linux screen 详解



一、背景

系统管理员经常需要SSH 或者telent 远程登录到Linux 服务器,经常运行一些需要很长时间才能完成的任务,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,因为它们执行的时间太长了。必须等待它们执行完毕,在此期间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。

二、简介

GNU Screen是一款由GNU计划开发的用于命令行终端切换的自由软件。用户可以通过该软件同时连接多个本地或远程的命令行会话,并在其间自由切换。

GNU Screen可以看作是窗口管理器的命令行界面版本。它提供了统一的管理多个会话的界面和相应的功能。

  • 会话恢复
只要Screen本身没有终止,在其内部运行的会话都可以恢复。这一点对于远程登录的用户特别有用——即使网络连接中断,用户也不会失去对已经打开的命令行会话的控制。只要再次登录到主机上执行 screen -r就可以恢复会话的运行。同样在暂时离开的时候,也可以执行分离命令 detach,在保证里面的程序正常运行的情况下让Screen挂起(切换到后台)。这一点和图形界面下的VNC很相似。
  • 多窗口
在Screen环境下,所有的会话都独立的运行,并拥有各自的编号、输入、输出和窗口缓存。用户可以通过快捷键在不同的窗口下切换,并可以自由的重定向各个窗口的输入和输出。Screen实现了基本的文本操作,如复制粘贴等;还提供了类似滚动条的功能,可以查看窗口状况的历史记录。窗口还可以被分区和命名,还可以监视后台窗口的活动。
  • 会话共享
Screen可以让一个或多个用户从不同终端多次登录一个会话,并共享会话的所有特性(比如可以看到完全相同的输出)。它同时提供了窗口访问权限的机制,可以对窗口进行密码保护。

GNU's Screen 官方站点:http://www.gnu.org/software/screen/

三、语法

# screen [-AmRvx -ls -wipe][-d <作业名称>][-h <行数>][-r <作业名称>][-s ][-S <作业名称>]

参数说明

-A  将所有的视窗都调整为目前终端机的大小。
-d <作业名称>  将指定的screen作业离线。
-h <行数>  指定视窗的缓冲区行数。
-m  即使目前已在作业中的screen作业,仍强制建立新的screen作业。
-r <作业名称>  恢复离线的screen作业。
-R  先试图恢复离线的作业。若找不到离线的作业,即建立新的screen作业。
-s  指定建立新视窗时,所要执行的shell。
-S <作业名称>  指定screen作业的名称。
-v  显示版本信息。
-x  恢复之前离线的screen作业。
-ls或--list  显示目前所有的screen作业。
-wipe  检查目前所有的screen作业,并删除已经无法使用的screen作业。

四、常用screen参数

screen -S yourname -> 新建一个叫yourname的session
screen -ls -> 列出当前所有的session
screen -r yourname -> 回到yourname这个session
screen -d yourname -> 远程detach某个session
screen -d -r yourname -> 结束当前session并回到yourname这个session

在每个screen session 下,所有命令都以 ctrl+a(C-a) 开始。
C-a ? -> 显示所有键绑定信息
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 -> Next,切换到下一个 window 
C-a p -> Previous,切换到前一个 window 
C-a 0..9 -> 切换到第 0..9 个 window
Ctrl+a [Space] -> 由视窗0循序切换到视窗9
C-a C-a -> 在两个最近使用的 window 间切换 
C-a x -> 锁住当前的 window,需用用户密码解锁
C-a d -> detach,暂时离开当前session,将目前的 screen session (可能含有多个 windows) 丢到后台执行,并会回到还没进 screen 时的状态,此时在 screen session 里,每个 window 内运行的 process (无论是前台/后台)都在继续执行,即使 logout 也不影响。 
C-a z -> 把当前session放到后台执行,用 shell 的 fg 命令则可回去。
C-a w -> 显示所有窗口列表
C-a t -> Time,显示当前时间,和系统的 load 
C-a k -> kill window,强行关闭当前的 window
C-a [ -> 进入 copy mode,在 copy mode 下可以回滚、搜索、复制就像用使用 vi 一样
    C-b Backward,PageUp 
    C-f Forward,PageDown 
    H(大写) High,将光标移至左上角 
    L Low,将光标移至左下角 
    0 移到行首 
    $ 行末 
    w forward one word,以字为单位往前移 
    b backward one word,以字为单位往后移 
    Space 第一次按为标记区起点,第二次按为终点 
    Esc 结束 copy mode 
C-a ] -> Paste,把刚刚在 copy mode 选定的内容贴上

五、使用 screen

5.1 安装screen

流行的Linux发行版(例如Red Hat Enterprise Linux)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@TS-DEV ~]# yum install screen
[root@TS-DEV ~]# rpm -qa|grep screen
screen-4.0.3-4.el5
[root@TS-DEV ~]#

5.2 创建一个新的窗口

安装完成后,直接敲命令screen就可以启动它。但是这样启动的screen会话没有名字,实践上推荐为每个screen会话取一个名字,方便分辨:

[root@TS-DEV ~]# screen -S david 

screen启动后,会创建第一个窗口,也就是窗口No. 0,并在其中打开一个系统默认的shell,一般都会是bash。所以你敲入命令screen之后,会立刻又返回到命令提示符,仿佛什么也没有发生似的,其实你已经进入Screen的世界了。当然,也可以在screen命令之后加入你喜欢的参数,使之直接打开你指定的程序,例如:

