-- 作者 謝恩銘 轉載請註明出處
內容簡介
- 第三部分第四課：後臺執行及合併多個終端
- 第三部分第五課預告：延時執行，唯慢不破
後臺執行及合併多個終端
上一課 Linux探索之旅 | 第三部分第三課：監視系統活動，滴水不漏 中，我們簡單介紹了程式，也學習瞭如何列出系統中的程式，如何過濾列表結果，還有如何結束程式。
這一課我們繼續乘勝追擊，一路向北，來學習程式的後臺執行。
我們使用的終端讓我們難免有一種感覺：我們每次只能在一個終端中執行一個程式。但其實這是大錯特錯的。
終端還可以執行後臺程式。要使一個程式在後臺執行，有幾種方法，我們都將學習。
這一課的第三節還將學習screen這個程式，用於同時開多個終端視窗。
&符號和nohup命令：後臺執行程式
我們到目前為止用終端做的事情都是眼目所能及的，也就是說：我們執行的命令都是在前臺可見的。
這樣有一個好處是我們可以看到命令執行的過程，有什麼問題可以及時發現。但是也有缺陷，例如有的命令執行耗時良久，我們又不想無所事事，怎麼辦呢？難道我開一個終端專門執行一個耗時命令，然後為了能做其他事情，我再啟動一個終端，那也很不方便。而且，這樣的規避方法在非圖形介面的終端（還記得我們的tty1~tty6嗎？）中是難以實現的，因為只有一個終端視窗。
所以這課顯得尤為重要。
事實上，我們可以在同一個終端中同時執行好幾個命令。怎麼做呢？就需要用到後臺程式的概念。
前臺程式和後臺程式
預設情況下，使用者建立的程式都是前臺程式。前臺程式從鍵盤讀取資料，並把處理結果輸出到顯示器。
我們可以看到前臺程式的執行過程。例如，使用 ls 命令來遍歷當前目錄下的檔案。
ls複製程式碼這個程式就執行在前臺，它會直接把結果輸出到顯示器。如果 ls 命令需要資料（實際上不需要），那麼它會等待使用者從鍵盤輸入。
當程式執行在前臺時，由於命令提示符($)還未出現，使用者不能輸入其他命令；即使程式需要執行很長時間，也必須等待程式執行結束才能輸入其他命令。
後臺程式與鍵盤沒有必然的關係。當然，後臺程式也可能會等待鍵盤輸入。
後臺程式的優點是不必等待程式執行結束就可以輸入其他命令。
那麼怎麼使一個程式（程式的例項）執行在後臺呢？
&符號：在後臺執行程式
前面說過，讓一個程式在後臺執行有幾種方法。
我們帶大家來學習第一種，很簡單：就是在你要執行的命令最後加上&這個符號。
我們可以用熟悉的cp命令做例子。例如，我執行cp命令來拷貝檔案：emacs的軟體包。
cp emacs-24.4.tar.gz emacs-24.4-copy.tar.gz &複製程式碼
上圖中，因為命令最後加了&符號，執行時此程式就成為了後臺程式。終端輸出了一些資訊：
[1] 16525複製程式碼[1]：這是此終端的後臺程式的標號。因為這是第一個後臺程式，所以標號為1。
16525：這是程式號（PID），如果你想要結束這個後臺程式，你可以用我們上一課學習的kill命令：
kill 16525複製程式碼
我們雖然看不到這個拷貝程式的“所作所為”，但它確實在後臺默默進行著檔案的拷貝。
如果我們用其他命令試一下，例如find命令，你會吃驚的。
例如我們執行：
find / -name "*log" &複製程式碼意思是：在根目錄/下查詢所有以log結尾的檔名的檔案，並且在後臺執行此程式。
但是你會發現，find命令雖然在後臺執行了，但是終端還是會不斷顯示所有找到的內容或錯誤資訊。雖然我們還可以在終端中輸入其他命令，但是一直會跳出find搜尋的結果還是很讓人感到厭煩的。最後小編不得不把它停止（用kill命令）。
幸好，我們之前學過重定向，我們可以把find的輸出結果重定向到檔案裡，就不會再來煩我們了。
find / -name "*log" > output_find &複製程式碼這樣就不會一直有資訊輸出了。
當然了，我們還可以更保險一些，將標準錯誤輸出也重定向到同一個檔案，這樣就不會有任何輸出了。
find / -name "*log" > output_find 2>&1 &複製程式碼但現在有一個問題：雖然我們的程式是被放到後臺了，在終端貌似看不到它的執行過程了。但是此程式還是與此終端相關聯的，假如我們把終端關閉，那麼這個程式也就會結束。
nohup命令：使程式與終端分離
&符號雖然常用，但卻有一個不可忽視的缺點：後臺程式與終端相關聯，一旦終端關閉或者使用者登出，程式就自動結束。
如果我們想讓程式在以上情況下仍然繼續在後臺執行，那麼我們須要用到nohup命令。
