Screen

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-screen/

你是不是经常需要 SSH 或者 telent 远程登录到 Linux 服务器？你是不是经常为一些长时间运行的任务而头疼，比如系统备份、ftp 传输等等。通常情况下我们都是为每一个这样的任务开一个远程终端窗口，因为他们执行的时间太长了。必须等待它执行完毕，在此期间可不能关掉窗口或者断开连接，否则这个任务就会被杀掉，一切半途而废了。

元凶：SIGHUP 信号

让我们来看看为什么关掉窗口/断开连接会使得正在运行的程序死掉。

在Linux/Unix中，有这样几个概念：

• 进程组（process group）：一个或多个进程的集合，每一个进程组有唯一一个进程组ID，即进程组长进程的ID。
• 会话期（session）：一个或多个进程组的集合，有唯一一个会话期首进程（session leader）。会话期ID为首进程的ID。
• 会话期可以有一个单独的控制终端（controlling terminal）。与控制终端连接的会话期首进程叫做控制进程（controlling process）。当前与终端交互的进程称为前台进程组。其余进程组称为后台进程组。

根据POSIX.1定义：

• 挂断信号（SIGHUP）默认的动作是终止程序。
• 当终端接口检测到网络连接断开，将挂断信号发送给控制进程（会话期首进程sshd）。
• 如果会话期首进程终止，则该信号发送到该会话期前台进程组。
• 一个进程(sshd)退出导致一个孤儿进程组中产生时，如果任意一个孤儿进程组进程处于STOP状态，发送SIGHUP和SIGCONT信号到该进程组中所有进程。

因此当网络断开或终端窗口关闭后，控制进程收到SIGHUP信号退出，会导致该会话期内其他进程退出。

我们来看一个例子。打开两个SSH终端窗口，在其中一个运行top命令。

[root@localhost ~]# top

在另一个终端窗口，找到top的进程ID为6747，其父进程ID为5466，即登录shell。

[root@localhost ~]# ps -ef|grep top         
root      6747  5466  0 05:17 pts/4    00:00:00 top
root      6749  5560  0 05:17 pts/3    00:00:00 grep top

使用pstree命令可以更清楚地看到这个关系：

[root@localhost ~]# pstree -H 6747 |grep top   
     |      |-sshd---bash---top

pstree -H 6747 
       :-H PID highlight this process and its ancestors


[root@localhost ~]# pstree -H 6747 
init─┬─acpid
     ├─atd
     ├─automount───4*[{automount}]
     ├─avahi-daemon───avahi-daemon
     ├─crond
     ├─cupsd
     ├─dbus-daemon
     ├─gdm-binary───gdm-binary─┬─Xorg
     │                         └─gdmgreeter
     ├─gdm-rh-security───{gdm-rh-security}
     ├─gpm
     ├─hald───hald-runner─┬─2*[hald-addon-keyb]
     │                    └─hald-addon-stor
     ├─hcid
     ├─hidd
     ├─httpd─┬─8*[httpd]
     │       └─2*[logger]
     ├─irqbalance
     ├─6*[mingetty]
     ├─mysqld───20*[{mysqld}]
     ├─nmz
     ├─pcscd───2*[{pcscd}]
     ├─portmap
     ├─rpc.idmapd
     ├─rpc.statd
     ├─rsyslogd───6*[{rsyslogd}]
     ├─saslauthd───4*[saslauthd]
     ├─sdpd
     ├─2*[sendmail]
     ├─smartd
     ├─sshd─┬─sshd───bash───mysql
     │      ├─sshd───bash
     │      ├─sshd───bash───top
     │      └─sshd───bash───pstree
     ├─udevd
     └─xfs

使用ps-xj命令可以看到，登录shell（PID 5466）和top在同一个会话期，shell为会话期首进程，所在进程组PGID为5466，top所在进程组PGID为6747，为前台进程组。

[root@localhost ~]# ps -xj|grep 5466 
 PPID   PID  PGID   SID TTY      TPGID STAT   UID   TIME COMMAND
5464  5466  5466  5466 pts/4     6747 Ss       0   0:00 -bash
 5466  6747  6747  5466 pts/4     6747 S+       0   0:01 top
 5560  6770  6769  5560 pts/3     6769 S+       0   0:00 grep 5466

关闭第一个SSH窗口，在另一个窗口中可以看到top也被杀掉了。

[root@localhost ~]# ps -xj|grep 5466

PPID   PID  PGID   SID TTY      TPGID STAT   UID   TIME COMMAND

5560  7067  7066  5560 pts/3     7066 S+      0   0:00 grep 5466

如果我们可以忽略SIGHUP信号，关掉窗口应该就不会影响程序的运行了。nohup命令可以达到这个目的，如果程序的标准输出/标准错误是终端，nohup默认将其重定向到nohup.out文件。值得注意的是nohup命令只是使得程序忽略SIGHUP信号，还需要使用标记&把它放在后台运行。

nohup <command> [argument…] &

虽然nohup很容易使用，但还是比较“简陋”的，对于简单的命令能够应付过来，对于复杂的需要人机交互的任务就麻烦了。

其实我们可以使用一个更为强大的实用程序screen。流行的Linux发行版（例如Red Hat Enterprise Linux 4）通常会自带screen实用程序，如果没有的话，可以从GNU screen的官方网站下载。

