用了這么多年Linux,你清楚這些概念嗎?

2021-02-27    分類: 網(wǎng)站建設(shè)

終端(Terminal)、控制臺(tái)(Console)、tty和shell,這些概念是我們經(jīng)常聽到的概念。單獨(dú)說一個(gè)概念,你可能七七八八說一大堆。但具體說到這幾個(gè)概念的區(qū)別,估計(jì)很多人都說不上來(lái)。今天創(chuàng)新互聯(lián)就一起了解一下這幾個(gè)概念的差異。

歷史淵源

我們先說一下控制臺(tái)和終端,這些概念都有歷史淵源,如果從歷史上進(jìn)行了解,會(huì)更加的清晰的明白這些概念的差異。


早期計(jì)算機(jī)精貴,一臺(tái)主機(jī),連很多終端,終端為主機(jī)提供了人機(jī)接口,很多人都通過終端使用主機(jī)的資源。終端有字符啞終端和圖形終端兩種。

而控制臺(tái)是另一種人機(jī)接口。 不通過串行線路與主機(jī)相連,直接安在主機(jī)上,這是人控制主機(jī)的第一人機(jī)接口。

可以想象成主機(jī)上有塊面板,面板上方小燈閃,人得站著才能夠著它(控制臺(tái)),主機(jī)上面一些電纜延伸到很多人辦公桌的屏幕和鍵盤上(終端)。

為了更加清晰的了解這些概念,我們給出一個(gè)老爺機(jī)的實(shí)物圖,紅色方框是具體的說明。


現(xiàn)在的情況

隨著硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,過去那種多人使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的時(shí)代已經(jīng)過去。但如果我們連接數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器的話,會(huì)出現(xiàn)多個(gè)人同時(shí)連接同一臺(tái)服務(wù)器的情況。但此時(shí)我們并不是通過硬件終端連接的,而是通過xshell或者Eterm等軟件進(jìn)行連接的。

隨著技術(shù)的發(fā)展,Linux操作系統(tǒng)在軟件層面保留了對(duì)硬件的兼容,因此在操作系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)了多種概念。下面本文逐個(gè)解釋一下這些概念的差異。

1. 名詞解釋

  • -------tty-------:代指所有終端設(shè)備
  • -------pyt-------:沒有實(shí)際設(shè)備的其他虛擬終端
  • --pts --ptmx--:兩者結(jié)合,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)pty,是pty的實(shí)現(xiàn)方法

tty(teletype):電傳打字機(jī)

ttyS(tty serial) :tty + 串行

pty(pseudo-tty):偽君子 + tty=偽終端

pts(pseudo-terminal slave):偽君子 + 終端 + 女仆=偽終端從端

ptmx(pseudo-terminal master):偽君子 + 終端 + 主人=偽終端主端

1> tty(終端設(shè)備的統(tǒng)稱):

tty一詞源于Teletypes,或teletypewriters,原來(lái)指的是電傳打字機(jī),是通過串行線用打印機(jī)鍵盤通過閱讀和發(fā)送信息的東西,后來(lái)這東西被鍵盤和顯示器取代,所以現(xiàn)在叫終端比較合適。

終端是一種字符型設(shè)備,他有多種類型,通常使用tty來(lái)簡(jiǎn)稱各種類型的終端設(shè)備。

2> pty(虛擬終端):

但是假如我們遠(yuǎn)程telnet到主機(jī)或使用xterm時(shí)不也需要一個(gè)終端交互么?是的,這就是虛擬終端pty(pseudo-tty)

3> pts/ptmx(pts/ptmx結(jié)合使用,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)pty):

pts(pseudo-terminal slave)是pty的實(shí)現(xiàn)方法,和ptmx(pseudo-terminal master)配合使用實(shí)現(xiàn)pty。

2. 分類


3.類別解釋

串行端口終端

歷史上只有這些串口設(shè)備才被叫做終端,也即現(xiàn)在的串行端口終端。計(jì)算機(jī)把每個(gè)串行設(shè)備看作一個(gè)字符設(shè)備。如你所知,Linux把設(shè)備當(dāng)作文件,對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件名是ttyS。

偽終端/模擬終端

通過X Windows(圖形界面)、SSH、telnet等登入主機(jī)所用的終端。成對(duì)的邏輯終端設(shè)備,包含主端和從端。有兩套偽終端接口:

  • BSD
  • master(主端)為 pty[p-za-e][0-9a-f],slave(從端)為 tty[p-za-e][0-9a-f]
  • 由于在編程時(shí)想找到合適的終端需要逐個(gè)嘗試,所以使用逐漸減少
  • UNIX 98
  • ptmx作為master設(shè)備,每次打開獲得master的信息,動(dòng)態(tài)生成pts/n
  • 并不與實(shí)際物理設(shè)備相關(guān),大多數(shù)系統(tǒng)選擇這個(gè)接口作為pty實(shí)現(xiàn)