當使用者登出（logout）或者網路斷開時，終端會收到 HUP（是hangup的縮寫，英語《結束通話》的意思）訊號從而關閉其所有子程式；終端被關閉時也會關閉其子程式。
我們可以用nohup命令使命令不受HUP訊號影響。
我們用man來看一下nohup命令的解釋：
可以看到，nohup命令的簡單描述如下：
run a command immune to hangups, with output to a not-tty複製程式碼翻譯出來大致就是：使得執行的命令不受hangup訊號影響，而且輸出會存放到一個非tty中。
nohup命令的用法很簡單：在nohup命令之後接要執行的命令。例如：
可以看到這次的輸出資訊是：ignoring input and appending output to nohup.out
大致意思是：忽略輸入，把輸出追加到nohup.out檔案中。
使用nohup命令後，輸出會被預設地追加寫入到一個叫nohup.out的檔案裡。
現在，我們的程式已經不受終端關閉或者使用者斷開連線的影響了，會一直執行。當然了，用kill命令還是可以結束此程式的。
nohup命令相當有用。想象以下場景：
我登入遠端伺服器，然後執行了一個耗時命令，或者一個需要一直執行的命令，例如一個遊戲的伺服器程式。這時假如我掉線了，或者我不小心用exit命令退出了登入。那麼這個耗時命令也會中止執行。那就很麻煩了。而且，如果這個程式本應該一直執行很久的，我也不可能一直保持登入狀態等它結束啊。
我家裡還有老婆孩子呢，不能不去做飯啊，我要下班。。。開個小玩笑。
幸好，nohup命令解決了這樣的難題。
Ctrl + Z，jobs，bg和fg命令：控制程式的前後臺切換
我們來考慮一種情況：假如你要將程式轉到後臺執行，但是執行命令時忘記了在最後加上&符號。
如何再使此程式轉為後臺程式呢？有幾種方法。我們一一來學習。
Ctrl + Z：轉到後臺，並暫停執行
我們用top命令來演示。執行：
top複製程式碼因為top命令的作用是實時地顯示各種系統資訊和程式列表。這時，我們按下Ctrl + Z這個組合鍵：
可以看到終端顯示了
[1]+ Stopped top複製程式碼這行資訊。
stopped是英語《停止的》的意思，然後我們又看到[1]這個熟悉的資訊，表示這是此終端第一個後臺程式。
所以表示top命令被放到了後臺，此程式還是駐留在記憶體中，但是被暫停執行了。這個時候命令提示符又出現了，我們可以做其他事情了。
bg命令：使程式轉到後臺
經過上面的Ctrl + Z操作，我們可憐的top程式已經被“打入冷宮”（轉入後臺，並且被暫停執行了）。
但是皇后不甘心啊：“臣妾雖然做不到，但即使在冷宮中，我也要工於心計，運籌帷幄，以期早日打敗甄嬛”。
那怎麼辦呢？可以執行bg命令。
就是很簡單地輸入bg，然後回車。bg是英語background的縮寫，表示《後臺》。
bg命令的作用是將命令轉入後臺執行。假如命令已經在後臺，並且暫停著，那麼bg命令會將其狀態改為執行。
不加任何引數，bg命令會預設作用於最近的一個後臺程式，也就是剛才被Ctrl + Z暫停的top程式。如果後面加 %1，%2這樣的引數（不帶%，直接1，2這樣也可以），則是作用於指定標號的程式。因為程式轉入後臺之後，會顯示它在當前終端下的後臺程式編號。例如目前top程式轉入了後臺，它的程式編號是1（可以由[1]+推斷）。依次類推，bg %2就是作用於編號為2的後臺程式。
我們輸入bg，然後回車。看到如下輸出：
上圖中，終端首先顯示了：
[1]+ top &複製程式碼表示top命令被轉到了後臺，但是接著，它又顯示了這一條資訊：
[1]+ Stopped top複製程式碼咦，為什麼top程式還是暫停著呢？anz理說bg命令會把在後臺暫停的程式重新喚醒，使之在後臺重新執行啊。
我們用ps命令來檢視一下程式資訊：
ps -aux複製程式碼
在上圖中可以看到，top這個程式的程式號是23051，狀態是T。
首先補充一些知識：
Linux中，程式有5種狀態：
- 執行 (正在執行或在執行佇列中等待)
- 中斷 (休眠中, 受阻, 在等待某個條件的形成或接受到訊號)
- 不可中斷 (收到訊號不喚醒和不可執行, 程式必須等待直到有中斷髮生)
- 僵死 (程式已終止, 但程式描述符存在, 直到父程式呼叫wait4()系統呼叫後釋放)
- 停止 (程式收到SIGSTOP, SIGSTP, SIGTIN, SIGTOU訊號後停止執行執行)
