Ubuntu 程序后台运行的几种方法

我们经常会碰到这样的问题，用 telnet/ssh 登录了远程的 Linux 服务器，运行了一些耗时较长的任务， 结果却由于网络的不稳定导致任务中途失败。如何让命令提交后不受本地关闭终端窗口/网络断开连接的干扰呢？下面举了一些例子， 您可以针对不同的场景选择不同的方式来处理这个问题。

nohup/setsid/&

场景

如果只是临时有一个命令需要长时间运行，什么方法能最简便的保证它在后台稳定运行呢？

解决方法

我们知道，当用户注销 (logout) 或者网络断开时，终端会收到 HUP(hangup) 信号从而关闭其所有子进程。因此，我们的解决办法就有两种途径：要么让进程忽略 HUP 信号，要么让进程运行在新的会话里从而成为不属于此终端的子进程。

1. nohup
nohup 无疑是我们首先想到的办法。顾名思义，nohup 的用途就是让提交的命令忽略 hangup 信号。让我们先来看一下 nohup 的帮助信息：

   NOHUP(1)                        User Commands                        NOHUP(1)
   NAME
          nohup - run a command immune to hangups, with output to a non-tty
   SYNOPSIS
          nohup COMMAND [ARG]...
          nohup OPTION
   DESCRIPTION
           Run COMMAND, ignoring hangup signals.
          --help display this help and exit
          --version
                 output version information and exit

   nohup 的使用是十分方便的，只需在要处理的命令前加上 nohup 即可，标准输出和标准错误缺省会被重定向到 nohup.out 文件中。一般我们可在结尾加上”&”来将命令同时放入后台运行，也可用 >filename 2>&1 来更改缺省的重定向文件名。
   nohup 示例

   [root@pvcent107 ~]# nohup ping www.ibm.com &
   [1] 3059
   nohup: appending output to 'nohup.out'
   [root@pvcent107 ~]# ps -ef |grep 3059
   root      3059   984  0 21:06 pts/3    00:00:00 ping www.ibm.com
   root      3067   984  0 21:06 pts/3    00:00:00 grep 3059
   [root@pvcent107 ~]#

2. setsid
nohup 无疑能通过忽略 HUP 信号来使我们的进程避免中途被中断，但如果我们换个角度思考，如果我们的进程不属于接受 HUP 信号的终端的子进程，那么自然也就不会受到 HUP 信号的影响了。setsid 就能帮助我们做到这一点。让我们先来看一下 setsid 的帮助信息：

   SETSID(8)                 Linux Programmer’s Manual                 SETSID(8)
   NAME
          setsid - run a program in a new session
   SYNOPSIS
          setsid program [ arg ... ]
   DESCRIPTION
          setsid runs a program in a new session.

   可见 setsid 的使用也是非常方便的，也只需在要处理的命令前加上 setsid 即可。

   [root@pvcent107 ~]# setsid ping www.ibm.com
   [root@pvcent107 ~]# ps -ef |grep www.ibm.com
   root     31094     1  0 07:28 ?        00:00:00 ping www.ibm.com
   root     31102 29217  0 07:29 pts/4    00:00:00 grep www.ibm.com
   [root@pvcent107 ~]#

   值得注意的是，上例中我们的进程 ID(PID) 为 31094，而它的父 ID(PPID) 为1（即为 init 进程 ID），并不是当前终端的进程 ID。请将此例与 nohup 例中的父 ID 做比较。

3. &
   这里还有一个关于 subshell 的小技巧。我们知道，将一个或多个命名包含在“()”中就能让这些命令在子 shell 中运行中，从而扩展出很多有趣的功能，我们现在要讨论的就是其中之一。
   
   
   当我们将”&”也放入“()”内之后，我们就会发现所提交的作业并不在作业列表中，也就是说，是无法通过 jobs 来查看的。让我们来看看为什么这样就能躲过 HUP 信号的影响吧。

