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GNU Screen -- MITBBS Linux版镇版之宝

* 什么是GNU Screen

常来我们版的，基本上就算没有自己用过也听说过screen的名字了，那么到底什
么是screen, 它又是干什么的呢？为什么它能称得上是我们的镇版之宝？

screen的手册上说了，screen是一个terminal multiplexer。但是对于普通人来
讲，这个定义和没有定义差不多。我觉得最通俗的解释，应该说screen相当于文
本界面下面的一个desktop，就像GNOME, KDE之于X窗口系统。其次，screen还提
供类似于远程桌面（freenx, vnc, 或者Windows下的remote desktop）的功能，
你可以在本地生成一个"桌面"，然后通过网络重新连到这个"桌面"，所有你开的
"窗口"都还在。从这一点上说，screen完全可以取代nohup帮助你远程跑长时间的
程序，比如说需要过夜计算的simulation之类。

* Screen的基本功能

在我们谈screen的基本功能之前，我们来看看一个现代desktop，比如说gnome，
到底都为用户提供了什么。

首先，gnome提供了一个多窗口管理机制。以前这一块由metacity提供，现在很多
情况下是由compiz fusion 3D窗口管理器管。无论是老土的metacity还是眩目的
compiz fusion，其实说穿了都不过是给用户一个机制来管理多个同时运行的图形
化程序。广而论之，X下面的virtual desktop也不过是这个机制的延伸。

其次，gnome提供了一个（或者多个）panel，这个panel上可以加载很多有用的插
件。其中最有用的是window list，显示出你当前打开的几个应用程序的名字，然
后提供一个切换的方法。

第二有用的panel插件大概就是system monitor吧，能够显示出系统当前的
loads, memory等等。有的人大概还喜欢在panel上面显示时间，机器名等等信息。

再接下来，gnome还提供了一些别的服务，比如说程序与程序间的copy/paste服务，
设置多语言编码方式，键盘热键设定，必要的时候把屏幕锁上等等。

我们很快就能看到，以上说的这些功能，都有screen下的对应。当然，gnome是个
庞然大物，里头还有无数应用程序，就是那些以g开头的无数程序。但这些严格的
讲并不是一个桌面系统的一部分。甚至连nautilus严格的讲也不能算是desktop里
头不可分割的一部分。这些应用程序其实很多在文本界面下也有对应物，只不过
不由screen负责而已。我会在本文里头附带稍微介绍一下一些文本模式下的应用
程序。

* Screen的基本操作

** 第一次启动screen

每一个screen进程本身代表一个session. 最简单的方法是在一个终端下直接输入
screen然后回车。这时你会看到一个很简陋的greeting界面，然后你随便按一个
空格它就消失了，剩下的就是普通的shell提示符，好像什么都没发生过。你可以
运行一些标准shell指令，比如说ls，你会发现这个shell和别的shell没有任何不
同。

运行如下命令

screen -ls

你会发现它告诉你有一个screen在跑：

$ screen -ls
There is a screen on:
8671.pts-1.inferno (Attached)
1 Socket in /var/run/screen/S-qiuxing.

现在你输入Ctrl-a, 然后单个字母w，会发现左下角出现一个提示，比如说:

0*$ bash

现在再按Ctrl-a然后d，这时你开头运行命令出现的那些文字都不见了。我们现在再来
跑一次screen -ls:

$ screen -ls
There is a screen on:
8671.pts-1.inferno (Detached)
1 Socket in /var/run/screen/S-qiuxing

什么都没变除了状态由Attached变成了Detached。

现在你把你刚刚用的xterm关掉，重开一个xterm，或者有条件的话换一部电脑，
ssh到你的第一部机器，然后输入screen -r。你看见了什么？是不是之前的那些
文字都又回来了？

其实真正发生的是这么一个过程：screen创建了一个socket(一般是在
/var/run/screen/下面)，把它伪装成为一个虚拟文本终端（pty device）来充当
标准输入输出设备，然后调用了一个shell 程序让它运行在这个文本终端（其实
是个socket）上。当你从一个xterm里头detach掉了screen，screen下运行的程序
不会直接退出，因为它们用的标准输入输入装置已经不是你的xterm(下面跑的那
个shell)所相关的那个虚拟文本终端，而是一个socket了。