ps命令標識程式的5種狀態碼：
- D 不可中斷 uninterruptible sleep (usually IO)
- R 執行 runnable (on run queue)
- S 中斷 sleeping
- T 停止 traced or stopped
- Z 僵死 a defunct ("zombie") process
因此，我們的top程式的狀態還是T，也就是停止（stopped）的狀態。很奇怪是嗎？
我們用其他的命令來測試看看。我們測試find命令。首先執行：
find / -name "*log" > find_log 2>&1複製程式碼上面這個命令的作用是：在根目錄 / 下查詢以log結尾的檔案，將標準輸出和標準錯誤輸出都重定向到find_log檔案中。
因此，雖然上述命令在執行，但終端中看不到任何資訊。
我們用Ctrl + Z來暫停此程式，並將其轉到後臺。然後再執行bg命令，使其重新在後臺執行。
奇怪了，為什麼bg作用於暫停的find命令後，並沒有像剛才top命令一樣仍然顯示Stopped呢？
我們再用ps -aux 看一下：
可以看到，top命令的狀態是T，也就是停止（Stopped）。而find命令的狀態則是D，也即是不可中斷的睡眠（但其實是在執行，等會我們就會看到）。
疑問：所以小編也不清楚為什麼對普通的命令（例如find），bg命令是起作用的，會將其轉成後臺執行。
但是對於top命令，bg為什麼不能將其轉成後臺執行，可能是因為top命令本身比較特殊吧。
也許是因為top命令是前臺互動式命令，因此不能被置於後臺執行。
小結一下：
如果你本想要使一個命令執行在後臺，成為後臺程式，但是忘記加&符號了。那麼可以按下面的順序使此程式轉為後臺執行：
Ctrl + Z：使程式轉為後臺暫停。
bg：使程式轉為後臺執行。
那你也許要問：為什麼不直接用bg命令一步到位呢？
因為，如果不先用Ctrl + Z將此程式暫停，此程式就一直在前臺執行，你沒法在命令提示符後面輸入啊。
jobs命令：顯示後臺程式狀態
這個命令很強大，畢竟和賈伯斯喬老爺子（賈伯斯的英文就是jobs，全名是Steve Jobs。job是英語《工作》的意思，jobs就是job的複數形式）一樣名字麼。
jobs命令的作用是顯示當前終端裡的後臺程式狀態。雖然我們可以用ps命令來檢視程式狀態，但是ps命令輸出的程式列表太長了。
聰明如你一定想到了，我們可以用jobs命令來顯示剛才那兩個程式的狀態：top程式和find程式。
jobs命令的輸出共分三列，我們逐列來說明：
顯示後臺程式標號：比如上例中top程式的標號是1，find程式的標號是2，如果還有其他後臺程式，那麼就會有[3]，[4]，等等。這個標號和PID（程式號）是不一樣的。這個標號只是顯示當前終端下的後臺程式的一個編號。
顯示後臺程式狀態：比如Stopped是停止的意思，Running是執行的意思。還有其他狀態。
命令本身。
可以看到，我們的top程式確實是在後臺暫停了，因為顯示Stopped，是英語《停止的》的意思。find程式在後臺執行，因為顯示Running，是英語《執行中》的意思。
fg命令：使程式轉到前臺
fg是英語foreground的意思，表示《前臺》。
與bg命令相反，fg命令的作用是：使程式轉為前臺執行。
用法也很簡單，和bg一樣，如果不加引數，那麼fg命令作用於最近的一個後臺程式。如果加引數，如%2，那麼表示作用於本終端中第二個後臺程式。
好了，講了這麼多知識點，是不是有點暈呢？沒關係。
我們用下面這個狀態圖來做個總結，應該就很清楚了：
解釋一下上圖：
如果我們執行一個程式，預設情況下，它會成為一個前臺執行的程式。我們可以按組合鍵Ctrl + C來銷燬此程式。
我們也可以使此程式在後臺執行。假如執行程式時就用&放在命令最後，那麼程式就會在後臺執行。
假如在程式執行起來後，按Ctrl + Z，則程式會轉到後臺，並且停止。此時如果執行bg命令，則程式重新執行，並繼續在後臺。
fg命令可以使程式轉到前臺，並且執行。
花點時間好好理解一下這個狀態圖。這個圖很重要，幾乎概括了後臺前臺程式切換的所有情況。
screen命令：合併多個終端
最後一節，我們來學習一個特殊的命令：screen
screen是英語“螢幕”的意思。
screen這個程式（所有命令其實都是程式）通常沒有在Linux發行版裡預裝，如果你的Ubuntu系統裡沒有screen這個程式，那麼可以如此安裝：
