Linux程序后台运行方法

在使用Linux系统的过程中，有时候我们希望将程序挂在后台运行，常见的情况有：

• 有些程序类似于服务，需要长期后台运行，作为守护进程
• 有些脚本执行时间很长，希望其在后台慢慢运行
• 对于使用SSH远程连接的情况，一旦SSH连接中断，则所有运行的程序也将全部终止
  • 有些程序执行时间很长，但不希望一直维持SSH连接，需要程序后台运行
  • 有时候网络状况不稳定，SSH连接很容易中断；一旦连接中断则程序执行也直接中断

其实仔细分析以上需求，有两种情况：

• （1）对于前两者，其实只需要程序后台静默执行即可，这样可以空出前台终端执行其它操作而不必打开新终端
• （2）对于第三种情况，其需要程序不依赖虚拟终端执行，这样可以使得断开SSH连接而程序不终止

方法一：使用&符号

在执行shell命令的时候我们可以在命令的后面加上一个“&”，这样就可以使得该程序在后台运行。但是当程序运行起来之后依旧会再次在shell中输出打印信息，shell依旧被占用，并且关闭shell则程序退出；这个时候我们可以使用ctrl+z命令，使得这个信息消失，可以做别的事情，但是关闭shell的时候程序依旧会退出，因此此方法无法解决第三种需求

# 执行当前目录下的test.py脚本，并使用&使其在后台运行
python ./test.py &


# 可以使用ps命令查看程序是否正在运行
ps
ps -ef | grep test # 如果程序很多，可以进行过滤


# 如果需要手动终止进程，可以使用killall命令；[进程名]就是ps输出的名称
killall [进程名]

方法一：使用nohup命令

nohup命令可以让程序在后台不挂断的运行，即使是SSH连接断开。

nohup
用途：不挂断地运行命令
语法：nohup Command [Arg ...] [&]

• 无论是否将nohup命令的输出重定向到终端，输出都将附加到当前目录的nohup.out文件中。如果当前目录的nohup.out文件不可写，输出重定向到$HOME/nohup.out文件中
• 如果没有文件能创建或打开以用于追加，那么Command参数指定的命令不可调用
• 退出状态出口值：
  • 126：可以查找但不能调用Command参数指定的命令
  • 127：nohup命令发生错误或不能查找由Command参数指定的命令
  • 否则，nohup命令的退出状态是Command参数指定命令的退出状态

仅仅使用nohup命令能保证程序忽略挂起信号一直运行，但是输出还是会在终端和默认的当前目录的nohup.out文件中输出，关闭终端的时候不会结束程序，这样不是很优雅，最好的方式是在nohup后面加上&，这样就是最佳的执行方式了。

nohup command > myout.file 2>&1 &

• command - 要执行的命令
• > - 将输出追加到文件中
• myout.file - 要将输出保存到的文件
• 0 – stdin (standard input)
• 1 – stdout (standard output)
• 2 – stderr (standard error)
  • &是一个描述符，如果1或2前不加&，会被当成一个普通文件
  • 2>&1是将标准错误输出重定向到标准输出
  • 1>&2的意思则是将标准输出重定向到标准错误
  • &>filename的意思是将标准输出和标准错误输出都重定向到文件filename中
• 上面写法是将标准错误（2）重定向到标准输出（&1）；标准输出（&1）再被重定向输入到myout.file文件中
• 最后的&就是方法一中的&，让程序后台执行

对于前面执行python脚本的例子可以写成（将日志保存到当前目录下的out.log文件中）：

nohup python ./test.py > out.log 2>&1 &

# 可以使用ps命令查看程序是否正在运行
ps
ps -ef | grep test # 如果程序很多，可以进行过滤


# 如果需要手动终止进程，可以使用killall命令；[进程名]就是ps输出的名称
killall [进程名]

nohup和&的区别

nohup运行命令可以使命令永久的执行下去，和用户终端没有关系，例如我们断开SSH连接都不会影响运行，注意了nohup没有后台运行的意思；&是指在后台运行，但当用户推出(挂起)的时候，命令自动也跟着退出。
结合起来用就是：nohup COMMAND &，这样就能使命令永久的在后台执行

方法三：使用screen命令

GNU Screen简称Screen或screen，源自GNU计划，初始版本早在1987年就发布；Screen是一个全屏窗口管理器，它可以在多个进程（通常是交互式shell）之间多路传输物理终端

