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你真的知道什麽是終端嗎?

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終端(Terminal)是Unix/Linux世界裏的一個基本的、重要的概念。但很多人並不了解終端的真正含義。

技術分享圖片80年代典型的終端

終端——人與機器交互的接口

人和機器是兩個相互獨立的實體。當人使用機器時,必須借助某種接口(interface)才能與機器交流信息。臺式機的接口包括顯示器、鍵盤、鼠標、揚聲器、麥克風等。CPU、內存、硬盤、光驅、顯卡、網卡等其他硬件屬於主機(host)。Unix和Linux把這種使得人和機器可以交互的接口稱為終端。

終端具有兩個基本功能:向主機輸入信息和向外部輸出信息。所以終端可以分為輸入設備和輸出設備。臺式機的輸入設備通常包括鍵盤、鼠標、麥克風,輸出設備包括顯示器、揚聲器等。

我們可以將上面的兩段內容歸納為兩個公式:

計算機 = 主機 + 終端

終端 = 輸入設備 + 輸出設備

臺式機的主機和終端在物理上是分開的,筆記本電腦卻是一個整體,但我們仍然可以將筆記本電腦的設備分為主機和終端。

人類也可以有終端。人類的終端,也就是人類與外部世界進行信息交流的接口。人類終端的輸入設備包括感知器官,即眼睛、耳朵、嘴巴、鼻子等。輸出設備包括嘴巴(發出聲音)、四肢(改變外部世界)等。

綜上所述,終端是人與機器交互的接口。人通過自身終端的輸出設備(嘴巴或手)將信息傳遞給計算機終端的輸入設備(鍵盤、鼠標等),後者將信息傳遞給計算機的主機。主機處理完信息後,將結果傳遞給計算機終端的輸出設備,後者將結果傳遞給人類終端的輸入設備,最後到達人類的大腦。

早期的終端

個人計算機是上世紀70年代末開始出現的。在那之前,人們只能在公司或大學裏使用大型機(mainframe)和小型機(minicomputer)。這些計算機非常昂貴,Unix創始人肯?湯普遜和丹尼斯?裏奇使用的PDP-7小型機當年的價格為72000美元,GE-45大型機價格高達1000萬美元。

肯?湯普遜和丹尼斯?裏奇想讓Unix成為一個多用戶系統。多用戶系統意味著要給每個用戶配置一個終端,每個用戶都要有一個顯示器、一個鍵盤。但當時所有的計算機設備(包括顯示器)價格都非常昂貴,而且鍵盤和主機是集成在一起的,根本沒有獨立的鍵盤。

最後他們找到了一樣東西,那就是ASR33電傳打字機。ASR是英文Automatic Send-Receive的首字母縮寫。雖然電傳打字機的用途是在電報線路上收發電報,但是它也可以作為人與計算機的接口,而且價格低廉。ASR33打字機的鍵盤用來輸入信息,打印紙用來輸出信息。

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所以他們把ASR33電傳打字機作為終端,很多個ASR33連接到同一個主機,每個用戶都可以在終端輸入用戶名和密碼登錄主機。這樣他們創造了計算機歷史上的第一個真正的多用戶系統Unix,而ASR33成為第一個Unix終端。

什麽是終端服務器(Terminal Server)?

當公司或大學的資金只能買一臺大型機或小型機時,所有的終端都直接連到這臺主機。隨著時間的推移,主機價格逐漸下降,這時一個機構內部有多個主機。如何才能讓每個終端都能連接到任何一個主機呢?在各個終端和主機之間牽一根線代價太大,而且線路容易搞混。這時候終端服務器就派上用場了。各個終端與終端服務器相連,各個主機也與終端服務器相連。當終端啟動時,終端服務器詢問用戶要登錄哪個主機,用戶指定主機後,再輸入用戶名和密碼登錄相應的主機。這種拓撲結構很像今天的家庭網絡,終端服務器相當於路由器。

控制臺(Console)又是個什麽東西?