sudo apt-get install screen複製程式碼安裝完之後，你可以輸入screen命令，回車，會顯示以下內容：
按回車或空格跳過這個介紹頁面。
screen命令用於在一個終端中開啟多個終端，就好像在一個頁面中開多個標籤欄一樣（使用過瀏覽器的朋友肯定有這種使用經驗），很酷吧。
但是screen開啟的多個終端是重疊在一起的，如果你不知道，還以為只是開啟了一個終端，但是我們會學習如何在各個開啟的終端間切換。
在我們執行了screen命令後，再用Enter鍵跳過那頁介紹之後，我們看到終端裡好像沒發生什麼變化，就跟之前我們看到的終端一樣誒，那screen到底做了什麼呢？
其實，screen為我們開了一個虛擬終端，就是在當前實際的終端裡又開了一個終端。
如果你再執行screen，那麼它又會新開一個虛擬終端。那麼怎麼退出每個新開的虛擬終端呢？可以按Ctrl + D或者用exit命令。
每次你按Ctrl + D或執行exit命令，都會關閉當前所在的虛擬終端，直到最後一個虛擬終端被關閉，screen程式退出，回到我們的實際終端裡，如下圖：
上圖顯示了[screen is terminating]，表示所有screen開的虛擬終端都已關閉，screen退出（terminate是英語《終結，停止》的意思。施瓦辛格的電影《終結者》就是《The Terminator》）。
現在我們已經知道如何退出screen了。
我們重新回去吧，再輸入screen就好了。
在screen程式中，幾乎所有的操作都是以Ctrl + a開始的。
以下所有的講解中，英文字母區分大小寫。也就是說：b和B是不同的，前者就是按下鍵盤上的b鍵，B則是需要用Shift + b。
如何操作呢？首先，按下Ctrl + a鍵，然後鬆開Ctrl鍵和a鍵，再按其他鍵來完成一定的操作。
Ctrl + a再加?號：顯示幫助頁面
我們先用Ctrl + a鍵（也就是同時按下Ctrl鍵和a鍵），然後鬆開這兩個鍵，再按下?號（需要Shift + /號）。
screen的幫助頁面就會顯示：
可以看到，幫助頁面顯示了各種操作的實現方法。（好好學英語，很有好處吧，可以參看 對於程式設計師, 為什麼英語比數學更重要? 如何學習）
幫助頁總共有3頁，可以通過第一頁第一行[Screen key bingings，page 1 of 3]知道。目前是在3頁中的第一頁，按空格可以翻到下一頁，按回車退出幫助頁。
那怎麼來閱讀這個幫助頁面呢？
比如說，你想要知道screen的版本號，那就是version，可以看到需要用到v鍵。但是光是按v鍵還不夠，因為我們看到第一頁第二行Command key： ^A ，就是說以下所有的操作，都需要先按下Ctrl + a鍵。^表示Ctrl鍵。
所以說，要知道screen的版本號，可以先按Ctrl + a鍵（也就是同時按下Ctrl鍵和a鍵），然後鬆開這兩個鍵，再按下v鍵。就會在左下角顯示screen的版本號了。
當然了，這個幫助頁面還是不太容易懂，不過我們也不需要全部記住，只要會用常用的一些組合鍵就好了。
常用的組合按鍵
Ctrl + a，鬆開，再按c：建立一個新的虛擬終端。
Ctrl + a，鬆開，再按w：顯示當前虛擬終端的列表。會顯示在左下角，類似下圖：
此處的 0$ bash 1-$ bash 2*$ bash 表示此時開啟了3個虛擬終端，都叫作bash，編號是0，1，2。
有*（星號）的那個虛擬終端就是我們目前所在的虛擬終端，也就是第3個，編號是2。
Ctrl + a，鬆開，再按A：重新命名當前虛擬終端。修改後的名字，你之後再用Ctrl + a，鬆開，再按w時就會看到。
Ctrl + a，鬆開，再按n：跳轉到下一個虛擬終端。
Ctrl + a，鬆開，再按p：跳轉到上一個虛擬終端。
Ctrl + a，鬆開，再按Ctrl + a：跳轉到最近剛使用的那個虛擬終端。
Ctrl + a，鬆開，再按0~9數字鍵：跳轉到第0~9號虛擬終端。
Ctrl + a，鬆開，再按 "（雙引號）：會讓你選擇跳轉到哪個虛擬終端。
Ctrl + a，鬆開，再按k：關閉當前終端。
以上是一些常用的screen組合鍵，下面我們重點來看兩個很有用的組合鍵，分別用於分割虛擬終端和分離screen。
Ctrl + a，鬆開，再按S：分割虛擬終端為多個小虛擬終端
注意是大寫的S，所以是Shif + s。如果這樣操作一次，則當前虛擬終端被分割為上下兩部分。如下圖所示：
如果再按這樣操作，就分割成3部分，4部分...
