对话 UNIX: 使用 Screen 创建并管理多个 shell

命令行是一种强大的工具,但是它有一个严重的缺点:如果 shell 停止了,您的工作也就停止了。要想让 shell 和您的工作保持活动状态(甚至是跨多个会话和中断的连接),可以使用 GNU Screen 作为控制台的窗口系统。

Martin Streicher, 自由软件开发人员, 自由职业者

Martin Streicher 的照片Martin Streicher 是一名自由 Ruby on Rails 开发人员,他还是 Linux Magazine 的前任主编。Martin 获得 Purdue University 的计算机科学硕士学位,并从 1986 年开始编写类 UNIX 系统。他的爱好是收藏艺术品和玩具。



2009 年 4 月 29 日

哈利波特有魔杖,雷神托尔有金色的巨锤,Buckethead 有斧子,但是这些武器与 QWERTY 键盘相比只是小儿科。只需在命令行上敲几下,就可以启动网站、招募军团或击败可怕的火龙。

但是,QWERTY 键盘有一个严重的缺点:它很容易发生连接中断。电话线上的噪音、无线连接中断或者网络超时都可能导致远程 shell 中断。如果您已经在某个工作(比如调试一个应用程序)上花费了好几小时,而一下子就丢失了所有成果,一定会很沮丧的。

不过这种灾难是可以避免的。使用 GNU Screen 就可以了。Screen 可以在一个控制台(即与主机物理连接的哑终端)、xterm 窗口或 Secure Shell (SSH) 登录 shell 中创建和管理多个 shell 窗口。可以从一个 shell 窗口迅速切换到另一个窗口,可以离开正在运行的 shell 并在任何时候重新连接。实际上,Screen 提供许多虚拟化的控制台。

图 1 到图 5 展示 Screen 的特性和操作。看一下 图 1,这里假设用户已经使用 SSH 登录到一台远程主机。最初,在本地主机(比如您的笔记本或桌面计算机)上有一个本地 shell 和一个远程 shell。通常,使用远程 shell 在远程主机上运行命令;输出经过加密之后通过 SSH 连接发送到本地 shell。(在各张图中,用蓝色表示当前可见的 shell 输出)。但是,如果本地 shell 或远程 shell 或它们之间的连接中断了,远程 shell 就会终止,您的工作成果就会丢失。

图 1. 典型的 SSH 连接
典型的 SSH 连接

图 2 显示在远程主机上启动 Screen 之后的情况。Screen 实用程序启动,进而启动一个新的 shell 窗口 A,可以在此窗口中运行命令。A 的输出是可见的(由蓝色表示);这个 shell 的输出经过 Screen,再经过远程登录 shell,最后通过 SSH 到达本地登录 shell。

图 2. Screen 管理 shell 窗口
Screen 管理 shell 窗口

Screen 本身并不 “露面”;它是一个代理,其作用是在它管理的正在运行的可用窗口中做出选择。在任何时候,Screen 只能显示一个窗口的输出。可以把 Screen 看作虚拟的键盘-视频-鼠标 (KVM) 开关。

但是,也可以断开与 Screen 的连接,见 图 3。Screen 代理仍然存在,它控制的所有窗口也还存在,但是与 Screen 的连接临时切断了,这会让用户返回到远程登录 shell。

图 3. 可以断开与 Screen 的连接,而它管理的窗口仍然存在
可以断开与 Screen 的连接,而它管理的窗口仍然存在

图 4 显示一种可能出现的情况。已经重新建立了到 Screen 的连接,还创建了另外两个窗口(BC)。窗口 A 和 B 继续运行 shell 和所有附属作业,但是只有 C 的输出是可见的。当然,可以在窗口之间切换以监视各个作业的状态。

图 4. Screen 可以管理多个窗口
Screen 可以管理多个窗口

最后,图 5 显示中断与 Screen 的连接并终止远程登录 shell 的情况。Screen 和它的窗口仍然存在。可以重新登录并连接 Screen(并通过 Screen 代理连接到它的窗口),继续您的工作。