偽終端即假的,由模擬軟件(gnome-terminal,urxvt,mlterm,xterm、konsole等)模擬出來(lái)的終端,ctrl + alt + T出來(lái)的那個(gè)小黑框就是其中一種

對(duì)master的操作會(huì)反應(yīng)到slave上

控制終端

控制終端是指能夠控制一個(gè)、一套設(shè)備或者幾套設(shè)備的終端控制器;

/dev/tty是一個(gè)應(yīng)用程序概念,面對(duì)進(jìn)程;

/dev/tty會(huì)映射到當(dāng)前使用的終端,使用命令tty查看其當(dāng)前指向的“設(shè)備”

  • X Windows下(圖形化界面):映射到pts,也即你開啟的是偽終端
  • 啞字符界面下(alt + Fn):映射到tty1-6中的一個(gè),也即控制臺(tái)虛擬終端

tty(控制終端)會(huì)映射到你正在使用的任何類型的終端上,用tty命令查看

控制臺(tái)終端/virtual consoles虛擬控制臺(tái)

  • 控制臺(tái)終端(/dev/ttyn)是在系統(tǒng)視頻監(jiān)視器上全屏的顯示終端;
  • 其特殊性在于系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建了64或6或10個(gè)(說法不一),且與cosloe關(guān)聯(lián);
  • tty0較特殊,指向當(dāng)前控制臺(tái)終端,即你正在使用的ttyn;有些ttyn,如tty1,tty2可能由圖形化界面占用;
  • 圖形界面下:alt + Fn(ttyn)切換
  • 啞終端下:ctrl + alt + Fn(ttyn)切換

4. 其他名稱解釋

啞終端(瘦客戶端)

早期的計(jì)算機(jī)終端是通過串行RS-232通信的,它只能解釋有限數(shù)量的控制碼(CR,LF

等),但沒有能力處理執(zhí)行特殊的轉(zhuǎn)義序列功能(如清行、清屏或控制光標(biāo)的位置)。

總之就是很有限,很基本的終端;

X Windows下按ctrl + alt + Fn(n為特定數(shù)字時(shí)是X Windows),其他時(shí)候按alt + Fn;

你得到的虛擬控制臺(tái)終端,就是模仿的字符啞終端。

智能終端(胖客戶端)

智能終端就是有能力處理轉(zhuǎn)義序列,也就是說處理能力較強(qiáng)的終端機(jī)。

虛擬終端

本質(zhì)上現(xiàn)代的終端都虛擬化了,但虛擬終端可特指?jìng)谓K端,或者說模擬終端

  • 串行端口終端需要外接一個(gè)真的物理上的終端,一般個(gè)人PC很少用到
  • 控制終端比較特殊,是對(duì)其他的終端映射和管理,指的是當(dāng)前用到的那個(gè)終端
  • 控制臺(tái)終端也叫虛擬控制臺(tái),可以理解為虛擬終端的高權(quán)限版本
  • 所以,一般人在PC上會(huì)打開的都屬于虛擬終端

虛擬控制臺(tái)

與控制臺(tái)終端同義,注意不要混淆虛擬終端與虛擬控制臺(tái),虛擬終端廣義上包含虛擬控制臺(tái)。

現(xiàn)代控制臺(tái)


1. 控制臺(tái)與終端區(qū)別

  • 控制臺(tái):直接連到機(jī)器上的物理主終端(primary teminal)
  • 終端:文本的輸入輸出環(huán)境
  • console:/dev/console是系統(tǒng)控制臺(tái),必須打開支持控制臺(tái)的物理實(shí)際設(shè)備;本質(zhì)上是一種訪問內(nèi)核的方式;一邊基于PC的顯示器鍵盤等物理控制臺(tái),一邊面向用戶。

在一些操作系統(tǒng)(比如Linux和FreeBSD)中console有多個(gè)tty(用特定的組合鍵能夠在這些tty之間切換)。有時(shí)他們的命名很混亂,操作系統(tǒng)文檔可能把那些tty叫做”console“ ”virtual console“ ”virtual terminal“等

/dev/console類似一個(gè)一個(gè)緩沖結(jié)果,用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)核的打印,比如內(nèi)核把要打印的內(nèi)容裝入緩沖區(qū),然后由console來(lái)決定打印到哪里吧(如tty0或單用戶模式)。所以說/dev/console是用來(lái)外接控制臺(tái)的。

2. Linux控制臺(tái)

  • 過去

/dev/console默認(rèn)是到/dev/tty0的鏈接(而tty0又指當(dāng)前虛擬控制臺(tái),即atl+Fn切換到哪);

即console -> tty0 -> ttyn;

/dev/console的指向可以改變,取決于系統(tǒng)配置,指向tty0,ttyn,或串行設(shè)備;

  • 現(xiàn)在(Linux 2.1.71開始)

/dev/console仍然默認(rèn)映射到/dev/tty0;