可以看到我在上面的半部分中執行了ls命令，下面的半部分暫時還沒跳轉過去操作，因此下半部分連命令列提示符也沒有，空空的。
那我們如何跳轉到下半部分去操作呢？
Ctrl + a，鬆開，再按Tab鍵。
游標就會跳轉到下半部分了，但是還是沒見有命令列提示符，那是因為還沒為下半部分建立虛擬終端呢。
所以我們可以新建一個：Ctrl + a，鬆開，再按c。或者開啟一個現有的虛擬終端。
可以看到，我們用Ctrl + a，鬆開，再按c之後，下半部分的左下角的--變成了3 bash，說明新建了一個虛擬終端，編號是3，也就是第4個（虛擬終端的編號從0開始）。
我們在這個3 bash的虛擬終端裡執行top命令，如下：
那麼我們如何關閉新分割出來的虛擬終端呢？只要Ctrl + a，鬆開，再按X（是大寫的X，也就是Shift + x）。
Ctrl + a，鬆開，再按d：分離screen
如果我們在screen程式中，先按Ctrl + a，鬆開，再按d，就可以使screen程式與當前實際終端分離了，有點類似nohup命令的作用。
這樣我們就可以重回我們自己的實際終端了，而screen並沒有退出，還在後臺執行。
可以看到 [detached from 6815.pts-0.oscar-laptop]
表示我們的screen與實際終端分離（detach是英語《分離，掙脫》的意思）了。
之後如果你要重回screen中，可以輸入
screen -r複製程式碼就又回到剛才的screen的虛擬終端裡了。
我們可以使好幾個screen進入分離（detached）狀態。
可以看到，我們繼剛才分離了編號6815的screen程式之後，現在又分離了一個編號13840的screen程式。
之後再執行screen -r想要回去的時候，因為有兩個screen分離程式了，實際終端會詢問你要回到哪一個，如下圖：
你想要回到哪一個就用：
screen -r 編號複製程式碼就可以了。例如我要回到6815那個screen，只要這樣：
screen -r 6815複製程式碼如果你在實際終端下，輸入：
screen -ls複製程式碼則會列出當前開啟著的screen程式：
怎麼樣，screen是不是很有趣呢？好好練習，就會比較熟練了。
用過Emacs或Vim編輯器的讀者，也許覺得screen有點像Emcas或Vim中的一部分功能。
是有點像。不過，screen怎麼能和Emacs及Vim如此強大的編輯器相比呢。
總結
我們可以使程式在後臺執行，成為後臺程式。這樣在當前終端中我們就可以做其他事了，而不必等待此程式執行結束。
為了使一個程式在後臺執行，可以在命令的最後加上&這個符號。但是，如果你關閉終端或退出登入，此後臺程式還是會結束。為了將後臺程式與本終端分離，可以使用nohup命令，使得程式不再受終端關閉或使用者登出的影響。
如果你執行了一個前臺程式，但是想要將其轉為後臺執行程式。你可以先用Ctrl + Z組合按鍵將其轉為後臺暫停，然後執行bg命令使其在後臺重新執行。如果你要將一個後臺命令（不管它是後臺執行還是後臺暫停）重新轉為前臺執行，只要用fg命令就可以了。
screen是一個程式，你可以用apt-get來安裝。screen命令使使用者能夠在一個終端中開啟多個虛擬終端。
第三部分第五課預告
今天的課就到這裡，一起加油吧！
下一課我們學習：Linux探索之旅 | 第三部分第五課：延時執行，唯慢不破
微信公眾號「程式設計師聯盟」ProgrammerLeague
我是謝恩銘，在巴黎奮鬥的軟體工程師。
我的簡介
我的經歷
熱愛生活，喜歡游泳，略懂烹飪。
人生格言：“向著標杆直跑”