 的输出。

解决这个问题的方法有很多，stackoverflow 上有一个方案，直接在 Dockerfile 中输出 cron 日志：

# Run the command on container startup
CMD cron && tail -f /var/log/cron.log

我更偏向于文章中另一种，直接将日志重定向：

# >/proc/1/fd/1 redirects STDOUT from the `date` command to PID1's STDOUT
# 2>/proc/1/fd/2 redirects STDERR from the `date` command to PID1's STDERR

* * * * * root date >/proc/1/fd/1 2>/proc/1/fd/2

因为 Docker 内部 cron 进程号为 1，因此你可以在 Docker 日志中看到所有 cron 进程的输出信息。

Alpine 中无需这样做，只需要直接运行：crond -f -l 2 。

Kill

在测试的时候，你可能会发现运行 cron 的容器很难被关掉，普通的容器直接使用 Ctrl + C 或 docker stop 就可以关停，但是 cron 容器你可能必须使用 docker kill 才可以。

这是因为 cron 在前台运行的时候好像并不能及时正确的处理 SIGINT 信号。目前还没有特别好的简易方案，先忍忍吧！

Centos 中可以正常功能，cronie 程序可以很好的处理前台的 SIGTERM 信号。

代码

下面是最后整合的代码：

FROM ubuntu

RUN apt-get update \
    && DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get -y --no-install-recommends install -y cron \
    # Remove package lists for smaller image sizes
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/* \
    && which cron \
    && rm -rf /etc/cron.*/*

COPY entrypoint.sh /entrypoint.sh

ENTRYPOINT ["/entrypoint.sh"]

# https://manpages.ubuntu.com/manpages/trusty/man8/cron.8.html
# -f | Stay in foreground mode, don't daemonize.
# -L loglevel | Tell  cron  what to log about jobs (errors are logged regardless of this value) as the sum of the following values:
CMD ["cron","-f", "-L", "2"]

下面是镜像编译和运行命令：

docker build -t cron .
docker run --rm --name cron -e CUSTOM_ENV_VAR=foobar -v `pwd`/crontab:/etc/crontab cron

你可以看到下面的输出：

foobar
Wed Jun 15 07:46:01 UTC 2022

总结

条件允许的情况下，还是用 Ofelia 吧！🤣