   [root@pvcent107 ~]# (ping www.ibm.com &)
   [root@pvcent107 ~]# ps -ef |grep www.ibm.com
   root     16270     1  0 14:13 pts/4    00:00:00 ping www.ibm.com
   root     16278 15362  0 14:13 pts/4    00:00:00 grep www.ibm.com
   [root@pvcent107 ~]#

disown

场景

我们已经知道，如果事先在命令前加上 nohup 或者 setsid 就可以避免 HUP 信号的影响。但是如果我们未加任何处理就已经提交了命令，该如何补救才能让它避免 HUP 信号的影响呢？

解决方法

这时想加 nohup 或者 setsid 已经为时已晚，只能通过作业调度和 disown 来解决这个问题了。让我们来看一下 disown 的帮助信息：

disown [-ar] [-h] [jobspec ...]
Without options, each jobspec is  removed  from  the  table  of
active  jobs.   If  the -h option is given, each jobspec is not
removed from the table, but is marked so  that  SIGHUP  is  not
sent  to the job if the shell receives a SIGHUP.  If no jobspec
is present, and neither the -a nor the -r option  is  supplied,
the  current  job  is  used.  If no jobspec is supplied, the -a
option means to remove or mark all jobs; the -r option  without
a  jobspec  argument  restricts operation to running jobs.  The
return value is 0 unless a jobspec does  not  specify  a  valid
job.

可以看出，我们可以用如下方式来达成我们的目的。

• 用 disown -h jobspec 来使某个作业忽略 HUP 信号。
• 用 disown -ah 来使所有的作业都忽略 HUP 信号。
• 用 disown -rh 来使正在运行的作业忽略 HUP 信号。

需要注意的是，当使用过 disown 之后，会将把目标作业从作业列表中移除，我们将不能再使用jobs来查看它，但是依然能够用 ps -ef 查找到它。


但是还有一个问题，这种方法的操作对象是作业，如果我们在运行命令时在结尾加了”&”来使它成为一个作业并在后台运行，那么就万事大吉了，我们可以通过jobs命令来得到所有作业的列表。但是如果并没有把当前命令作为作业来运行，如何才能得到它的作业号呢？答案就是用 CTRL-z（按住Ctrl键的同时按住z键）了！
CTRL-z 的用途就是将当前进程挂起 (Suspend)，然后我们就可以用jobs命令来查询它的作业号，再用 bg jobspec 来将它放入后台并继续运行。需要注意的是，如果挂起会影响当前进程的运行结果，请慎用此方法。

disown 示例1（如果提交命令时已经用“&”将命令放入后台运行，则可以直接使用 disown ）

[root@pvcent107 build]# cp -r testLargeFile largeFile &
[1] 4825
[root@pvcent107 build]# jobs
[1]+  Running                 cp -i -r testLargeFile largeFile &
[root@pvcent107 build]# disown -h %1
[root@pvcent107 build]# ps -ef |grep largeFile
root      4825   968  1 09:46 pts/4    00:00:00 cp -i -r testLargeFile largeFile
root      4853   968  0 09:46 pts/4    00:00:00 grep largeFile
[root@pvcent107 build]# logout

disown 示例2（如果提交命令时未使用“&”将命令放入后台运行，可使用 CTRL-z 和 bg 将其放入后台，再使用 disown）

[root@pvcent107 build]# cp -r testLargeFile largeFile2

[1]+  Stopped                 cp -i -r testLargeFile largeFile2
[root@pvcent107 build]# bg %1
[1]+ cp -i -r testLargeFile largeFile2 &
[root@pvcent107 build]# jobs
[1]+  Running                 cp -i -r testLargeFile largeFile2 &
[root@pvcent107 build]# disown -h %1
[root@pvcent107 build]# ps -ef |grep largeFile2
root      5790  5577  1 10:04 pts/3    00:00:00 cp -i -r testLargeFile largeFile2
root      5824  5577  0 10:05 pts/3    00:00:00 grep largeFile2
[root@pvcent107 build]#