[root@localhost ~]# rpm -qa|grep screen
gnome-screensaver-2.16.1-8.el5
screen-4.0.3-4.el5

开始使用Screen

简单来说，Screen是一个可以在多个进程之间多路复用一个物理终端的窗口管理器。Screen中有会话的概念，用户可以在一个screen会话中创建多个screen窗口，在每一个screen窗口中就像操作一个真实的telnet/SSH连接窗口那样。在screen中创建一个新的窗口有这样几种方式：

1．直接在命令行键入screen命令

[root@localhost ~]# screen

Screen将创建一个执行shell的全屏窗口。你可以执行任意shell程序，就像在ssh窗口中那样。在该窗口中键入exit退出该窗口，如果这是该screen会话的唯一窗口，该screen会话退出，否则screen自动切换到前一个窗口。

2．Screen命令后跟你要执行的程序     <要求脚本不能终断>

[root@localhost ~]# screen vi test.c

突然终端电脑停电：模拟

再次开机,打开远程工具连上上次的会话窗：

[root@localhost ~]# ps -ef|grep SCREEN
root      7170     1  0 05:38 ?        00:00:00 SCREEN vi test.c
root      7489  5560  0 05:46 pts/3    00:00:00 grep SCREEN

或者

  [root@localhost ~]# screen -ls
　　There is a screen on:
　　7170.pts-4.localhost (Detached)
　　1 Socket in /var/run/screen/S-root.

screen -r 7170       //恢复脚本窗口

Screen创建一个执行vi test.c的单窗口会话，退出vi将退出该窗口/会话。

3．以上两种方式都创建新的screen会话。我们还可以在一个已有screen会话中创建新的窗口。在当前screen窗口中Ctrl键+a键，之后再按下c键，screen 在该会话内生成一个新的窗口并切换到该窗口。

screen还有更高级的功能。你可以不中断screen窗口中程序的运行而暂时断开（detach）screen会话，并在随后时间重新连接（attach）该会话，重新控制各窗口中运行的程序。例如，我们打开一个screen窗口编辑/tmp/abc文件：

[root@localhost ~]# screen vi test.c

之后我们想暂时退出做点别的事情，比如出去散散步，那么在screen窗口键入Ctrl+a , d,Screen会给出detached提示：

暂时中断会话

123123
123123
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
~                                                                                                                            
"test.c" 2L, 14C                                                                                                             
[detached]

半个小时之后回来了，找到该screen会话：

[root@localhost ~]# screen -ls
There is a screen on:
        7170.pts-4.localhost    (Detached)
1 Socket in /var/run/screen/S-root.

重新连接会话：

[root@localhost ~]# screen -r 7170

看看出现什么了，太棒了，一切都在。继续干吧。

你可能注意到给screen发送命令使用了特殊的键组合C-a。这是因为我们在键盘上键入的信息是直接发送给当前screen窗口，必须用其他方式向screen窗口管理器发出命令，默认情况下，screen接收以C-a开始的命令。这种命令形式在screen中叫做键绑定（key binding），C-a叫做命令字符（command character）。

可以通过C-a ?来查看所有的键绑定，常用的键绑定有：

C-a ?	显示所有键绑定信息
C-a w	显示所有窗口列表
C-a C-a	切换到之前显示的窗口
C-a c	创建一个新的运行shell的窗口并切换到该窗口
C-a n	切换到下一个窗口
C-a p	切换到前一个窗口(与C-a n相对)
C-a 0..9	切换到窗口0..9
C-a a	发送 C-a到当前窗口
C-a d	暂时断开screen会话
C-a k	杀掉当前窗口
C-a [	进入拷贝/回滚模式

Screen常用选项

使用键绑定C-a ?命令可以看到, 默认的命令字符（Command key）为C-a，转义C-a（literal ^a）的字符为a：

Screen 常用选项

因为screen把C-a看作是screen命令的开始，所以如果你想要screen窗口接收到C-a字符，就要输入C-a a。Screen也允许你使用-e选项设置自己的命令字符和转义字符，其格式为：