[root@TS-DEV ~]# screen vi david.txt

screen创建一个执行vi david.txt的单窗口会话,退出vi 将退出该窗口/会话。

5.3 查看窗口和窗口名称

打开多个窗口后,可以使用快捷键C-a w列出当前所有窗口。如果使用文本终端,这个列表会列在屏幕左下角,如果使用X环境下的终端模拟器,这个列表会列在标题栏里。窗口列表的样子一般是这样:

0$ bash  1-$ bash  2*$ bash  

这个例子中我开启了三个窗口,其中*号表示当前位于窗口2,-号表示上一次切换窗口时位于窗口1。

Screen默认会为窗口命名为编号和窗口中运行程序名的组合,上面的例子中窗口都是默认名字。练习了上面查看窗口的方法,你可能就希望各个窗口可以有不同的名字以方便区分了。可以使用快捷键C-a A来为当前窗口重命名,按下快捷键后,Screen会允许你为当前窗口输入新的名字,回车确认。

5.4 会话分离与恢复

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/david.txt文件:

[root@TS-DEV ~]# screen vi /tmp/david.txt

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@TS-DEV ~]# screen -ls

重新连接会话:

[root@TS-DEV ~]# screen -r 12865

一切都在。

当然,如果你在另一台机器上没有分离一个Screen会话,就无从恢复会话了。

这时可以使用下面命令强制将这个会话从它所在的终端分离,转移到新的终端上来:

5.5 清除dead 会话

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:

5.6 关闭或杀死窗口

正常情况下,当你退出一个窗口中最后一个程序(通常是bash)后,这个窗口就关闭了。另一个关闭窗口的方法是使用C-a k,这个快捷键杀死当前的窗口,同时也将杀死这个窗口中正在运行的进程。

如果一个Screen会话中最后一个窗口被关闭了,那么整个Screen会话也就退出了,screen进程会被终止。

除了依次退出/杀死当前Screen会话中所有窗口这种方法之外,还可以使用快捷键C-a :,然后输入quit命令退出Screen会话。需要注意的是,这样退出会杀死所有窗口并退出其中运行的所有程序。其实C-a :这个快捷键允许用户直接输入的命令有很多,包括分屏可以输入split等,这也是实现Screen功能的一个途径,不过个人认为还是快捷键比较方便些。

六、screen 高级应用 

6.1 会话共享

还有一种比较好玩的会话恢复,可以实现会话共享。假设你在和朋友在不同地点以相同用户登录一台机器,然后你创建一个screen会话,你朋友可以在他的终端上命令:

[root@TS-DEV ~]# screen -x

这个命令会将你朋友的终端Attach到你的Screen会话上,并且你的终端不会被Detach。这样你就可以和朋友共享同一个会话了,如果你们当前又处于同一个窗口,那就相当于坐在同一个显示器前面,你的操作会同步演示给你朋友,你朋友的操作也会同步演示给你。当然,如果你们切换到这个会话的不同窗口中去,那还是可以分别进行不同的操作的。

6.2 会话锁定与解锁

Screen允许使用快捷键C-a s锁定会话。锁定以后,再进行任何输入屏幕都不会再有反应了。但是要注意虽然屏幕上看不到反应,但你的输入都会被Screen中的进程接收到。快捷键C-a q可以解锁一个会话。

也可以使用C-a x锁定会话,不同的是这样锁定之后,会话会被Screen所属用户的密码保护,需要输入密码才能继续访问这个会话。

6.3 发送命令到screen会话

在Screen会话之外,可以通过screen命令操作一个Screen会话,这也为使用Screen作为脚本程序增加了便利。关于Screen在脚本中的应用超出了入门的范围,这里只看一个例子,体会一下在会话之外对Screen的操作:

[root@TS-DEV ~]# screen -S sandy -X screen ping www.baidu.com

这个命令在一个叫做sandy的screen会话中创建一个新窗口,并在其中运行ping命令。

6.4 屏幕分割

现在显示器那么大,将一个屏幕分割成不同区域显示不同的Screen窗口显然是个很酷的事情。可以使用快捷键C-a S将显示器水平分割,Screen 4.00.03版本以后,也支持垂直分屏,快捷键是C-a |。分屏以后,可以使用C-a 在各个区块间切换,每一区块上都可以创建窗口并在其中运行进程。

可以用C-a X快捷键关闭当前焦点所在的屏幕区块,也可以用C-a Q关闭除当前区块之外其他的所有区块。关闭的区块中的窗口并不会关闭,还可以通过窗口切换找到它。

6.5 C/P模式和操作

screen的另一个很强大的功能就是可以在不同窗口之间进行复制粘贴了。使用快捷键C-a 或者C-a [可以进入copy/paste模式,这个模式下可以像在vi中一样移动光标,并可以使用空格键设置标记。其实在这个模式下有很多类似vi的操作,譬如使用/进行搜索,使用y快速标记一行,使用w快速标记一个单词等。关于C/P模式下的高级操作,其文档的这一部分有比较详细的说明。

一般情况下,可以移动光标到指定位置,按下空格设置一个开头标记,然后移动光标到结尾位置,按下空格设置第二个标记,同时会将两个标记之间的部分储存在copy/paste buffer中,并退出copy/paste模式。在正常模式下,可以使用快捷键C-a ]将储存在buffer中的内容粘贴到当前窗口。

6.6 更多screen功能

同大多数UNIX程序一样,GNU 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。




linux 技巧:使用 screen 管理你的远程会话

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  [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

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

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

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 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

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 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

putty

使用telnet:

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

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