shell和terminal

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Terminal和TTY

  • 古早年代通过电传打印机(teletypewriter)让用户与计算机交互，打字机上输入的文本可以直接发送到计算机，计算机的输出也通过打字机打印出来。

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    UART：Universal Asynchronous Reciver/Transmitter，通用异步收发传输器

    line dicipine：行规范

  • 终端设备(例如VT100)出现并逐渐取代了电传打印机

    使用阴极射线管进行显示，供应商采用ascii字符集这一相同标准，同时显示器单行最大80字符的设定也能在现代编程规范中觅得踪影(Google C++ style, PEP8)

  • PC时代，显示器和键盘取代了传统终端。考虑到兼容性，在内核中模拟了一个终端(terminal emulator)与tty驱动交互

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Shell

shell是操作系统和用户进行交互的程序，运行在terminal之中，常见实现有sh，bash，csh，cmd，pwoershell，explore(windows资源管理器)，Ubuntu GNOME Terminal……

Console

Console是早期计算机为了调控设备而设立的一些开关等

由内核直接提供的终端页面叫虚拟控制台(Virtual Console)，而上述拥有图形化界面的是终端窗口(伪终端)

PTY

运行在用户态的终端是PTY伪终端(pseudo tty)，更安全和灵活

因此当桌面崩掉无法响应的时候，你仍然能通过内核里的TTY来做要做的事

以GNOME terminal为例，流程为

  1. 建立GNOME terminal终端
  2. 打开/dev/ptmx字符文件，获得文件描述符PTY master，在/dev/pts/创建PTY slave设备
  3. terminal拥有了上述的设备文件，fork出一个bash
  4. terminal监听键盘事件，然后将其发送到PTY master，后者将经由line discipline处理的输入回传给terminal以供显示
  5. 当按下回车后tty driver将缓冲的数据复制到pts中，此时bash读取并fork运行相关的命令
  6. 由于fork出的命令拥有与bash相同的资源，因此可以操作pts进而回显到terminal上
  7. 当按下ctrl C以后，line discipline产生一个SIGINT信号发给pts，进而交给bash来kill子进程
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SSH

SSH的全称是Secure Shell Protocol，目标机器在22端口监听到连接请求做完验证工作后会申请创建一个tty，建立连接后的结构如图

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用户端部分禁用了line discipline，因此相关命令经过回车后才不会被执行。但服务端部分的line discipline没有被禁用，因此能够在服务端执行并正常回显

所以才会出现ssh连接远程服务器的时候，终端中输入字符一卡一卡的，因为每一个字符的回显都要经过网络的一次来回传输