Como substituir o cron por systemd timers

Por que usar systemd timers?

Uma entrada do cron é compacta e eficiente, mas nem sempre oferece informações suficientes quando algo dá errado. O ambiente disponível para o comando pode ser diferente daquele encontrado no terminal, mensagens de erro podem passar despercebidas e o computador pode estar desligado no momento programado.

Os timers do systemd oferecem algumas vantagens importantes:

• registros de execução acessíveis pelo journalctl;
• possibilidade de executar uma tarefa que foi perdida enquanto o computador estava desligado;
• dependências entre serviços;
• controle de usuário, grupo, diretório e variáveis de ambiente;
• limites de memória e processador;
• opções de isolamento e segurança;
• expressões de calendário legíveis;
• execução baseada tanto no relógio quanto em intervalos;
• ferramentas para verificar antecipadamente os próximos horários de execução.

O systemd não torna o cron obsoleto em todas as situações. Para tarefas simples, uma única linha no crontab pode continuar sendo a solução mais conveniente. Os timers tornam-se especialmente interessantes quando a tarefa precisa de registros detalhados, controle de falhas, dependências ou maior integração com o restante do sistema.

Como funciona um timer?

Um timer geralmente está associado a um serviço de mesmo nome. Considere os arquivos relatorio-disco.service e relatorio-disco.timer.

Quando o timer relatorio-disco.timer chega ao horário programado, o systemd procura e inicia automaticamente o serviço relatorio-disco.service.

O arquivo .service responde à pergunta: O que deverá ser executado?

O arquivo .timer responde: Quando deverá ser executado?

Essa divisão permite testar o serviço manualmente antes de ativar o agendamento.

Exemplo: registrar diariamente o espaço em disco

Nosso exemplo executará o comando df -h todos os dias às 8 horas. A saída será guardada automaticamente no journal do systemd, dispensando a criação e o gerenciamento manual de um arquivo de log.

[Unit]
Description=Gera um relatório sobre a utilização dos discos

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/df -h

$ sudo systemctl start relatorio-disco.service

$ systemctl status relatorio-disco.service

$ journalctl -u relatorio-disco.service

$ journalctl -u relatorio-disco.service -n 20

$ journalctl -fu relatorio-disco.service

$ sudo systemctl start relatorio-disco.service

Criando o timer

Agora crie a unidade que determinará o horário:

$ sudo systemctl edit --force --full relatorio-disco.timer

Insira:

[Unit]
Description=Executa diariamente o relatório de utilização dos discos

[Timer]
OnCalendar=*-*-* 08:00:00
Persistent=true

[Install]
WantedBy=timers.target

A expressão:

OnCalendar=*-*-* 08:00:00

significa que o serviço deverá ser executado todos os anos, em todos os meses e em todos os dias, às 8 horas.

A diretiva:

Persistent=true

faz com que o systemd verifique se alguma execução foi perdida enquanto o computador estava desligado. Se isso tiver ocorrido, o serviço será iniciado depois que o sistema voltar a funcionar.

Esse comportamento é particularmente útil em computadores pessoais. Se uma tarefa estiver programada para as 8 horas, mas o computador for ligado somente às 10 horas, ela ainda poderá ser executada. Em uma configuração convencional do cron, a execução normalmente seria simplesmente perdida.

Ativando o timer

Depois de criar ou alterar unidades, peça ao systemd que releia suas configurações:

$ sudo systemctl daemon-reload

Ative o timer e faça com que ele seja iniciado imediatamente:

$ sudo systemctl enable --now relatorio-disco.timer

Observe que ativamos o arquivo .timer, e não o .service. O serviço será iniciado automaticamente quando o timer chegar ao horário determinado.

Consulte o estado:

$ systemctl status relatorio-disco.timer

Para verificar todos os timers ativos:

$ systemctl list-timers

Para mostrar também os timers inativos:

$ systemctl list-timers --all

A listagem informa quando cada timer foi executado pela última vez e quando ocorrerá a próxima execução.

Verificando uma expressão antes de utilizá-la

Expressões de calendário podem ser testadas com systemd-analyze calendar. Para verificar o horário utilizado no exemplo:

$ systemd-analyze calendar '*-*-* 08:00:00'

O comando apresenta a interpretação da expressão e a próxima ocorrência calculada.

Também é possível solicitar várias ocorrências futuras:

$ systemd-analyze calendar --iterations=5 '*-*-* 08:00:00'

Essa verificação ajuda a evitar erros de configuração, principalmente em expressões semanais ou mensais.

Convertendo expressões do cron

Uma tarefa diária às 8 horas seria representada no cron desta forma:

0 8 * * * /usr/bin/df -h

No timer, usamos:

OnCalendar=*-*-* 08:00:00

Algumas conversões comuns são mostradas a seguir:

As palavras hourly, daily, weekly, monthly, quarterly, semiannually e yearly podem ser utilizadas como atalhos em várias configurações.

Antes de empregar qualquer expressão, teste-a:

$ systemd-analyze calendar 'Mon..Fri *-*-* 18:00:00'

Timers baseados em intervalos

Nem todo agendamento precisa estar ligado a um horário específico. Podemos executar uma tarefa determinado tempo depois da inicialização do computador:

[Timer]
OnBootSec=10min

Nesse caso, o serviço será iniciado dez minutos depois do boot.

