SSH 注销后如何确保任务持续运行？

watson 2024-11-13

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1. 写在前面

在 Linux 系统中，执行一些运行时间比较长的任务时，必须等待执行完毕才能断开 ssh 连接或关闭客户端软件，否则可能会导致执行中断。本文将介绍几种实用的技巧和工具（nohup、setsid、()、disown等），确保退出 ssh 登录后任务持续运行。

2. 为什么 ssh 注销后任务终止？

原因分析：

当用户注销（logout）或者网络断开时，终端会收到 HUP（hangup）/ SIGHUP 信号从而关闭其所有子进程。

jpzhang-dev:~$ ping www.bing.com > /dev/null &
[1] 1631074
jpzhang-dev:~$ pstree -H 1631074
systemd─┬─ModemManager───2*[{ModemManager}]
        ├─NetworkManager───2*[{NetworkManager}]
        ├─accounts-daemon───2*[{accounts-daemon}]
        ├─snapd───23*[{snapd}]
        ├─sshd───sshd───sshd───bash─┬─ping
        │                           └─pstree
        ... ...

从上面的例子：

... ...

├─sshd───sshd───sshd───bash─┬─ping
│                           └─pstree
... ...

可以看出当前所处的 bash 是 sshd 的子进程，当 ssh 断开连接时，HUP 信号会影响到它下面的所有子进程，包括示例中的 ping 进程，指示它们终止，这是为了释放系统资源并确保没有孤立进程在运行。

HUP (hangup) 信号：

在 Linux 和 Unix 系统中，HUP（Hangup）信号是一个重要的信号，通常被表示为 SIGHUP。通常在用户注销、终端关闭或网络连接断开时发送。

SIGHUP 的主要作用：

通知进程终止：当终端连接中断或用户注销时，系统会向与该终端相关联的所有进程发送 SIGHUP 信号，默认情况下，这些进程会收到该信号并终止。
重启进程：许多守护进程（daemon）会捕获 SIGHUP 信号，以便在收到信号时重新加载配置文件，而不是完全停止进程。例如，nginx、httpd 等服务会在接收到 SIGHUP 信号后重读其配置。
实现进程管理：系统管理员可以使用 SIGHUP 信号来控制服务的行为，例如通过命令 kill -HUP向特定进程发送 SIGHUP，使其重新加载配置或优雅地结束。

进程可以通过设置信号处理程序来捕获 SIGHUP 信号。以下是一个简单的示例（使用 Python）：

py_signal.py:

import os
import signal
import time

def handle_sighup(signum, frame):
    print("Received SIGHUP signal!")

# 注册信号处理器
signal.signal(signal.SIGHUP, handle_sighup)

# 模拟进程持续运行
print("Process is running. PID:", os.getpid())
while True:
    time.sleep(1)

终端1: 运行脚本

jpzhang-dev:~/workspace/linux$ python3 py_signal.py
Process is running. PID: 1633852
Received SIGHUP signal!

终端2: 发送 SIGHUP

kill -HUP 1633852

终端1，输出 "Received SIGHUP signal!"

查询更多信号：kill -l、man signal、man 7 signal

解决思路：

让进程运行在新的 session（会话）里，即不属于此终端的子进程；
让进程忽略 HUP 信号；

3. 技巧 & 工具

【注意】下文提到的快捷键，不区分字母大小写；

3.1 nohup 命令

nohup（no hang up）命令用于在 Linux/Unix 系统中运行进程，使其在用户注销或终端关闭后继续运行。默认情况下，nohup 会忽略 SIGHUP 信号，从而确保进程不会被终止。

语法：

nohup command [arguments] &

command：要执行的命令或程序；
[arguments]：传递给命令的参数（可选）；
&：将命令放入后台执行，允许你继续使用终端；

示例：

启动一个长时间运行的命令，比如 ping，并使用 nohup：
```
nohup ping www.bing.com &
```
关闭此终端，打开另一个终端使用 ps 命令，查看到后台有 ping 进程在运行，终端输出（stdout、stderr）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，输出将重定向到 $HOME/nohup.out 文件中。
```
jpzhang-dev:~$ ps -ef | grep ping
root     1643510 1638994  0 11:06 pts/4    00:00:00 ping www.bing.com
```
```
jpzhang-dev:~$ tail -f nohup.out
64 字节，来自 202.89.233.100 (202.89.233.100): icmp_seq=53 ttl=116 时间=23.9 毫秒
64 字节，来自 202.89.233.100 (202.89.233.100): icmp_seq=54 ttl=116 时间=23.2 毫秒
... ...
```

