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  • linux 终端粗解

    一句话,能接受输入,能显示输出,就是终端,简单粗暴

    终端类型

    本地终端 

    用VGA连接主机和显示器,用PS/2或者USB连接主机和键盘,这样的一个显示器/键盘组合就是一个本地终端。

    用串口连接的远程终端

    通过串口线把主机接到另外一个有显示器和键盘的主机,通过运行一个终端模拟程序,比如“Windows超级终端”来将这台主机的显示器和键盘借给串口对端的主机。

    用TCP/IP承载的远程终端

    类似Telnet,SSH这般。

    SSH是一个TCP/IP协议族的协议,而其上跑的却是一个远程登录后的终端流,这显然只是用TCP/IP构建了一条隧道,然后终端流通行于该隧道。除此之外,更简单的Telnet也不例外,也是通过一个TCP/IP隧道来封装承载远程登录的终端流。除却TCP/IP,如果我们执意使用卡车来运载我们的输入和输出,也完全是合适的,TCP/IP也好,卡车也好,它们只是通信手段,它们并非终端本身。

    大致就先说这几类吧。可见上述的三类中,前两类都是在本地就直接关联了物理设备的,比如VGA口啊,PS/2口啊,串口啊之类的,这种终端叫做物理终端,而第三类在本地则没有关联任何物理设备,注意,不要把物理网卡当成终端关联的物理设备,它只是隧道关联的物理设备,这里的物理网卡完全可以换成卡车,它们与终端并不直接相关,所以这类不直接关联物理设备的终端叫做伪终端

    /dev/ttyX:

    tty是最令人熟悉的了,在Linux中,/dev/ttyX代表的都是上述的物理终端,其中,/dev/tty1~/dev/tty63代表的是本地终端,也就是接到本机的键盘显示器可以操作的终端。换句话说,你往/dev/tty3里写个东西,它就会显示在显示器对应的终端。

      为什么会有63个终端这么多呢?毕竟显示器只是一个单独的显示设备,键盘往往也只有一个,但Linux内核有能力知道现在该干什么,所以事实上Linux内核在初始化时会生成63个本地终端,通过键盘上的Fn-Alt-FX(X为1,2,3…)可以在这些终端之间切换,每切换到一个终端,该终端就是当前的焦点终端,比如说,你按下了Fn-Alt-F4组合键,那么此时第4个终端就是焦点终端,即/dev/tty4就是焦点终端设备,我试过了,切不了

    这里用shell给tty1输出一个123,就在虚拟机上显示了:

     

    /dev/console:

    焦点终端谁是焦点终端会被内核记录为全局变量,这样只要有键盘输入,就会把输入的字符交给焦点终端。这里顺便提一下,对于串口而言,不存在焦点终端的概念,谁连了串口就是谁,而对于伪终端来讲,一般情况下client都是运行在GUI环境,对于Windows那是微软的事,对于Linux,则有X系统完成同样的事,在此略过,继续我们正在说的话题

    系统中有没有什么变量可以表示焦点终端呢?当然有了,那就是/dev/console不管你在哪里往/dev/console里写东西,这些东西总会出现在系统当前的焦点终端上

    按照以他人为中心,我们解释了/dev/console其实就是一个全局变量,指代当前的焦点终端,如果当前的焦点是/dev/tty4,那么/dev/console指的就是/dev/tty4,当然这一切都是由内核来维护的。

    那么系统中有没有一个叫做自己的全局变量呢?当然有,那就是/dev/tty,也就是说,无论你在哪个终端下工作,当你往/dev/tty里写东西的时候,它总是会马上出现在你的眼前。

    /dev/tty1~/dev/tty63我们知道了它们是什么,/dev/tty表示自己,/dev/console表示焦点终端这些我们也知道了

    ttyS:

    以ttyS开头的就是串口终端

    pts/X  ptmX:

    最后,解释一下伪终端。其实也很好解释,只要你理解TUN/TAP虚拟网卡的原理就行,它们如出一辙!类似Telnet,SSH不是没有实际的物理设备吗?简单,给它模拟一个不就得了?系统是分层的,执行流只管调用接口,并不管具体实现。

      模拟一个虚拟的终端设备,实现它的write,read等回调即可。对于VGA连接的显示器而言,write其实就是将显存刷新,而对于伪终端而言,write其实是想将数据导入到一个用户态的程序中(不然又能去哪里呢?它下面又没有任何物理的东西),这简直跟很多VPN的原理非常类似。为此,Linux设计出一对虚拟终端设备,即/dev/ptmx/dev/pts/X,这就跟TUN/TAP网卡的网卡与字符设备之前的对应关系一致。

      简单来讲,当有ssh客户端连接后,sshd会fork一个进程,然后在子进程中打开一个叫做/dev/pts/1(或者2,3,4,5…)的设备,然后和sshd进程的/dev/ptmx配对,这样在ptmxpts之间就构成了一条管道,数据可以顺利被导入到sshd,然后通过TCP/IP封装发往ssh client所在的机器。

    终端原理图示:

    这个图示非常的好,是从别人那里弄得,强烈推荐!

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