通常終端都是通過線路連接到主機。有一個終端卻與眾不同,它與主機是一體的,不需要連線。這個特殊的終端就是console,中文名為控制臺。Console是用來管理主機的,只能給系統管理員使用,而且一個主機只有一個console。Console與一般終端在外表上沒什麽區別,但在功能上卻大不相同,有些事情只能在console完成,而不能在終端完成。例如,當系統啟動出現錯誤時,錯誤信息會顯示在Console的顯示器屏幕上,而不會顯示在一般的終端上。這是因為系統還沒有成功啟動,用戶是不能在一般的終端登錄系統的。另外,當主機需要維護或修復問題時,Unix以單用戶模式啟動(single-user mode)。在單用戶模式下,只有console才能連接到主機,其他終端沒有權限訪問主機。

個人計算機上的顯示器和鍵盤既可以認為是Console,也可以是一般的終端。當你在管理系統時,它們是Console;當你在做一般的工作時(瀏覽網頁、編輯office文檔等),它們是終端。

現在,人們把console和Terminal看成是同義詞,在使用時往往不區分它們原來的差別。這是因為在90年代中期以前,人們都是在公司或大學裏通過終端訪問Unix,有專門的系統管理員在console管理系統。而現在,人們可以擁有自己的Unix,在自己的電腦上使用Unix,這時候,console和終端是一體的,自己既是一般用戶,也是系統管理員。

終端模擬程序

現在我們知道終端屬於硬件。從前用戶坐在真實的終端前面輸入命令,現在輸入命令時不能使用真正的終端。因為現在真實的終端是圖形界面的終端。現在,用戶要輸入命令必須使用終端模擬程序(Terminal Emulation Program)。終端模擬程序就是我們平常在Linux桌面環境中打開的終端窗口(Terminal Window),它是個虛擬終端,但主機會認為它就是真正的終端。終端模擬程序也可以叫做終端模擬器(Terminal Emulator)。

如果你使用Unity或Gnome桌面,那麽在終端裏輸入命令man gnome-terminal,在gnome-terminal的手冊裏你會看到對gnome-terminal的介紹。gnome-terminal是 一個終端模擬程序,它模擬的是xterm。xterm也是一個終端模擬程序,xterm模擬的是DEC公司制造的VT102終端。你會發現,終端模擬程序 不僅可以模擬真實的終端,也可以模擬其他的終端模擬程序。

終端模擬程序可以模擬任何終端,包括真實終端和虛擬終端。但實際上只有四種終端被作為模擬的對象。DEC公司1978年制造的VT100終端和xterm終端模擬程序是最常見的兩個模擬對象。另外兩個不太常見的模擬對象是DEC公司生產的VT220終端和用於IBM大型機的3270終端。

字符終端和圖形終端

字符終端(Character Terminal)也叫文本終端(Text Terminal),是只能接收和輸出文本信息的終端。圖形終端(Graphics Terminal)不但可以接收和輸出文本信息,也可以輸出圖形圖像。DEC公司1978制造的型號為VT100的終端,由於設計非常良好,成為史上最流 行的字符終端,並且為其他字符終端設立了永久的標準。事實上,現在Linux系統上很多的終端模擬程序把DEC公司VT100系列終端作為模擬對象。圖形 終端有另外一個標準,那就是X Window,它是大多數Unix-like系統GUI界面的基礎。xterm是Unix世界裏最著名的圖形終端模擬程序,現在你依然可以在Linux系 統上找到xterm這個程序。xterm模擬的圖形終端是Tektronix 4014。

終端窗口和虛擬控制臺(Terminal Window and Virtual Console)

實際上,終端模擬程序分為兩種。在上面提到的終端窗口是其中一種,另外一種是虛擬控制臺(Virtual Console)。在上世紀七八十年代,在公司和大學裏,一般人們只可以使用一個終端。但有一些重量級人物可以使用很多個終端,因為他們需要在同一時間內使用主機做不同的事,所以在他們的辦公桌上會有四五個甚至六七個終端。