重定向输出：

nohup ping www.bing.com > output.log 2>&1 &

> output.log: 将标准输出重定向到 output.log 文件；
2>&1: 将标准错误重定向到标准输出，使所有输出都写入同一个文件；

3.2 setsid 命令

setsid 命令用于在 Linux/Unix 系统中创建一个新的会话，并将指定的程序在新的会话中运行，脱离当前终端，使其不再受到终端的控制和影响。

语法：

setsid command [arguments]

command：要执行的命令或程序；
[arguments]：传递给命令的参数（可选）；

示例：

setsid ping www.bing.com > /dev/null
或
setsid ping www.bing.com > output.log 2>&1

jpzhang-dev:/home/workspace/linux# ps -ef | grep ping
root     1645405       1  0 11:21 ?        00:00:00 ping www.bing.com

从上例可以看出 ping 进程的 PID 是 1645405，进程的父 ID(PPID) 是 init(1) 而不是当前终端的进程 ID，可与 nohup 比较。

3.3 将 "&" 放入 “()” 内执行命令

在 Linux/Unix 系统中，将命令放在 () 中并使用 & 可以创建一个子进程，并在后台执行该命令。这种方法可以在新的子 Shell 中运行多个命令，而不会影响当前的 Shell 环境。

语法：

( command1; command2; ... ) &

command1; command2; ...：可以是多个命令，使用分号 ";" 分隔；
()：表示在子 Shell 中执行命令；
&：将整个命令组放入后台执行；

示例：

(ping www.bing.com > /dev/null &)

或
(ping www.bing.com > output.log 2>&1 &)

jpzhang-dev:/home/workspace/linux# (ping www.bing.com > /dev/null &)
jpzhang-dev:/home/workspace/linux# ps -ef | grep ping
root     1645585       1  0 11:22 pts/4    00:00:00 ping www.bing.com

进程的父 ID 是 init(1) 而不是当前终端的进程 ID，因此关闭当前终端无任何影响。

3.4 disown 命令

disown 命令的功能是用于从 Shell 终端中移除作业，是一个 bash 解释器的内置命令。disown 命令能够从 Shell 终端中移除指定的作业，正在运行的作业也可以被移除，亦可以对作业进行标记，使其在当前 Shell 终端窗口关闭后依然不会结束。

【重点】disown 命令可以移除当前正在运行的作业（后台作业）或者通过 “Ctrl + Z”，确保它在终端关闭或 ssh 会话断开后继续运行；

语法：

disown [options] [job_spec]

options：

-h：标记作业使其结束 Shell 终端窗口时不退出；
-a：移除所有的作业；
-r：移除运行的作业；
-ah：所有的作业都忽略 HUP 信号；
-rh：正在运行的作业忽略 HUP 信号；

job_spec：作业编号（例如 %1、%2）或作业名称。可以使用 jobs 命令查看后台作业编号。如果不指定 job_spec，disown 会移除当前 Shell 的最后一个作业。

当使用过 disown 命令后，会将把目标作业从作业列表中移除，不能再使用 jobs 来查看它，但是依然能够用 ps -ef 查找到它。

如下示例所示：

jpzhang-dev:~# ping www.bing.com > /dev/null &
[1] 1665969
jpzhang-dev:~# jobs
[1]+  运行中               ping www.bing.com > /dev/null &
jpzhang-dev:~# disown %1
jpzhang-dev:~# jobs
jpzhang-dev:~# ps -ef | grep ping
root     1665969 1642922  0 14:00 pts/5    00:00:00 ping www.bing.com

关闭终端，再次打开查询进程，可以看到进程的父 ID(PPID) 是 init(1)：

jpzhang-dev:~# ps -ef | grep ping
root     1665969       1  0 14:00 ?        00:00:00 ping www.bing.com