上面的nohup加&组合方法通常适用于临时执行某一个脚本，因为脚本运行时间很长，需要让其在后台慢慢执行

而screen命令则更适合执行大量的命令，通常是在网络状况不佳的情况下进行远程操作；毕竟谁都不希望命令执行了一半，结果因为网络质量不好或服务器配置过低导致SSH连接中断，结果所有努力全部白费，还会面临因为中途强行中断而出现的死锁、缓存等乱七八糟的问题

Screen主要有三大功能/特性：

会话恢复：只要Screen本身没有终止，在其内部运行的会话都可以恢复。这一点对于远程登录的用户特别有用——即使网络连接中断，用户也不会失去对已经打开的命令行会话的控制。只要再次登录到主机上执行screen -r就可以恢复会话的运行。同样在暂时离开的时候，也可以执行分离命令dettach，在保证里面的程序正常运行的情况下让Screen挂起（切换到后台）。

多窗口：在Screen环境下，所有的会话都独立的运行，并拥有各自的编号、输入、输出和窗口缓存。用户可以通过快捷键在不同的窗口下切换，并可以自由的重定向各个窗口的输入和输出。Screen实现了基本的文本操作，如复制粘贴等；还提供了类似滚动条的功能，可以查看窗口状况的历史记录。窗口还可以被分区和命名，还可以监视后台窗口的活动。

会话共享：Screen可以让一个或多个用户从不同终端多次登录一个会话，并共享会话的所有特性（比如可以看到完全相同的输出）。它同时提供了窗口访问权限的机制，可以对窗口进行密码保护。

Screen通常没有预装在Linux系统发行版本中，需要手动安装：

sudo apt install screen # Ubuntu/Debian
sudo yum install screen # CentOS/RHEL/CentOS Stream
sudo dnf install screen # Fedora
sudo pacman -S screen # Arch Linux

以上为通过使用软件仓库的发行包进行安装，也可以下载源码自行编译安装

基本概念

Screen的进程管理由会话（session）和窗口（window）组成；我们可以使用screen命令创建很多的screen会话，同时每一个screen会话又可以包含很多的screen窗口

会话（session）：screen会话就是当我们进入screen空间下的一个界面，一个会话占用一个进程pid；这个界面有其自己的名字，有其自己内部交互的快捷键，能够拥有很多不同的子终端的界面
Screen可以让一个或多个用户从不同终端多次登录一个会话，并共享会话的所有特性（比如可以看到完全相同的输出）。它同时提供了窗口访问权限的机制，可以对窗口进行密码保护

窗口（window）：每一个子窗口都是附属与一个screen会话下的，他们互不影响，能够分别执行不同的命令（这是整个screen命令的精华所在），相当于一个虚拟终端
对screen窗口进行管理的命令以ctrl+a开头。 工作时，我们需要做的就是先选定（创建）某一个screen会话，然后选定（创建）其中的一个子窗口。这样如果我们需要换一个界面的话，我们就只需要更换另一个子窗口就行了

状态：

• Screen会话主要存在两种状态：
  • Attached：表示当前screen正在作为主终端使用，为活跃状态
  • Detached：表示当前screen正在后台使用，为非激发状态
  • Dead： 表示当前screen已经终止，可以用screen -wipe进行清理

Screen命令的一般格式如下：

screen [-opts] [cmd [args]]

Screen中的常用命令：

以下命令中screen开头的是shell命令，需要在原始的命令行中执行；Ctrl+*是快捷键，需要在进入到screen会话中使用
以下快捷键中，以创建窗口（Ctrl+a c）为例，大部分C-a c和C-a C-c等价；但也有少数例外，具体以官方文档和实际使用为准；快捷键大小写敏感（Ctrl+a c和Ctrl+a C是不同的操作）

# 创建会话
screen -S session_name # session_name虽然可以省略，但是非常有用
screen -R session_name # -R会检查session_name，如果存在则进入已有会话，如果不存在则创建并进入
注意：使用-S创建会话不检查name，如果已经有该name的会话存在，则会创建一个新的同名会话，只是id不同

screen -ls # 列出所有会话，也可以写成-list


# 创建子窗口
Ctrl+a c # 在当前的会话下面生成一个新的窗口并切换过去


# 管理子窗口
Ctrl+a w # 窗口列表
Ctrl+a a # 在最近的两个窗口之间切换
Ctrl+a n # 切换到下一个窗口
Ctrl+a p # 切换到上一个窗口
Ctrl+a 0-9 #切换到第0-9个窗口
Ctrl+a " # 会弹出所有子窗口让你选择
Ctrl+a A # 重命名窗口


