Screen会话管理

作者：田强 ([e-mail]), 软件工程师, IBM中国软件开发中心

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

你是不是经常需要远程登录到Linux服务器？你是不是经常为一些长时间运行的任务头疼？还在用 nohup 吗？那么来看看 screen 吧，它会给你一个惊喜！
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）。
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@tivf09 root]# top


在另一个终端窗口，找到top的进程ID为5180，其父进程ID为5128，即登录shell。

[root@tivf09 root]# ps -ef|grep top
root      5180  5128  0 01:03 pts/0    00:00:02 top
root      5857  3672  0 01:12 pts/2    00:00:00 grep top

使用pstree命令可以更清楚地看到这个关系：

[root@tivf09 root]# pstree -H 5180|grep top
|-sshd-+-sshd---bash---top
            


使用ps-xj命令可以看到，登录shell（PID 5128）和top在同一个会话期，shell为会话期首进程，所在进程组PGID为5128，top所在进程组PGID为5180，为前台进程组。

[root@tivf09 root]# ps -xj|grep 5128
5126  5128  5128  5128 pts/0     5180 S        0   0:00 -bash
5128  5180  5180  5128 pts/0     5180 S        0   0:50 top
3672 18095 18094  3672 pts/2    18094 S        0   0:00 grep 5128


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@tivf09 root]# ps -ef|grep 5128
root     18699  3672  0 04:35 pts/2    00:00:00 grep 5128


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@tivf06 ~]# rpm -qa|grep screen
xscreensaver-4.18-5.rhel4.11
screen-4.0.2-5
            


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@tivf06 ~]# 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。

[root@tivf06 ~]# screen vi test.c


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窗口中键入C-a c，即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@tivf06 ~]# screen vi /tmp/abc


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C-a d，Screen会给出detached提示：


暂时中断会话


半个小时之后回来了，找到该screen会话：

[root@tivf06 ~]# screen -ls
There is a screen on:
        16582.pts-1.tivf06      (Detached)
1 Socket in /tmp/screens/S-root.


重新连接会话：

[root@tivf06 ~]# screen -r 16582


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