Linux中進程在后臺可靠運行的示例分析

這篇文章主要介紹Linux中進程在后臺可靠運行的示例分析，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

場景：

如果只是臨時有一個命令需要長時間運行，什么方法能最簡便的保證它在后臺穩定運行呢？

解決方法：

我們知道，當用戶注銷（logout）或者網絡斷開時，終端會收到 HUP（hangup）信號從而關閉其所有子進程。因此，我們的解決辦法就有兩種途徑：要么讓進程忽略 HUP 信號，要么讓進程運行在新的會話里從而成為不屬于此終端的子進程。

hangup 名稱的來由

在 Unix 的早期版本中，每個終端都會通過 modem 和系統通訊。當用戶 logout 時，modem 就會掛斷（hang up）電話。 同理，當 modem 斷開連接時，就會給終端發送 hangup 信號來通知其關閉所有子進程。

1. nohup

nohup 無疑是我們首先想到的辦法。顧名思義，nohup 的用途就是讓提交的命令忽略 hangup 信號。讓我們先來看一下 nohup 的幫助信息：

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

可見，nohup 的使用是十分方便的，只需在要處理的命令前加上 nohup 即可，標準輸出和標準錯誤缺省會被重定向到 nohup.out 文件中。一般我們可在結尾加上"&"來將命令同時放入后臺運行，也可用">filename 2>&1"來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 無疑能通過忽略 HUP 信號來使我們的進程避免中途被中斷，但如果我們換個角度思考，如果我們的進程不屬于接受 HUP 信號的終端的子進程，那么自然也就不會受到 HUP 信號的影響了。setsid 就能幫助我們做到這一點。讓我們先來看一下 setsid 的幫助信息：

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.

可見 setsid 的使用也是非常方便的，也只需在要處理的命令前加上 setsid 即可。

setsid 示例

[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，上例中我們的進程 ID(PID)為31094，而它的父 ID（PPID）為1（即為 init 進程 ID），并不是當前終端的進程 ID。請將此例與nohup 例中的父 ID 做比較。

3、這里還有一個關于 subshell 的小技巧。我們知道，將一個或多個命名包含在“()”中就能讓這些命令在子 shell 中運行中，從而擴展出很多有趣的功能，我們現在要討論的就是其中之一。
當我們將"&"也放入“()”內之后，我們就會發現所提交的作業并不在作業列表中，也就是說，是無法通過jobs來查看的。讓我們來看看為什么這樣就能躲過 HUP 信號的影響吧。

subshell 示例

[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 ~]#

從上例中可以看出，新提交的進程的父 ID（PPID）為1（init 進程的 PID），并不是當前終端的進程 ID。因此并不屬于當前終端的子進程，從而也就不會受到當前終端的 HUP 信號的影響了。

disown

場景：

我們已經知道，如果事先在命令前加上 nohup 或者 setsid 就可以避免 HUP 信號的影響。但是如果我們未加任何處理就已經提交了命令，該如何補救才能讓它避免 HUP 信號的影響呢？

解決方法：

這時想加 nohup 或者 setsid 已經為時已晚，只能通過作業調度和 disown 來解決這個問題了。讓我們來看一下 disown 的幫助信息：

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，我們可以用如下方式來達成我們的目的。

用disown -h jobspec來使某個作業忽略HUP信號。

用disown -ah 來使所有的作業都忽略HUP信號。

用disown -rh 來使正在運行的作業忽略HUP信號。

靈活運用 CTRL-z

在我們的日常工作中，我們可以用 CTRL-z 來將當前進程掛起到后臺暫停運行，執行一些別的操作，然后再用 fg 來將掛起的進程重新放回前臺（也可用 bg 來將掛起的進程放在后臺）繼續運行。這樣我們就可以在一個終端內靈活切換運行多個任務，這一點在調試代碼時尤為有用。因為將代碼編輯器掛起到后臺再重新放回時，光標定位仍然停留在上次掛起時的位置，避免了重新定位的麻煩。

需要注意的是，當使用過 disown 之后，會將把目標作業從作業列表中移除，我們將不能再使用jobs來查看它，但是依然能夠用ps -ef查找到它。

但是還有一個問題，這種方法的操作對象是作業，如果我們在運行命令時在結尾加了"&"來使它成為一個作業并在后臺運行，那么就萬事大吉了，我們可以通過jobs命令來得到所有作業的列表。但是如果并沒有把當前命令作為作業來運行，如何才能得到它的作業號呢？答案就是用 CTRL-z（按住Ctrl鍵的同時按住z鍵）了！

CTRL-z 的用途就是將當前進程掛起（Suspend），然后我們就可以用jobs命令來查詢它的作業號，再用bg jobspec來將它放入后臺并繼續運行。需要注意的是，如果掛起會影響當前進程的運行結果，請慎用此方法。

disown 示例1（如果提交命令時已經用“&”將命令放入后臺運行，則可以直接使用“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（如果提交命令時未使用“&”將命令放入后臺運行，可使用 CTRL-z 和“bg”將其放入后臺，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

場景：

我們已經知道了如何讓進程免受 HUP 信號的影響，但是如果有大量這種命令需要在穩定的后臺里運行，如何避免對每條命令都做這樣的操作呢？

解決方法：

此時最方便的方法就是 screen 了。簡單的說，screen 提供了 ANSI/VT100 的終端模擬器，使它能夠在一個真實終端下運行多個全屏的偽終端。screen 的參數很多，具有很強大的功能，我們在此僅介紹其常用功能以及簡要分析一下為什么使用 screen 能夠避免 HUP 信號的影響。我們先看一下 screen 的幫助信息：

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，有以下幾個常用選項：

用screen -dmS session name來建立一個處于斷開模式下的會話（并指定其會話名）。

用screen -list 來列出所有會話。

用screen -r session name來重新連接指定會話。

用快捷鍵CTRL-a d 來暫時斷開當前會話。

screen 示例

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

當我們用“-r”連接到 screen 會話后，我們就可以在這個偽終端里面為所欲為，再也不用擔心 HUP 信號會對我們的進程造成影響，也不用給每個命令前都加上“nohup”或者“setsid”了。這是為什么呢？讓我來看一下下面兩個例子吧。

1. 未使用 screen 時新進程的進程樹

[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

我們可以看出，未使用 screen 時我們所處的 bash 是 sshd 的子進程，當 ssh 斷開連接時，HUP 信號自然會影響到它下面的所有子進程（包括我們新建立的 ping 進程）。

2. 使用了 screen 后新進程的進程樹

[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，此時 bash 是 screen 的子進程，而 screen 是 init（PID為1）的子進程。那么當 ssh 斷開連接時，HUP 信號自然不會影響到 screen 下面的子進程了。

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