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，那就没问题，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）。

如下示例所示：

# Ctrl + Z 将程序放入后台，暂停执行（挂起进程）
jpzhang-dev:~# ping www.bing.com > /dev/null
^Z
[1]+  已停止               ping www.bing.com > /dev/null
jpzhang-dev:~# jobs
[1]+  已停止               ping www.bing.com > /dev/null

# 继续执行后台的作业
jpzhang-dev:~# bg %1
[1]+ ping www.bing.com > /dev/null &
jpzhang-dev:~# jobs
[1]+  运行中               ping www.bing.com > /dev/null &

# 此时 jobs 还是能看到 ping 后台任务的。
jpzhang-dev:~# ps -ef | grep ping
root     1667480 1665681  0 14:12 pts/7    00:00:00 ping www.bing.com

# 标记作业使其结束 Shell 终端窗口时不退出
jpzhang-dev:~# disown -h %1

# 需要断开 ssh 链接后，重新登录
jpzhang-dev:~# ps -ef | grep ping
root     1667480       1  0 14:12 ?        00:00:00 ping www.bing.com

可以看到进程的父 ID(PPID) 是 init(1)。

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。

命令整理：

$ sleep 500

# 假设有一个程序在前台运行，请按 Ctrl + Z（挂起）：
^Z
[1]+  Stopped                 myprogram

# 标记作业使其结束 Shell 终端窗口时不退出，如果只有一个作业，则无需指定作业编号：disown -h
$ disown -h %1  

# 继续执行后台的作业，如果只有一个作业，则无需指定作业编号：bg;（"fg %1" 重新回到前台运行） 
$ bg %1
[1]+ sleep 500 &

$ logout

$ ps -ef | grep sleep
root     1668456       1  0 14:18 pts/4    00:00:00 sleep 500

3.5 screen 命令

screen 是 Linux/Unix 系统中的一个多路复用终端工具，允许用户在一个终端会话中运行多个程序，尤其是在 ssh 连接断开或关闭终端时，它能够保持会话和进程的运行状态。

功能：

保持会话活跃：即使 ssh 连接断开或终端关闭，正在运行的任务依旧继续；
恢复会话：断开后可以重新连接到同一个会话，查看任务执行情况；
多任务管理：在一个 screen 会话中可以运行多个终端任务，类似于多标签的终端操作；
会话分离与恢复：可以随时将会话分离（detach），稍后再恢复（reattach）；

安装：

# CentOS
$ yum install screen

# Debian/Ubuntu
$ apt install screen

语法：

screen [options] [command]

screen：启动一个新的 screen 会话；
screen -S session_name：创建一个带有自定义名称的会话；
screen -r [session_name]：恢复一个分离的会话；
screen -ls：列出当前存在的所有 screen 会话；
Ctrl + A + D：分离当前会话，保持程序运行但退出到普通终端；

示例：

运行长时间任务并确保不中断

# 进入 screen 后运行 ping 任务
screen -S ping_session

或

# 直接在启动 screen 时指定要运行的命令
screen -S ping_session ping www.bing.com > /dev/null

Ctrl + A + D：分离当前会话，保持程序运行但退出到普通终端。

列出所有 screen 会话：

jpzhang-dev:~# screen -ls
There are screens on:
    1673330.ping_session    (10/10/24 14:56:40)     (Detached)
    3424088.pts-4.jpzhang-dev       (09/27/24 09:52:59)     (Detached)
2 Sockets in /run/screen/S-root.

恢复分离的 screen 会话:

# 如果只有一个分离（Detached）的 screen 会话，可以直接使用 screen -r 来恢复
screen -r 1673330
或
screen -r ping_session

关闭 screen 会话：

在 screen 会话中执行 exit，会话会自动关闭；
若没有使用分离，直接关闭终端连接时，screen 会话和进程也会结束；

多任务并行管理
启动 screen 会话后，你可以通过 Ctrl + A + C 创建多个窗口，在不同窗口中运行多个任务。例如，窗口 1 ：代码编译、窗口 2：监控日志，窗口 3：网络测试。
```
screen -S multitask
```