** 管理session

一般来说，我们不会裸起一个screen. 好的practice是每次新开一个screen，都
给它取一个好记的名字:

screen -S a_name

下次再用screen -ls的时候就会发现它有一个名字了（就是随机数后面的那一部
分）。

以下为和管理session有关的命令：

- 检查有多少screen session和它们的状态用screen -ls
- detach一个正在跑的session用Ctrl-a d
- reattach这个session用screen -r,
- 如果有多个detached的session, 而我们又想attach到某一个的话，就用screen
-r a_name
- 在一个正在跑的session里头改名字: 先按Ctrl-a, 然后按冒号:, 出来一个类
似vi的输入命令的界面，在里头运行这个内部命令：sessionname a_name

一个很常见的情况：有时我们需要强制reattach到一个attached session，比如
说忘记detach了，或者是ssh的时候网络断线了. 这个命令是: screen -RD
a_name. 事实上它的实现是先给a_name session发出一个detach指令，然后在发
出一个attach指令。

** 管理窗口

- 生成一个新的窗口: Ctrl-a c。这个新的窗口跑的是你的shell。
- 生成一个新的窗口，并且让它跑某个指定的程序: Ctrl-a :, 然后输入:
screen -t <name> <n> <command> 其中<name>是窗口的名字，<n>是窗口号，
<command>是指定的程序。这个命令主要是在配置文件里头用。
- 关闭一个窗口: 退出这个窗口的程序，则窗口自动关闭
- 在无法退出某个程序的时候强制关闭一个窗口: Ctrl-a K
- 窗口列表: Ctrl-a w
- 窗口切换:
1. Ctrl-a ", 出现一个菜单可以选择
2. Ctrl-a <n>, <n>是从0到9的窗口ID，这个命令直接切换到第<n>号窗口
3. Ctrl-a SPACE, 下一个窗口
4. Ctrl-a BACKSPACE, 前一个窗口
5. Ctrl-a Ctrl-a, 在当前和前一个窗口之间转换，相当于Alt-Tab的功能
- 窗口改名: Ctrl-a A

** 分屏

- 上下分成两个区域: Ctrl-a S (相当于emacs里的C-x 2
- 在两个区域里头切换: Ctrl-a TAB
- 合并两个区域: Ctrl-a Q (相当于emacs里的C-x 1), Ctrl-a X (相当于
emacs里头的C-x 0)

** copy/paste

正常模式下screen把所有的不以Ctrl-a开头的命令都完全透明地pass给窗口里
头的程序了。其实screen还有一个copy/paste模式，进入这个模式后screen的行
为就更像一个text editor（vi），你可以copy/paste，也可以上下移动（相当于
scroll window）。

- 进入copy/paste mode: Ctrl-a ESC或者Ctrl-a [.
- 在c/p mode下移动光标: 上下左右箭头，pgup/pgdown等。vi的hjkl,BE,/?等
等也都work
- Set mark: SPACE (类似emacs里面的Ctrl-SPACE)
- 两个mark里的内容自动进入screen的c/p buffer, 并且退出c/p mode。
- 这个c/p buffer还可以用文件写出来: Ctrl-a >

在正常模式下，Ctrl-a ]能够paste刚刚选中的内容。

** 其它有用功能/注意事项

第一重要的注意事项: 不要乱按Ctrl-a s. 它会锁死你的shell。不过不小心碰
到了也别怕，再按一下Ctrl-a q，你的shell就活过来了。

第二重要的事情: 我习惯了在shell/emacs里用Ctrl-a而不是Home跳到句首。可
是现在Ctrl-a被screen占用了。那么，我们怎么输入一个Ctrl-a? 答案: Ctrl-a
再加字母a.

推论: 如果在一个screen里头不小心attach了另外一个screen怎么办? 用Ctr-a
a d来detach里头的那个screen.