現在,我們不需要在桌上擺上這麽多個終端。Unix允許用戶在自己電腦上使用多個終端,其中有一個是圖形終端,其他六個是字符終端。這七個終端使用同一個顯示器和鍵盤。如果我們需要從一個終端切換到另外一個終端,只需按一下快捷鍵。一般情況下當我們啟動Linux系統時,圖形界面自動啟動。但有一件事你可能不知道,實際上Linux會同時啟動七個不同的終端模擬程序。這七個特殊的終端模擬程序叫做虛擬控制臺。

第一個到第六個虛擬控制臺是全屏的字符終端,第七個虛擬控制臺是圖形終端,用來運行GUI程序。從圖形終端切換到字符終端,我們只需按快捷鍵CTRL+ALT+F1,或CTRL+ALT+F2…….CTRL+ALT+F6。要切換回圖形終端,只需按快捷鍵CTRL+ALT+F7。當圖形終端崩潰時,我們可以按快捷鍵切換到這六個字符終端的其中一個,然後輸入命令修復問題或重啟系統。

結語

Unix系統在誕生之初就被設計成一個單主機-多終端模式的多用戶系統。現在我們仍然可以在自己家中組建一個”單主機-多終端”的計算機系統,也就是說我們可以把一臺硬件強大的主機放在家中,主機安裝Linux系統,然後在各個房間部署一個顯示器、一個鍵盤鼠標,這樣各個房間都有了自己的終端,各個終端連接到主機,供家人使用。實際上,我們可以在任何終端上通過互聯網登錄到世界任何地方的Unix主機,只要你有權限訪問那臺Unix主機。比如我們可以購買國外的VPS,然後在自己的Linux系統上打開一個終端模擬程序,用SSH登錄VPS。

註意windows系統雖然號稱是多任務多用戶系統,但windows對多用戶的定義是可以創建多個賬號。在windows系統上,同一時間只能登錄一個用戶賬號。Unix-like系統允許多個賬號同時登錄,是真正的多用戶系統

再來一個:http://www.cnblogs.com/dkblog/archive/2009/07/16/1980729.html

環境變量TERM設置為終端機,這裏的vt100,vt220等是說明仿真的產品類型。

終端是一個很重要的外設,用過終端設備的人都知道如果設備類型不對就會有亂字符,也可用仿真終端軟件如netterm試驗一下,linux的終端信息放在 /usr/share/terminfo下,在這個目錄的子目錄v下就有許多的如vt100,vt102,vt200等,你看一下就知道了。

用例:
如在ssh終端上先執行:
TERM=linux
才能用top命令


查看終端模擬的終端類型名,即查看TERM變量:
# export | grep TERM
declare -x TERM="xterm"

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終端概念常見問題
摘錄自:FAQ:終端和控制臺
作者:吳晉

由於在很多朋友對終端的概念一直不是很清楚,因此寫了這個FAQ,希望能夠幫助大家理解這些概念。不妥之處,還請大家來信指出。

Q:/dev/console是什麽?

A:/dev/console即控制臺,是與操作系統交互的設備,系統將一些信息直接輸出到控制臺上。目前只有在單用戶模式下,才允許用戶登錄控制臺。

Q:/dev/tty是什麽?

A:tty設備包括虛擬控制臺,串口以及偽終端設備。/dev/tty代表當前tty設備,在當前的終端中輸入:echo "hello" > /dev/tty,都會直接顯示在當前的終端中。

Q:/dev/ttyS*是什麽?

A:/dev/ttyS*是串行終端設備。

Q:/dev/pty*是什麽?

A:/dev/pty*即偽終端,所謂偽終端是邏輯上的終端設備,多用於模擬終端程序。例如,我們在X Window下打開的終端,以及我們在Windows使用telnet或ssh等方式登錄Linux主機,此時均在使用pty設備,準確的說應該是pty從設備(/dev/pts/*)。

Q:/dev/tty0與/dev/tty1 - /dev/tty63是什麽?它們之間有什麽區別?