新建窗口：在 screen 会话内按 Ctrl + A + C 创建新窗口，并在每个窗口中执行不同的任务；
切换窗口：Ctrl + A + N（下一个窗口）或 Ctrl + A + P（上一个窗口）；
分离会话：Ctrl + A + D 返回到普通终端；

3.6 tmux 命令

tmux 是一款强大的终端多路复用器（terminal multiplexer），类似于 screen，它允许在单个终端窗口中运行多个会话、分屏显示、共享会话等。

功能：

会话持久性：ssh 断开后，tmux 会话及其运行中的任务依然保留，可以重新连接；
会话管理：可以创建多个会话，每个会话可以包含多个窗口和子任务；
窗口和分屏：一个 tmux 会话中可以打开多个窗口，每个窗口可以再分成多个分屏（pane），让你同时运行和监控多个任务；
会话共享：你可以和其他用户共享 tmux 会话，进行协作；

安装：

# Ubuntu 或 Debian
$ apt-get install tmux

# CentOS 或 Fedora
$ yum install tmux

语法：

tmux [options] [command]

tmux：启动一个新的 tmux 会话；
tmux new -s session_name：创建一个带有自定义名称的会话；
tmux attach -t session_name：重新连接到一个已有的会话；
tmux ls：列出所有当前存在的 tmux 会话；
tmux detach：分离当前会话（保持任务运行）；

示例：

使用 tmux 保持 ssh 会话

tmux new -s long_task
# 执行任务: ping www.bing.com

Ctrl + B, D  # 分离会话: 先按 Ctrl + B, 在键入 D（注：字母键，不区分大小写）

# 断开 SSH，通过以下命令恢复
tmux attach -t long_task

# 关闭 tmux 会话
# 在 tmux 会话内执行 exit 命令

创建多个窗口和分屏

tmux new -s dev

# 创建新窗口
Ctrl + B, C

# 在当前窗口垂直分屏
Ctrl + B, %

# 在当前窗口水平分屏
Ctrl + B, "

# 切换窗口
Ctrl + B, N/P # 上下窗口
Ctrl + B, 0-9 # 切换到指定编号的窗口

# 切换分屏
Ctrl + B, O
Ctrl + B, [方向键]

# 关闭分屏，分屏内执行 exit 命令

tmux、screen 功能对比：

功能	tmux	screen
基本功能	提供终端多路复用、分屏、会话保持等功能	提供终端多路复用、分屏、会话保持等功能
会话管理	支持命名会话，便于管理和恢复	也支持命名会话，但语法和管理方式不如 tmux 灵活
分屏管理	支持窗口内的水平和垂直分屏，操作简单	支持窗口分屏，但控制较少，分屏操作不如 tmux 灵活
窗口管理	直接支持多窗口、多个子任务	也支持多窗口管理，但操作上相对复杂
快捷键	默认快捷键组合以 Ctrl + B 开头，可自定义。字母键，不区分大小写	默认快捷键组合以 Ctrl + A 开头，可自定义。字母键，不区分大小写
滚动缓冲	更易用的滚动缓冲区，支持快捷键或鼠标滚动	支持滚动缓冲区，默认情况下需要进入复制模式
会话共享	支持多个用户同时连接并操作同一会话	也支持，但操作复杂
配置文件	配置文件更简洁灵活，支持脚本化的自动化配置	配置文件较复杂，功能较为基础

4. 总结

现在几种方法已经介绍完毕，可以根据不同的场景来选择不同的方案：

&: 将进程置于后台，使 Shell 不用等待它的结束而继续接受用户输入 (stdin)；
nohup/setsid/(): 无疑是临时需要时最方便的方法；
disown: 能帮助我们事后补救当前已经在运行了的作业，若需要 Ctrl + Z 挂起进程，需考虑是否影响当前进程的运行结果；
tmux、screen: 则是在大批量操作时不二的选择了；

ssh screen命令运行命令 tmux nohup

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1. 写在前面

2. 为什么 ssh 注销后任务终止？

3. 技巧 & 工具

3.1 nohup 命令

3.2 setsid 命令

3.3 将 "&" 放入 “()” 内执行命令

3.4 disown 命令

3.5 screen 命令

3.6 tmux 命令

4. 总结

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