終端、控制檯、tty、shell等區別與概念初辨析

摘要： 歷史 控制檯 終端 計算機內部 計算機外部 並口...

歷史

控制檯	終端
計算機內部	計算機外部
並口	串列埠
單計算機一個	單計算機多個
系統訊息、核心訊息、後臺訊息	使用者需要、可以知道的訊息
原生裝置	電纜、網路、鍵盤、顯示器等
console（一種機櫃）	terminal（電線的末端）

早期計算機精貴，一臺主機，連很多終端,終端為主機提供了人機介面，很多人都通過終端使用主機的資源。終端有字元啞終端和圖形終端兩種。

而控制檯是另一種人機介面。 不通過序列線路與主機相連，直接安在主機上,，這是人控制主機的第一人機介面。

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

當下

現代終端（模糊硬體與軟體）

1. 名詞解釋

• -------tty-------：代指所有終端裝置
• -------pyt-------：沒有實際裝置的其他虛擬終端
• --pts --ptmx--：兩者結合，進而實現pty，是pty的實現方法

tty（teletype）：電傳打字機

ttyS（tty serial） ：tty + 序列

pty（pseudo-tty）：偽君子 + tty=偽終端

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

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

terminal和tty已經成為同義詞

2. 分類

	串列埠終端	偽終端(pty)	控制終端	控制檯終端
檔名 (/dev/)	ttyS(n)	ptmx、pts/n	tty	ttyn，console
其他介面別名		pty[p-za-e][0-9a-f] ， tty[p-za-e][0-9a-f]
用途	連線物理終端裝置	模擬終端與主機的通訊	指向當前所使用終端	模擬了型別為Linux的終端
開啟/檢視方式		終端模擬軟體，遠端主機	命令tty	alt + Fn

3.類別解釋

串列埠終端

歷史上只有這些串列埠裝置才被叫做終端，也即現在的串列埠終端；

計算機把每個序列裝置看作一個字元裝置；

如你所知，Linux把裝置當作檔案；

對應的裝置檔名是，ttyS；

偽終端/模擬終端

通過X Windows(圖形介面)、SSH、telnet等登入主機所用的終端；

成對的邏輯終端裝置，包含主端和從端；

有兩套偽終端介面：

• BSD
  master(主端)為 pty[p-za-e][0-9a-f] ，slave(從端)為 tty[p-za-e][0-9a-f]
  由於在程式設計時想找到合適的終端需要逐個嘗試，所以使用逐漸減少
• UNIX 98
  ptmx作為master裝置，每次開啟獲得master的資訊，動態生成pts/n
  並不與實際物理裝置相關，大多數系統選擇這個介面作為pty實現

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

對master的操作會反應到slave上

控制終端

控制終端是指能夠控制一個、一套裝置或者幾套裝置的終端控制器；

/dev/tty是一個應用程式概念，面對程序；

/dev/tty會對映到當前使用的終端，使用命令tty檢視其當前指向的“裝置”

• X Windows下(圖形化介面)：對映到pts，也即你開啟的是偽終端
• 啞字元介面下(alt + Fn)：對映到tty1-6中的一個，也即控制檯虛擬終端

tty（控制終端）會對映到你正在使用的任何型別的終端上，用tty命令檢視

控制檯終端/virtual consoles虛擬控制檯

• 控制檯終端（/dev/ttyn）是在系統視訊監視器上全屏的顯示終端；
• 其特殊性在於系統自動建立了64或6或10個（說法不一），且與cosloe關聯；
• tty0較特殊，指向當前控制檯終端，即你正在使用的ttyn；有些ttyn，如tty1，tty2可能由圖形化介面佔用；
• 圖形介面下：alt + Fn（ttyn）切換
  啞終端下：ctrl + alt + Fn（ttyn）切換

詳見“現代控制檯”