A:/dev/tty0代表當前虛擬控制臺,而/dev/tty1等代表第一個虛擬控制臺,例如:當使用ALT+F2進行切換時,系統的虛擬控制臺為/dev/tty2,當前的控制臺則指向/dev/tty2。

Q:如何確定當前所在的終端(或控制臺)?

A:使用tty命令可以確定當前的終端或者控制臺。

Q:/dev/console是到/dev/tty0的符號鏈接嗎?

A:目前的大多數文本中都稱/dev/console是到/dev/tty0的鏈接(包括《Linux內核源代碼情景分析》),但是這樣說是不確切的。根據內核文檔,在2.1.71之前,/dev/console根據不同系統的設定可以鏈接到/dev/tty0或者其他ttyn上,在2.1.71版本之後則完全由內核控制。目前,只有在單用戶模式下可以登錄/dev/console,可以在單用戶模式下輸入tty命令進行確認。

Q:/dev/tty0與/dev/fb*有什麽區別?

A: 在Framebuffer設備沒有啟用的系統中,可以使用/dev/tty0訪問顯卡。

Q:關於終端和控制臺的區別可以參考哪些文本?

A:可以參考內核文檔中的:Documents/devices.txt 中關於"TERMINAL DEVICES"的章節。

另外,《Linux內核源代碼情景分析》的8.7節,以及《Operating Systems : Design and Implementation》中的3.9節(第3版中為3.8節)都對終端設備的概念和歷史做了很好的介紹。

另外在《Modern Operating System》中也有對終端設備的介紹,由於與《Operating Systems : Design and Implementation》的作者相同,所以文本內容也大致相同。需要註意的一點是《Operating Systems : Design and Implementation》中將終端設備分為3類,而《Modern Operating System》將終端硬件設備分為2類,差別在於前者將X Terminal作為一個類別。
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tty一詞源於Teletypes,或者teletypewriters,原來指的是電傳打字機,是通過串行線用打印機鍵盤通過閱讀和發送信息的東西,後來這東西被鍵盤與顯示器取代,所以現在叫終端比較合適。

但是如果我們遠程telnet到主機或使用xterm時不也需要一個終端交互麽?是的,這就是虛擬終端pty(pseudo-tty)
pts(pseudo-terminal slave)是pty的實現方法,與ptmx(pseudo-terminal master)配合使用實現pty。

終端是一種字符型設備,它有多種類型,通常使用tty來簡稱各種類型的終端設備。tty是Teletype的縮寫。Teletype是最早出現的一種終端設備,很象電傳打字機(或者說就是?),是由Teletype公司生產的。在Linux系統的設備特殊文件目錄/dev/下,終端特殊設備文件一般有以下幾種:

1、串行端口終端(/dev/ttySn)
串行端口終端(Serial Port Terminal)是使用計算機串行端口連接的終端設備。計算機把每個串行端口都看作是一個字符設備。有段時間這些串行端口設備通常被稱為終端設備,因為那時它的最大用途就是用來連接終端。這些串行端口所對應的設備名稱是/dev/tts/0(或/dev/ttyS0), /dev/tts/1(或/dev/ttyS1)等,設備號分別是(4,0), (4,1)等,分別對應於DOS系統下的COM1、COM2等。若要向一個端口發送數據,可以在命令行上把標準輸出重定向到這些特殊文件名上即可。例如,在命令行提示符下鍵入:echo test > /dev/ttyS1會把單詞”test”發送到連接在ttyS1(COM2)端口的設備上。可接串口來實驗。

2、偽終端(/dev/pty/)
偽終端(Pseudo Terminal)是成對的邏輯終端設備(即master和slave設備, 對master的操作會反映到slave上),例如/dev/ptyp3和/dev/ttyp3(或者在設備文件系統中分別是/dev/pty/m3和 /dev/pty/s3)。它們與實際物理設備並不直接相關。如果一個程序把ptyp3(master設備)看作是一個串行端口設備,則它對該端口的讀/寫操作會反映在該邏輯終端設備對應的另一個ttyp3(slave設備)上面。而ttyp3則是另一個程序用於讀寫操作的邏輯設備。