- 查看系统时间等信息: Ctrl-a t
- 查看screen本身的信息: Ctrl-a v
- 锁住屏幕: Ctrl-a x
- 清理屏幕: Ctrl-a l
- 有时候screen会显示一些信息，想要显示上一次显示的提示内容的话:
Ctrl-a m
- 给当前窗口录像(生成一个log，记录所有的信息): Ctrl-a H
- 使用visual bell: Ctrl-a Ctrl-g

* 配置文件

screen的基本配置文件是~/.screenrc（用户目录下的一个隐藏文件）。事实上在
这里控制的screen参数都可以在一个正在跑的screen里面通过进入命令行模式
（Ctrl-a :），输入相关命令来实现。但写配置文件可以省不少重复性的工作。

启动screen时有一个"-c"的参数来使用任何一个指定文件作为配置文件。比如:

screen -c .screenrc2

附录里有一个screenrc文件例子，里头详细的注释了每一行是干什么的。

* 高级用法

** 关注某个窗口

有时候我们可能开了一个窗口来跑一个要跑很久的程序，又或者那个窗口跑的是
pine/mutt，但我们在另外一个窗口干活。绝大多数时候第一个窗口都不会有任何
信息，但假设出现了变化比如说程序跑完了或者收到了新的email，我们也希望能
够在干活的当前窗口得到一个提示。

还有另外一种相反的情况，比如说编译一个大程序，不断的会出各种信息。但如
果不出了，那就说明编译完了（或者错了），这时候我们也希望得到通知。这个
功能大约对于Gentoo用户来说是最有用的.

这些都可以通过打开/关闭monitoring来实现。

- Ctrl-a M. 这样当前窗口如果出现变化，系统会通过message来通知你
- Ctrl-a _. 正好是上面的反面，如果当前窗口15秒都没动静了，则screen会发
一个msg.

** caption/hardstatus line

之前我提到过screen可以实现类似于gnome panel的功能。这个功能在screen里面
叫做caption line或者hardstatus line。它的配置看起来比较复杂，但一旦搞明
白了你就可以用它干很多很cool的事情。一个类比是配置bash的提示符，也是属
于不大好配置但很强大的东西。

我先举一个简单的例子吧:

caption always "%{+b Yk}%w"
hardstatus alwayslastline "Host: %H Load: %l "

它的效果是出现了两条panel, 第一条叫做caption line, 里头的内容是带颜色的
窗口信息, 第二条是hardstatus line, 里头有host和system load的信息。

在"%{+b Yk}%w"里头，%是escape sequence，+b是指粗体，Yk指的是亮黄(Y)字体，
配黑色(k)背景，%w是窗口号/名字。hardstatus bar里面，%H是hostname, %l是
系统load（和top里头显示的一样），其他就是一般的字符。

下面是一个比较复杂的hardstatus line配置, 视觉效果比单纯的%w要好：

hardstatus alwayslastline '%{Yk}%-w%{.Yk}%n %t%{-}%+w %=%{.w}'

更多的色彩，信息，请参阅screen manual里头关于string escapes那一章。

** Panel插件

虽然screen提供了很多string escapes, 但它们还是不可能满足所有人所有的需
要。比如说我自己就想知道系统使用了多少内存，有的人可能还想查看有没有新
邮件，等等。在gnome panel里头，这些都是通过panel插件来实现的。在screen
的caption/hardstatus line里也有一个类似的机制，让你把任何一个指定的程序
的output放在panel上。

一个简单的例子：

backtick 1 5 5 uptime
hardstatus alwayslastline "%1`"

解释一下：backtick 1 5 5 uptime的意思是定义外部命令uptime的标准输出作为
一个string escape, ID为1. 一次显示5秒钟，5秒钟之后重新运行一次。

比较复杂的例子(这也是我自己在用的screenrc)：

backtick 1 5 5 /home/qiuxing/bin/my_sysload1
backtick 2 5 5 /home/qiuxing/bin/my_free

hardstatus string '%{Yk}%-w%{.Yk}%n %t%{-}%+w %=%{.w} %{.Yr}%1` %{.Yb}%2`M %
{kY}%C'