图 5. 可以随意中断与 Screen 的连接和重新连接
可以随意中断与 Screen 的连接和重新连接

如果您常常要访问远程服务器以执行维护或开发软件,那么 GNU Screen 是必不可少的工具。

构建并安装 Screen

Screen 的最初版本早在 10 多年前就发布了,所以您的系统上很可能有这个实用程序(通常名为 /usr/bin/screen)。但是,如果系统上没有 Screen,也很容易通过发行版的包管理器安装它。例如,如果您使用 Debian Linux® 的变体(比如 Ubuntu),那么可以用 apt-get 简便地安装 Screen:

  $ sudo apt-get install screen

另外,如果您喜欢从源代码构建软件,可以访问 GNU Screen 项目页面(见 参考资料 中的链接)并下载最新的代码包。在撰写本文时,Screen 的最新版本是 4.0.3,于 2008 年 8 月发布。下载并提取代码,进入生成的源代码目录,然后依次运行 ./configuremakesudo make install

$ wget http://ftp.gnu.org/gnu/screen/screen-4.0.3.tar.gz
$ tar xzf tar xzf screen-4.0.3.tar.gz 
$ cd screen-4.0.3
$ ./configure
this is screen version 4.0.3
...
$ make
CPP="gcc -E " srcdir=. sh ./osdef.sh
...
$ sudo make install
...
You may also want to install ./etc/etcscreenrc in 
	/usr/etc/screenrc.
$ sudo cp ./etc/etcscreenrc /usr/etc/screenrc

Screen 现在就安装好了,可以使用了。输入 man screen 查看 Screen 的手册页。


开始使用 Screen

启动 Screen。在出现许可协议消息时,按 Return;现在应该会看到一个新的登录 shell 提示。(在下面的清单中,在每个 shell 提示前面人为地添加一个昵称,以此区分各个 shell 实例并与图 1 到图 5 联系起来) 。

Local $ ssh remote.example.com 
Last login: Sun Dec 21 17:23:16 2008 from local.example.com
Remote $ hostname
remote.example.com
Remote $ screen
A $ top

现在处于 图 2 所示的状态。一个 Screen 会话正在运行(尽管看不到),窗口 A 处于活动状态,它正在运行系统监视器 top,每隔几秒刷新一次系统性能信息。

为了临时断开与 Screen 会话及其所有窗口的连接,按 Ctrl-a,然后按 d(小写的字母 D,代表 “detach”)。Ctrl-a 是 Screen 命令的前缀,d 是用于断开连接的命令。现在处于 图 3 所示的状态。Screen 会话和窗口 A 仍然存在。可以通过运行 screen -list 确认这一点:

$ screen -list
There is a screen on:
21020.pts-2.remote  (Detached)
1 Socket in /tmp/screens/S-strike.

screen -list 命令显示所有可用的 Screen 会话。(顺便说一句,可以同时运行多个 Screen 会话,每个会话有一组同时运行的窗口。图 6 显示这种情况。每个 Screen 实例跟踪它自己的当前窗口。稍后会提供一些关于 Screen 的高级用法的提示)。编号为 21020 的会话已经断开连接并相应地加上了标志。因为只有一个 Screen 会话,所以可以直接用 screen -r 重新连接它。由于运行了 Screen,top 会一直运行。

图 6. Screen 提供多个会话,每个会话有多个窗口
Screen 提供多个会话,每个会话有多个窗口

为了进入 图 4 所示的状态,重新连接当前会话,然后按 Ctrl-a,然后按 c(小写的字母 C,代表 “create”)创建一个新窗口。接下来,按 Ctrl-a,然后再次按 c。现在,Screen 会话管理三个窗口。

Ctrl-a,然后在当前窗口中按双引号键("),就可以看到会话中可用窗口的列表:

Num  Name           Flags

 0   bash           $
 1   bash           $
 2   bash           $

在默认情况下,窗口的名称取自它启动的第一个命令(通常是一个 shell)。因此,在上面的列表中有三个 bash 窗口。可以用箭头键在窗口列表中上下移动;只需按回车即可选择窗口。

终止当前窗口的方法是,在窗口的 shell 提示上输入 exit,或者按键盘快捷键 Ctrl-a,然后按 k(小写的字母 K,代表 “kill”)。如果使用后一种方法,那么在窗口底部会出现一个警告,要求您确认要杀死此窗口。按 y(小写的字母 Y,代表 “yes”)确认,或按 n(小写的字母 N,代表 “no”)拒绝。如果杀死一个 Screen 会话中运行的所有窗口,屏幕命令就会输出一个消息并终止:

Remote $ screen
... Create and manipulate windows ...
... Exit from all windows...
[screen is terminating]
Remote $ screen -list
No Sockets found in /tmp/uscreens/S-supergiantrobot.

如果杀死了所有打开的窗口,那么 screen -list 命令输出 No sockets...,表示没有 Screen 会话可用。


更智能化的屏幕

到目前为止,已经看到了如何在一个 Screen 会话中创建多个窗口。只需这么做,就足以确保命令行工作不会丢失。

但是坦率地说,由于同时运行多个看起来相同的窗口,管理时可能引起混乱。最好能够轻松地区分窗口,而不需要逐一打开每个窗口。如果在断开连接和重新连接之间间隔的时间比较长的话,这种特性尤其有意义。

实际上,Screen 提供了许多选项和工具来帮助定制您的工作环境。可以给每个窗口指定名称,还可以在每个窗口的底部显示一个状态栏以帮助区分窗口。

指定窗口名称的方法是,激活窗口,按 Ctrl-a A(大写的字母 A,代表 “Annotate”),根据需要按 Backspace 删除现有的名称,然后在提示上输入一个有意义的名称:

Num  Name            Flags

 0   Window A       $
 1   Window B       $
 2   Window C       $

图 7 中,窗口的标题被设置为 Window A。窗口的昵称不必是惟一的。

图 7. 可以给每个窗口指定描述性的名称
可以给每个窗口指定描述性的名称

可以使用状态栏在视觉上进一步区分各个窗口。启动您喜欢的文本编辑器,在主目录中创建包含以下代码的 .screenrc 文件:

hardstatus on
hardstatus alwayslastline
hardstatus string "%{.bW}%-w%{.rW}%n %t%{-}%+w %=%{..G} %H %{..Y} %m/%d %C%a "

创建这样的 .screenrc 配置文件之后,每个新窗口就会显示状态栏,其中包含窗口的名称。图 8 显示一个包含状态栏的窗口。

图 8. 使用状态栏帮助识别每个窗口
使用状态栏帮助识别每个窗口

有帮助的 Screen 提示

Screen 的特性非常多,无法在这里一一介绍。下面给出一些提示并介绍几个比较有用的选项,帮助您更顺畅地使用 Screen:

  • 在任何窗口中输入 screen,不带任何参数,就会打开一个新窗口。Ctrl-a,然后按 c 与输入 screen 的作用相同,差异只是后一种方式通过提供命令行选项立即配置新会话。
  • 可以使用 screen -t name 命令在创建窗口时指定窗口名称。例如,要想创建一个新窗口并把它命名为 debugger,只需进入 Screen 管理的一个窗口,然后输入 screen -t debugger。如果打开窗口列表,其中一个窗口的标签应该是 debugger
  • 如果已经断开了与 Screen 会话的连接,可以用 screen -p ID 命令重新连接特定的窗口,其中的 ID 是一个数字或名称。我们来试一下:
    Local $ ssh remote.example.com
    Remote $ screen -t ghost
    Ghost $ screen -t new
    New $ 
    ... Press Control-a d to detach...
    Remote $ screen -r -p ghost
    Ghost $
  • 可以用 screen -L 命令把每个窗口的输出记录在日志中。每个窗口有自己的日志文件,文件名通常是 ~/screenlog.n,其中的 n 是窗口列表中显示的窗口编号。这个特性对于记录复杂的步骤(比如重新配置系统)非常有帮助。
  • 在 Screen 文档中记录了所有快捷键。最有用的组合键包括:按 Ctrl-a,然后按 0(数字零)到 9 立即切换到特定的窗口;按 Ctrl-a,然后按 C(大写的字母 C,代表 “Clear”)清除一个窗口的内容;按 Ctrl-a,然后按 H 启用或禁用日志记录;按 Ctrl-a,然后按 Ctrl-a 在当前窗口和前一个窗口之间来回切换;按 Ctrl-a,然后按 Ctrl-\(反斜杠)杀死所有窗口并终止当前的 Screen 会话。

Screen 的高级用法

正如前面提到的,可以创建多个同时运行的 Screen 会话,每个会话可以管理一系列窗口。每个会话有一个惟一标识符;使用 screen -list 列出可用的所有会话。与窗口一样,可以给会话指定名称以便引用它。使用 screen -S label 给新会话分配标签。

共享是 Screen 会话的最佳用法之一。如果允许,可以连接现有的会话并在此会话的任何窗口中与其他用户协作。甚至可以独立地切换到会话中的另一个窗口。如果您与其他用户在同一窗口中,输入或显示的任何内容都会反映给所有伙伴。我们来试一下:

  1. 选择一台工作计算机并登录。
  2. 输入 screen -S sharing -t one 创建一个名为 sharing 的 Screen 会话和一个名为 one 的新窗口。
  3. screen -t two 创建另一个窗口。
  4. 如果愿意,检查一下目前的状态:按 Ctrl-a,然后按 d,然后输入 screen -listscreen -r sharing,然后按 Ctrl-a,然后按 "
  5. one 窗口中输入 echo,在此窗口中产生一些输出。
  6. 在同一台计算机上,打开第二个登录窗口。
  7. 在此窗口中,输入 screen -x -r sharing -p one

    -x 选项指定多用户模式;-p one 直接连接到 one 窗口。应该会马上看到与另一个登录会话相同的输出,见 图 9

    图 9. 可以共享会话
    可以共享会话

在每个登录窗口中,运行 UNIX® 命令产生输出,按 Screen 快捷键在共享的会话中的窗口之间切换并查看结果。


结束语

要想进一步掌握 Screen,可以研究一下多屏幕模式,学习如何用老式的锁防止对各个窗口的访问。

Screen 是一个很实用的工具,它对于在命令行上执行的任何工作都很有价值。实际上,一旦掌握了它,您就会觉得离不开它了。

参考资料

学习

  • 对话 UNIX:阅读本系列中的其他文章。
  • 了解关于 UNIX shells 的更多信息。
  • AIX and UNIX 专区:developerWorks 的“AIX and UNIX 专区”提供了大量与 AIX 系统管理的所有方面相关的信息,您可以利用它们来扩展自己的 UNIX 技能。
  • AIX and UNIX 新手入门:访问“AIX and UNIX 新手入门”页面可了解更多关于 AIX 和 UNIX 的内容。
  • AIX and UNIX 专题汇总:AIX and UNIX 专区已经为您推出了很多的技术专题,为您总结了很多热门的知识点。我们在后面还会继续推出很多相关的热门专题给您,为了方便您的访问,我们在这里为您把本专区的所有专题进行汇总,让您更方便的找到您需要的内容。
  • 技术书店 浏览关于这些主题和其他技术主题的图书。

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Zone=AIX and UNIX, Linux
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ArticleTitle=对话 UNIX: 使用 Screen 创建并管理多个 shell
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