這樣,兩個程序就可以通過這種邏輯設備進行互相交流,而其中一個使用ttyp3的程序則認為自己正在與一個串行端口進行通信。這很象是邏輯設備對之間的管道操作。對於ttyp3(s3),任何設計成使用一個串行端口設備的程序都可以使用該邏輯設備。但對於使用ptyp3的程序,則需要專門設計來使用ptyp3(m3)邏輯設備。

例如,如果某人在網上使用telnet程序連接到你的計算機上,則telnet程序就可能會開始連接到設備ptyp2(m2)上(一個偽終端端口上)。此時一個getty程序就應該運行在對應的ttyp2(s2)端口上。當telnet從遠端獲取了一個字符時,該字符就會通過m2、s2傳遞給 getty程序,而getty程序就會通過s2、m2和telnet程序往網絡上返回”login:”字符串信息。這樣,登錄程序與telnet程序就通過“偽終端”進行通信。通過使用適當的軟件,就可以把兩個甚至多個偽終端設備連接到同一個物理串行端口上。

在使用設備文件系統(device filesystem)之前,為了得到大量的偽終端設備特殊文件,使用了比較復雜的文件名命名方式。因為只存在16個ttyp(ttyp0—ttypf)的設備文件,為了得到更多的邏輯設備對,就使用了象q、r、s等字符來代替p。例如,ttys8和ptys8就是一個偽終端設備對。不過這種命名方式目前仍然在RedHat等Linux系統中使用著。

但Linux系統上的Unix98並不使用上述方法,而使用了”pty master”方式,例如/dev/ptm3。它的對應端則會被自動地創建成/dev/pts/3。這樣就可以在需要時提供一個pty偽終端。目錄 /dev/pts是一個類型為devpts的文件系統,並且可以在被加載文件系統列表中看到。雖然“文件”/dev/pts/3看上去是設備文件系統中的一項,但其實它完全是一種不同的文件系統。
即: TELNET ---> TTYP3(S3: slave) ---> PTYP3(M3: master) ---> GETTY
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實驗:
1、在X下打開一個或N個終端窗口
2、#ls /dev/pt*
3、關閉這個X下的終端窗口,再次運行;比較兩次輸出信息就明白了。
在RHEL4環境下: 輸出為/dev/ptmx /dev/pts/1存在一(master)對多(slave)的情況

3、控制終端(/dev/tty)
如果當前進程有控制終端(Controlling Terminal)的話,那麽/dev/tty就是當前進程的控制終端的設備特殊文件。可以使用命令”ps -ax”來查看進程與哪個控制終端相連。對於你登錄的shell,/dev/tty就是你使用的終端,設備號是(5,0)。使用命令”tty”可以查看它 具體對應哪個實際終端設備。/dev/tty有些類似於到實際所使用終端設備的一個聯接。

4、控制臺終端(/dev/ttyn, /dev/console)
在Linux系統中,計算機顯示器通常被稱為控制臺終端(Console)。它仿真了類型為Linux的一種終端(TERM=Linux),並且有一些設備特殊文件與之相關聯:tty0、tty1、tty2等。當你在控制臺上登錄時,使用的是tty1。使用Alt+[F1-F6]組合鍵時,我們 就可以切換到tty2、tty3等上面去。tty1-tty6等稱為虛擬終端,而tty0則是當前所使用虛擬終端的一個別名,系統所產生的信息會發送到該終端上。因此不管當前正在使用哪個虛擬終端,系統信 息都會發送到控制臺終端上。 你可以登錄到不同的虛擬終端上去,因而可以讓系統同時有幾個不同的會話期存在。只有系統或超級用戶root可以向/dev/tty0進行寫操作 即下例:
1、# tty(查看當前TTY)
/dev/tty1
2、#echo "test tty0" > /dev/tty0
test tty0

5、其它類型
Linux系統中還針對很多不同的字符設備存在有很多其它種類的終端設備特殊文件。例如針對ISDN設備的/dev/ttyIn終端設備等。這裏不再贅述。

你真的知道什麽是終端嗎?