screen

场景

我们已经知道了如何让进程免受 HUP 信号的影响，但是如果有大量这种命令需要在稳定的后台里运行，如何避免对每条命令都做这样的操作呢？

解决方法

此时最方便的方法就是 screen 了。简单的说，screen 提供了 ANSI/VT100 的终端模拟器，使它能够在一个真实终端下运行多个全屏的伪终端。screen 的参数很多，具有很强大的功能，我们在此仅介绍其常用功能以及简要分析一下为什么使用 screen 能够避免 HUP 信号的影响。我们先看一下 screen 的帮助信息：

SCREEN(1)                                                           SCREEN(1)
NAME
       screen - screen manager with VT100/ANSI terminal emulation
SYNOPSIS
       screen [ -options ] [ cmd [ args ] ]
       screen -r [[pid.]tty[.host]]
       screen -r sessionowner/[[pid.]tty[.host]]
DESCRIPTION
       Screen  is  a  full-screen  window manager that multiplexes a physical
       terminal between several  processes  (typically  interactive  shells).
       Each  virtual  terminal provides the functions of a DEC VT100 terminal
       and, in addition, several control functions from the  ISO  6429  (ECMA
       48,  ANSI  X3.64)  and ISO 2022 standards (e.g. insert/delete line and
       support for multiple character sets).  There is a  scrollback  history
       buffer  for  each virtual terminal and a copy-and-paste mechanism that
       allows moving text regions between windows.

使用 screen 很方便，有以下几个常用选项：

• 用 screen -dmS session name 来建立一个处于断开模式下的会话（并指定其会话名）。

• 用 screen -ls 来列出所有会话。

• 用 screen -r session name 来重新连接指定会话。

• 用快捷键 CTRL-a d 来暂时断开当前会话。
  screen 示例

  [root@pvcent107 ~]# screen -dmS Urumchi
  [root@pvcent107 ~]# screen -ls
  There is a screen on:
          12842.Urumchi   (Detached)
  1 Socket in /tmp/screens/S-root.
  [root@pvcent107 ~]# screen -r Urumchi

  当我们用“-r”连接到 screen 会话后，我们就可以在这个伪终端里面为所欲为，再也不用担心 HUP 信号会对我们的进程造成影响，也不用给每个命令前都加上 nohup 或者 setsid 了。这是为什么呢？让我来看一下下面两个例子吧。

1. 未使用 screen 时新进程的进程树

   [root@pvcent107 ~]# ping www.google.com &
   [1] 9499
   [root@pvcent107 ~]# pstree -H 9499
   init─┬─Xvnc
        ├─acpid
        ├─atd
        ├─2*[sendmail]
        ├─sshd─┬─sshd───bash───pstree
        │       └─sshd───bash───ping

    我们可以看出，未使用 screen 时我们所处的 bash 是 sshd 的子进程，当 ssh 断开连接时，HUP 信号自然会影响到它下面的所有子进程（包括我们新建立的 ping 进程）。
   

2. 使用了 screen 后新进程的进程树

   [root@pvcent107 ~]# screen -r Urumchi
   [root@pvcent107 ~]# ping www.ibm.com &
   [1] 9488
   [root@pvcent107 ~]# pstree -H 9488
   init─┬─Xvnc
        ├─acpid
        ├─atd
        ├─screen───bash───ping
        ├─2*[sendmail]

    而使用了 screen 后就不同了，此时 bash 是 screen 的子进程，而 screen 是 init（PID为1）的子进程。那么当 ssh 断开连接时，HUP 信号自然不会影响到 screen 下面的子进程了。
   

总结

现在几种方法已经介绍完毕，我们可以根据不同的场景来选择不同的方案。nohup/setsid 无疑是临时需要时最方便的方法，disown 能帮助我们来事后补救当前已经在运行了的作业，而 screen 则是在大批量操作时不二的选择了。