但已完全由內(nèi)核管理,控制它的映射;

如果一個(gè)終端設(shè)備要實(shí)現(xiàn)console功能,必須在單用戶模式才能登入console,才可以向內(nèi)核注冊(cè)一個(gè)struct console結(jié)構(gòu)(內(nèi)核命令console=);

Ubuntu 18.04基于Linux內(nèi)核v4.15,屬于后一種,現(xiàn)在的情況

控制終端、tty0、console都是指向,但指向的范圍和順序不同

什么是Shell

Shell,殼,與Linux的核kernel對(duì)應(yīng)。顧名思義就是機(jī)器的核心外面的一層殼,用于人機(jī)交互,只要是人與電腦之間交互的接口,就可以稱為 Shell;

Shell=解釋器,那解釋什么呢?

  • 交互式:等待你的命令,執(zhí)行你提交的命令(不止是命令行下的鍵盤輸入,還有圖形界面下的鼠標(biāo)輸入)
  • 非交互式:不與你交互,直接讀取放在文件中的命令并執(zhí)行,這種放在文件中的命令,也被叫做腳本

誤解1:常見的對(duì)Shell 這個(gè)概念的誤解,認(rèn)為一定要是命令行的 Shell 才叫 Shell。其實(shí) ,我們熟悉的 GNOME、KDE 等圖形界面也都是 Shell,只不過是 GUI(圖形化) Shell。

誤解2:混同Shell與CLI(命令提示符),盡管指的是命令行下的Shell,這也是錯(cuò)的。對(duì)于命令行下的Shell,CLI命令提示符是Shell的核心,也是Shell負(fù)責(zé)交互的那一部分,但不是Shell的全部。對(duì)于圖形化的Shell,這一負(fù)責(zé)交互的部分,當(dāng)然由GUI,圖形界面來(lái)取代了。

GUI和CLI都是shell,shell既不屬于系統(tǒng)內(nèi)核,也與一般應(yīng)用程序不同,它屬于系統(tǒng)工具,可以算作操作系統(tǒng)的一部分,主要用來(lái)管理文件和運(yùn)行程序,并提供與用戶的交互。

用戶 > (<) Shell > (<) 操作系統(tǒng)內(nèi)核

2. Shell有哪些

  • Windows 9X下:

核是DOS,圖形化的殼叫Windows Explorer,命令行的殼叫command

  • Linux下:

核是Linux內(nèi)核

命令行的殼有bash(Linux一般默認(rèn)) 、sh 、csh 、ksh......

圖形化的殼有KDE、GNOME、CDE、 XFCE......

3. Shell與tty的關(guān)系

  • tty是與計(jì)算機(jī)的輸入輸出相關(guān)的
  • Shell是與內(nèi)核相關(guān)的

也即你向終端輸入命令(或GUI下點(diǎn)擊鼠標(biāo)),終端自己是不會(huì)解釋這些命令的,它只負(fù)責(zé)輸入輸出,而計(jì)算機(jī)是大爺,它只認(rèn)二進(jìn)制,不認(rèn)你的命令。真正把這些命令解釋成計(jì)算機(jī)明白的語(yǔ)言的是shell;

shell把一些信息適當(dāng)?shù)妮斔偷浇K端設(shè)備,也接收來(lái)自終端設(shè)備的輸入;

你每打開一個(gè)終端,都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)shell進(jìn)程與之關(guān)聯(lián)

在除了GUI占用的控制臺(tái)終端以外的字符啞終端上:shell進(jìn)程在用戶登陸之后才啟動(dòng)

shell進(jìn)程也可以沒有終端與之關(guān)聯(lián)

對(duì)前面內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)

“在Ubuntu 18.04中,他們已經(jīng)改變了一些東西,你無(wú)法訪問tty1,它總是顯示登錄屏幕。如果您已登錄,則無(wú)法訪問tty2,因?yàn)樗鼘⒊蔀榈谝粋€(gè)登錄用戶的GUI。在tty7上顯示的兩個(gè)GUI的傳統(tǒng)已經(jīng)結(jié)束?!?/p>

1. ctrl + alt + T(被圖形化界面占用的tty2下的偽終端)

輸入tty

輸出/dev/pts/1

輸入echo "hello" > /dev/tty

輸出hello

輸入echo “hello” > /dev/tty0

輸出無(wú)

關(guān)機(jī)見hello

輸入echo “hello”> /dev/console

輸出無(wú)

關(guān)機(jī)見hello

2. ctrl + alt + F3(編號(hào)為tty3的虛擬控制臺(tái))

輸入tty

輸出tty3

輸入echo "hello" > /dev/tty

輸出hello

輸入echo “hello” > /dev/tty0

輸出hello

輸入echo “hello”> /dev/console

當(dāng)前名稱:用了這么多年Linux,你清楚這些概念嗎?
當(dāng)前地址:http://muchs.cn/news/103214.html

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