其中my_sysload1和my_free的内容如下：

my_sysload1：

#!/bin/bash
cat /proc/loadavg | cut -d" " -f1

my_free:
free -m | tail -n 2 | head -n 1 | cut -c27-29

** 256色

比较新的screen支持256色。如果自己编译，记得在编译的时候打开这个选项。
Feisty和之前的Ubuntu下的screen没有加这个编译选项，但在Gutsy里这个选项已
经有了。我知道的支持256色的程序有vi/emacs/elinks。如果你知道别的文本模
式程序支持256色，请务必让我知道。

如果你知道你的screen支持256色，请在.screenrc里头加入这么几句：

term xterm-256color
attrcolor b ".I"
termcapinfo xterm-256color 'Co#256:AB=\E[48;5;%dm:AF=\E[38;5;%dm'
defbce "on"

其中第一句让screen伪装成一个xterm-256color，第二句让screen使用bold字体，
第三句告诉screen怎么定义前景背景等信息，最后一句是让screen用背景色来
erase text。

另外要确认一下你的系统上的确有xterm-256color这个term的信息。在Ubuntu里，
这个库叫做ncurses-term。

** X/鼠标支持

有一些文本程序也支持鼠标（emacs, elinks, w3m），有的甚至还支持inline
picture display(w3m)。screen对于这些都支持得很好。只要记住远程连接的时
候打开X11 forwarding开关（ssh -X），另外要检查一下shell变量DISPLAY是不
是设置对了（本地显示应该是:0.0，远程一般是:10.0之类的东西）。

** 编码转换

screen还有一个鲜为人知的功能：实现编码转换。比如说mrxvt只能支持gbk，但
不能支持unicode。可是我的中文文件都是unicode编码的。这时就可以通过
screen来实现编码转换：

encoding GBK UTF-8

只要在一个支持unicode的terminal里头生成一个screen session，detach之，下
次在一个编码为zh_CN.gbk的mrxvt里头reattach上这个session，所有的
zh_CN.utf8编码的中文文字就会自动转换为gbk格式。

** 多用户支持

screen还可以支持多用户。也就是说一个用户生成了一个session，然后让guest
来参与。具体的做法是先让screen变成一个setuid root的程序，然后在
screenrc里头允许另外一个用户连接。

如果你用过这个功能就会发现它相当的cool。但因为有一定的security concern，
我就不写太详细了。真要想用的话请参照这个Gentoo howto:

http://gentoo-wiki.com/HOWTO_Snoop_terminal_session#Screen

* 附录

** screenrc文件范例

# 和256色相关的配置
term xterm-256color
attrcolor b ".I"
termcapinfo xterm-256color 'Co#256:AB=\E[48;5;%dm:AF=\E[38;5;%dm'
defbce "on"

# 编码转换
encoding GBK UTF-8

# 使用visual bell
vbell on

# 断线的时候自动detach
autodetach on

# 不要出来那个烦人的greeting
startup_message off

# make the shell in every window a login shell
# 意思是会去执行~/.bash_profile
shell -$SHELL

# 在copy/paste模式下可以回溯到5000行的历史
defscrollback 5000

#remove some stupid / dangerous key bindings
bind k
bind ^k
bind .
bind ^\
bind \\
bind ^h
bind h
#make them better
bind 'K' kill
bind 'I' login on
bind 'O' login off
bind '}' history

# default windows

screen -t work 0
screen -t shell 1
screen -t su 3 sudo su -
screen -t others 4
chdir /home/qiuxing/Documents/writing/linux
screen -t notes 5
chdir
screen -t mutt 6 mutt
select 0

# hardstatus line hack
backtick 1 5 5 /home/xqiu/bin/my_sysload1
backtick 2 5 5 /home/xqiu/bin/my_free

hardstatus alwayslastline '%{Yk}%-w%{.Yk}%n %t%{-}%+w %=%{.w} %{.Yr}%1` %{.
Yb}%2`M %{kY}%C'