Também podemos criar uma execução periódica:

[Timer]
OnBootSec=5min
OnUnitActiveSec=1h

Essa configuração inicia a tarefa cinco minutos depois do boot e repete sua execução uma hora depois de cada ativação anterior.

Algumas diretivas importantes são:

As diretivas podem ser combinadas. Se mais de uma condição for especificada, o timer será acionado sempre que qualquer uma delas for satisfeita.

Evitando que vários computadores executem a tarefa ao mesmo tempo

Em servidores, pode ser inconveniente que centenas de máquinas iniciem uma atualização ou sincronização exatamente no mesmo segundo. A diretiva RandomizedDelaySec adiciona um atraso aleatório:

[Timer]
OnCalendar=hourly
RandomizedDelaySec=10min

A tarefa será executada uma vez por hora, mas poderá sofrer um atraso aleatório de até dez minutos. Isso ajuda a distribuir a carga sobre servidores, repositórios e redes.

Para uma tarefa local que precise começar em um horário exato, essa diretiva pode ser omitida.

Executando a tarefa como um usuário específico

Serviços instalados em /etc/systemd/system são administrados pelo systemd do sistema e normalmente são executados como root. Quando a tarefa não precisa de privilégios administrativos, podemos indicar outro usuário:

[Service]
Type=oneshot
User=rubens
Group=rubens
ExecStart=/usr/local/bin/minha-tarefa

Também podemos definir o diretório de trabalho:

WorkingDirectory=/home/rubens

E variáveis de ambiente:

Environment="MODO=producao"
Environment="IDIOMA=pt_BR"

Os nomes de usuário, diretórios e programas devem ser adaptados ao sistema utilizado.

Criando um timer do usuário

Também é possível criar timers que pertencem ao próprio usuário. Nesse caso, não é necessário modificar /etc/systemd/system nem utilizar sudo.

Crie os arquivos dentro de ~/.config/systemd/user/

Por exemplo:

~/.config/systemd/user/relatorio-disco.service
~/.config/systemd/user/relatorio-disco.timer

Depois de salvá-los, execute:

$ systemctl --user daemon-reload
systemctl --user enable --now relatorio-disco.timer

Para consultar os timers do usuário:

$ systemctl --user list-timers

E para examinar os registros:

$ journalctl --user -u relatorio-disco.service

Por padrão, os serviços do usuário normalmente funcionam enquanto sua sessão está ativa. Para permitir que permaneçam disponíveis sem uma sessão aberta, um administrador pode habilitar o chamado *linger*:

$ sudo loginctl enable-linger rubens

Esse recurso deve ser ativado apenas quando houver necessidade de manter serviços do usuário funcionando depois do logout.

Comandos de administração

Os principais comandos utilizados para administrar o timer são:

$ sudo systemctl start relatorio-disco.timer
$ sudo systemctl stop relatorio-disco.timer
$ sudo systemctl restart relatorio-disco.timer
$ sudo systemctl enable relatorio-disco.timer
$ sudo systemctl disable relatorio-disco.timer
$ sudo systemctl enable --now relatorio-disco.timer

Para executar imediatamente a tarefa, sem esperar pelo timer:

$ sudo systemctl start relatorio-disco.service

Para verificar a configuração dos arquivos:

$ systemd-analyze verify /etc/systemd/system/relatorio-disco.service
$ systemd-analyze verify /etc/systemd/system/relatorio-disco.timer

Para mostrar o conteúdo que o systemd efetivamente carregou:

$ systemctl cat relatorio-disco.service
systemctl cat relatorio-disco.timer

Removendo o timer

Primeiro, desative e interrompa o timer:

$ sudo systemctl disable --now relatorio-disco.timer

Remova as duas unidades:

$ sudo rm /etc/systemd/system/relatorio-disco.timer
$ sudo rm /etc/systemd/system/relatorio-disco.service

Finalmente, atualize o systemd:

$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl reset-failed

Antes de remover qualquer arquivo, confirme os caminhos e os nomes das unidades com systemctl cat.

Problemas frequentes

$ systemctl status relatorio-disco.timer

$ systemctl status relatorio-disco.service
$ journalctl -u relatorio-disco.service

ExecStart=/usr/local/bin/meu-script

$ sudo systemctl daemon-reload

$ systemd-analyze verify /etc/systemd/system/relatorio-disco.timer

$ systemctl status relatorio-disco.service
$ journalctl -u relatorio-disco.service

Vale a pena abandonar o cron?

Não existe necessidade de converter imediatamente todas as entradas do crontab. O cron continua adequado para tarefas pequenas, estáveis e simples. Os timers do systemd são particularmente vantajosos quando queremos observar as execuções, guardar registros, aplicar limites, controlar dependências ou recuperar tarefas perdidas durante o desligamento da máquina.

A melhor forma de aprender é começar com uma tarefa pouco crítica, criar o serviço, testá-lo manualmente e somente depois ativar o timer. Essa ordem facilita o diagnóstico porque separa dois problemas diferentes: a execução da tarefa e seu agendamento.

Os timers representam uma abordagem moderna para uma necessidade antiga. Eles integram as tarefas periódicas ao sistema de gerenciamento de serviços do Linux e oferecem ao administrador ferramentas muito mais completas para saber o que foi executado, quando foi executado e por que uma operação eventualmente falhou.

A sintaxe completa das unidades e das expressões de calendário pode ser consultada nas páginas oficiais de systemd.timer e systemd.time.