# 退出窗口
Ctrl+a d # 退出当前窗口（保留窗口），返回到进入screen前的shell状态；此时会话进入detached状态
Ctrl+a k # 关闭当前窗口，并切换到下一个窗口；当关闭最后一个窗口后返回原始shell状态；k/K均可
exit # 关闭当前窗口，并切换到下一个窗口；当关闭最后一个窗口后返回原始shell状态（同Ctrl+a k）
screen -d session_name/session_id # 在会话外退出窗口（保留窗口），会话进入detached状态
提示：session_id就是该会话的进程pid，可以通过screen ls或者top等方式查看
exit相当于是在窗口内执行了“exit”命令推出了终端，其对应的窗口会自动终止，作用相当于快捷键Ctrl+a k/K


# 重新进入会话
screen -r session_name/session_id # 重新进入处于detached状态的会话
screen -R session_name/session_id # 如前所述，-R在name或id不存在的情况下会创建新会话并进入
注意：如果一个会话处于attached状态，但你不在其中，也需要先screen -d name/id将其退出，再screen -r name/id进入
这种情况通常发生在因网络状态、系统负载等原因造成非正常退出的情况下，你不在会话中但会话却处于attached状态


# 删除会话
screen -X -S session_name/session_id quit # 使用-S/-R/-r均可；name/id要跟在-S/-R/-r后面
screen -wipe # 清理处于dead状态的会话


# 锁定/解锁窗口
Ctrl+a x # 锁定窗口，相当于锁屏操作
Ctrl+a s # 锁定窗口，相当于发送XOFF字符
Ctrl+a q # 解锁窗口，相当于发生XON字符


# 日志
Ctrl+a h # 开始/停止记录输出日志到文件
其会将窗口的输出保存到文件，默认的日志文件会保存到当前用户的根目录下（~/screenlog.0）


# 帮助
screen -help # 显示screen的帮助文档
Ctrl+a ? # 在会话内显示快捷键文档

还是以前面的python脚本为例，使用screen方法的操作如下：

screen -S test # 创建一个会话，命名为test
python ./test.py # 在默认的窗口中使用python执行脚本test.py
ctrl+a d # 使用快捷键退出窗口，返回原始shell

screen -ls # 检查已有会话

此时则可以继续其它工作，如果是远程连接也可以放心断开ssh连接；如果需要返回查看：

screen -r test # 重新连接会话“test”，也可以使用id

任务执行完成后可以销毁screen会话：

exit # 这里相当于在虚拟终端（窗口内）执行exit命令退出终端，也可以使用快捷键Ctrl+a k/K结束窗口

# 如果会话中只有这一个0号窗口，则结束窗口后其依附的会话test也将终止，此时可以使用wipe清理缓存
screen -wipe

Ctrl+a S # 水平分屏
Ctrl+a | # 垂直分屏
Ctrl+a Tab # 在不同区域间切换输入焦点
Ctrl+a K # 关闭当前区域（不会终止窗口）；如果只有一个区域则什么都不会发生
Ctrl+a Q # 关闭其它所有区域（不会终止窗口）

Ctrl+a [/Esc # 复制
Ctrl+a ] # 粘贴

方法四：使用systemctl

systemctl是Linux系统上用于管理系统服务（systemd单元）的命令行工具。它可以用来启动、停止、重启、禁用、启用、查询和管理系统服务的状态

使用systemctl可以让程序以守护进程的方式在后台一直运行，这种方法更适合对一些作为服务的程序使用

注意：使用该方法需要root权限

systemctl的完整内容过于复杂，这里仅给出简要的使用说明，以快速实现让程序后台运行的目的，还是以执行前面的python脚本为例：

先转到/etc/systemd/system/目录：

cd /etc/systemd/system

创建一个.service文件，例如这里创建一个名为test的服务：

vim test.service

文件内容参考如下：

[Unit]
Description=test service
After=network.target


[Service]
Type=simple
ExecStart=python /home/tianzi/test.py


[Install]
WantedBy=multi-user.target

• Description是服务描述，可以随意填写
• ExecStart是启动服务要执行的命令，例如这里是运行python脚本“/home/tianzi/test.sh”

然后启用并启动服务：

sudo systemctl enable test.service # 这是设置开机启动，如果是一次性任务请跳过
sudo systemctl start test.service # 执行“test”服务；.service通常可省略，上同

查看服务状态和日志输出：

sudo systemctl status test

参考：

https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/128875714

https://www.cnblogs.com/zyrblog/p/11044285.html

https://blog.csdn.net/weixin_39925939/article/details/121033427