-exy x为命令字符，y为转义命令字符的字符

下面命令启动的screen会话指定了命令字符为C-t，转义C-t的字符为t，通过C-t ?命令可以看到该变化。

[root@tivf18 root]# screen -e^tt

自定义命令字符和转义字符

其他常用的命令选项有：

-c file	使用配置文件file，而不使用默认的$HOME/.screenrc
-d|-D [pid.tty.host]	不开启新的screen会话，而是断开其他正在运行的screen会话
-h num	指定历史回滚缓冲区大小为num行
-list|-ls	列出现有screen会话，格式为pid.tty.host
-d -m	启动一个开始就处于断开模式的会话
-r sessionowner/ [pid.tty.host]	重新连接一个断开的会话。多用户模式下连接到其他用户screen会话需要指定sessionowner，需要setuid-root权限
-S sessionname	创建screen会话时为会话指定一个名字
-v	显示screen版本信息
-wipe [match]	同-list，但删掉那些无法连接的会话

下例显示当前有两个处于detached状态的screen会话，你可以使用screen -r <screen_pid>重新连接上：

[root@tivf18 root]# screen –ls
There are screens on:
        8736.pts-1.tivf18       (Detached)
        8462.pts-0.tivf18       (Detached)
2 Sockets in /root/.screen.

[root@tivf18 root]# screen –r 8736

如果由于某种原因其中一个会话死掉了（例如人为杀掉该会话），这时screen -list会显示该会话为dead状态。使用screen -wipe命令清除该会话：

[root@tivf18 root]# kill -9 8462

[root@tivf18 root]# screen -ls  
There are screens on:
        8736.pts-1.tivf18       (Detached)
        8462.pts-0.tivf18       (Dead ???)
Remove dead screens with 'screen -wipe'.
2 Sockets in /root/.screen.

[root@tivf18 root]# screen -wipe
There are screens on:
        8736.pts-1.tivf18       (Detached)
        8462.pts-0.tivf18       (Removed)
1 socket wiped out.
1 Socket in /root/.screen.

[root@tivf18 root]# screen -ls  
There is a screen on:
        8736.pts-1.tivf18       (Detached)
1 Socket in /root/.screen.

[root@tivf18 root]#

-d –m 选项是一对很有意思的搭档。他们启动一个开始就处于断开模式的会话。你可以在随后需要的时候连接上该会话。有时候这是一个很有用的功能，比如我们可以使用它调试后台程序。该选项一个更常用的搭配是：-dmS sessionname

启动一个初始状态断开的screen会话：

[root@tivf06 tianq]# screen -dmS mygdb gdb execlp_test

连接该会话：

[root@tivf06 tianq]# screen -r mygdb

管理你的远程会话

先来看看如何使用screen解决SIGHUP问题，比如现在我们要ftp传输一个大文件。如果按老的办法，SSH登录到系统，直接ftp命令开始传输，之后。。如果网络速度还可以，恭喜你，不用等太长时间了；如果网络不好，老老实实等着吧，只能传输完毕再断开SSH连接了。让我们使用screen来试试。

SSH登录到系统，在命令行键入screen。

[root@tivf18 root]# screen

在screen shell窗口中输入ftp命令，登录，开始传输。不愿意等了？OK，在窗口中键入C-a d：

管理你的远程会话

然后。。退出SSH登录？随你怎样，只要别杀掉screen会话。

是不是很方便？更进一步，其实我们可以利用screen这种功能来管理你的远程会话，保存你所有的工作内容。你是不是每次登录到系统都要开很多窗口，然后每天都要重复打开关闭这些窗口？让screen来帮你“保存”吧，你只需要打开一个ssh窗口，创建需要的screen窗口，退出的时候C-a d“保存”你的工作，下次登录后直接screen -r <screen_pid>就可以了。

最好能给每个窗口起一个名字，这样好记些。使用C-a A给窗口起名字。使用C-a w可以看到这些窗口名字，可能名字出现的位置不同。使用putty：

putty

使用telnet：

telnet

更多Screen功能

Screen提供了丰富强大的定制功能。你可以在Screen的默认两级配置文件/etc/screenrc和$HOME/.screenrc中指定更多，例如设定screen选项，定制绑定键，设定screen会话自启动窗口，启用多用户模式，定制用户访问权限控制等等。如果你愿意的话，也可以自己指定screen配置文件。

以多用户功能为例，screen默认是以单用户模式运行的，你需要在配置文件中指定multiuser on 来打开多用户模式，通过acl*（acladd,acldel,aclchg...）命令，你可以灵活配置其他用户访问你的screen会话。更多配置文件内容请参考screen的man页。

参考资料

• “Advanced Programming in the UNIX® Environment: Second Edition” W. Richard Stevens, Stephen A. Rago 提供了更多关于Linux/Unix进程关系、信号的知识。
• GNU Screen的官方网站：http://www.gnu.org/software/screen/
• Screen的man page提供了最详细的信息：http://www.slac.stanford.edu/comp/unix/package/epics/extensions/iocConsole/screen.1.html