Screen(一)_简介与安装

一、什么是screen命令

screen 是 Linux/Unix 系统中一个非常强大的终端多路复用器（Terminal Multiplexer）。它允许用户在一个单一的物理终端窗口中运行和管理多个会话（类似于虚拟终端），并且这些会话可以在后台保持运行，即使用户断开连接也不会终止正在运行的进程。

二、主要功能

1.后台运行任务

screen 会话中的进程可以独立于用户的当前终端会话运行，即使用户关闭终端或断开 SSH 连接，任务也会继续运行。

2.会话恢复

用户可以在断开连接后重新连接到先前的 screen 会话，恢复其状态。

3.多窗口支持

在一个 screen 会话中，用户可以创建多个虚拟终端（窗口），每个窗口可以独立运行不同的命令或任务。

4.共享会话

多个用户可以同时连接到同一个 screen 会话，用于协作调试或共享任务。

5.滚动查看历史输出

screen 提供了内置的滚动缓冲区功能，可以方便地查看之前的输出内容。

三、实现原理

screen 命令的原理基于终端多路复用技术和伪终端（pseudo-terminal，简称 PTY）的使用。下面从几个核心概念来解释它的实现原理：

1. 伪终端 (PTY)

• 什么是伪终端？

  在 Unix/Linux 系统中，伪终端是一种虚拟终端，它由两部分组成：主设备（master） 和 从设备（slave）。应用程序与主设备通信，主设备将数据转发给从设备，从设备则模拟一个真实的终端。

• 在 screen 中的作用：

  screen 会为每个会话创建一个伪终端。它拦截用户输入（通过主设备），将其发送到对应的伪终端，并捕获从设备返回的输出，再将其显示到用户的终端。

  这样，screen 可以管理多个伪终端，实现多个虚拟会话。

2. 会话管理

• 当用户运行 screen 时，它会创建一个主进程作为会话管理器，并启动子进程来运行用户的 Shell（例如 bash、zsh 等）。
• 每个 screen 窗口实际上对应一个独立的 Shell 子进程。screen 的主进程负责：
  • 跟踪每个窗口的状态。
  • 管理窗口之间的切换。
  • 保存窗口的历史输出。
  • 在会话分离（detach）后保持子进程的运行。

当用户分离会话时，screen 会保持这些子进程运行，直到用户重新连接。

3. 输入输出重定向

screen 通过重定向标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误（stderr）来实现与伪终端的通信：

• 用户的输入被捕获后，screen 将其发送到对应的伪终端。
• 程序的输出被伪终端捕获后，screen 将其返回并显示到用户的真实终端。

这种输入输出重定向使得用户可以自由切换、分离、重新连接会话，而不会中断正在运行的程序。

4. 后台运行

• 当用户分离会话时，screen 的主进程不会退出，而是继续运行：
  • 它维持伪终端和子进程的状态。
  • 保存窗口的内容。
  • 等待用户重新连接。
• 即使用户关闭终端或者网络连接断开，screen 进程仍会驻留在系统中，确保任务不中断。

通过这种方式，screen 实现了后台运行的效果。

5. 多路复用

• 多窗口机制：

  screen 的主进程可以管理多个伪终端（窗口），每个伪终端运行一个独立的 Shell 或程序。

• 窗口切换：

  通过快捷键，screen 的主进程会将用户的终端绑定到不同的伪终端，实现窗口间的快速切换。

6. 滚动缓冲区

• screen 为每个窗口分配了一个缓冲区，用于存储历史输出数据。
• 当用户进入滚动模式时，screen 会暂停实时输出，并允许用户浏览缓冲区中的历史内容。

7. 会话恢复

• 每个 screen 会话都有一个唯一的标识符（ID）或名称。
• 分离会话后，screen 的主进程会保存伪终端的状态。
• 当用户重新连接会话时，screen 会将用户的终端重新绑定到保存的伪终端，恢复之前的运行状态。

四、安装

大多数 Linux 系统默认包含 screen，如果没有安装，可以用以下命令安装：

• Debian/Ubuntu：

  sudo apt install screen
  

• CentOS/RHEL：

  sudo yum install screen
  

• Arch Linux：

  sudo pacman -S scre