4. 其他名稱解釋

啞終端（瘦客戶端）

早期的計算機終端是通過序列RS-232通訊的，它只能解釋有限數量的控制碼（CR，LF

等），但沒有能力處理執行特殊的轉義序列功能（如清行、清屏或控制游標的位置）。

總之就是很有限，很基本的終端；

X Windows下按ctrl + alt + Fn（n為特定數字時是X Windows），其他時候按alt + Fn；

你得到的虛擬控制檯終端，就是模仿的字元啞終端。

智慧終端（胖客戶端）

智慧終端就是有能力處理轉義序列，也就是說處理能力較強的終端機。

虛擬終端

本質上現代的終端都虛擬化了，但虛擬終端可特指偽終端，或者說模擬終端

• 串列埠終端需要外接一個真的物理上的終端，一般個人PC很少用到
• 控制終端比較特殊，是對其他的終端對映和管理，指的是當前用到的那個終端
• 控制檯終端也叫虛擬控制檯，可以理解為虛擬終端的高許可權版本
• 所以，一般人在PC上會開啟的都屬於虛擬終端

虛擬控制檯

與控制檯終端同義

注意不要混淆虛擬終端與虛擬控制檯

虛擬終端廣義上包含虛擬控制檯

現代控制檯

1. 控制檯與終端區別

• 控制檯：直接連到機器上的物理主終端（primary teminal）
• 終端：文字的輸入輸出環境
• console：/dev/console是系統控制檯，必須開啟支援控制檯的物理實際裝置；本質上是一種訪問核心的方式；一邊基於PC的顯示器鍵盤等物理控制檯，一邊面向使用者。

在一些作業系統（比如Linux和FreeBSD）中console有多個tty（用特定的組合鍵能夠在這些tty之間切換）。有時他們的命名很混亂，作業系統文件可能把那些tty叫做”console“ ”virtual console“ ”virtual terminal“等

/dev/console類似一個一個緩衝結果，用來實現對核心的列印，比如核心把要列印的內容裝入緩衝區，然後由console來決定列印到哪裡吧(如tty0或單使用者模式)。所以說/dev/console是用來外接控制檯的。

2. Linux控制檯

• 過去

  /dev/console預設是到/dev/tty0的連結（而tty0又指當前虛擬控制檯，即atl+Fn切換到哪）；

  即console -> tty0 -> ttyn；

  /dev/console的指向可以改變，取決於系統配置，指向tty0，ttyn，或序列裝置；

• 現在（Linux 2.1.71開始）

  /dev/console仍然預設對映到/dev/tty0；

  但已完全由核心管理，控制它的對映；

  如果一個終端裝置要實現console功能，必須在單使用者模式才能登入console，才可以向核心註冊一個struct console結構（核心命令console=）；

Ubuntu 18.04基於Linux核心v4.15，屬於後一種，現在的情況

控制終端、tty0、console都是指向，但指向的範圍和順序不同

shell

1. 什麼是Shell

Shell，殼，與Linux的核kernel對應。顧名思義就是機器的核心外面的一層殼，用於人機互動，只要是人與電腦之間互動的介面，就可以稱為 Shell；

Shell=直譯器，那解釋什麼呢？

• 互動式：等待你的命令，執行你提交的命令（不止是命令列下的鍵盤輸入，還有圖形介面下的滑鼠輸入）
• 非互動式：不與你互動，直接讀取放在檔案中的命令並執行，這種放在檔案中的命令，也被叫做指令碼

誤解1：常見的對Shell 這個概念的誤解，認為一定要是命令列的 Shell 才叫 Shell。其實 ，我們熟悉的 GNOME、KDE 等圖形介面也都是 Shell，只不過是 GUI（圖形化） Shell。

誤解2：混同Shell與CLI（命令提示符），儘管指的是命令列下的Shell，這也是錯的。對於命令列下的Shell，CLI命令提示符是Shell的核心，也是Shell負責互動的那一部分，但不是Shell的全部。對於圖形化的Shell，這一負責互動的部分，當然由GUI，圖形介面來取代了。

GUI和CLI都是shell，shell既不屬於系統核心，也與一般應用程式不同，它屬於系統工具，可以算作作業系統的一部分，主要用來管理檔案和執行程式，並提供與使用者的互動。

使用者>(<)Shell>(<) 作業系統核心

2. Shell有哪些

• Windows 9X下：

  核是DOS，圖形化的殼叫Windows Explorer，命令列的殼叫command

• Linux下：

  核是Linux核心

  命令列的殼有bash（Linux一般預設） 、sh 、csh 、ksh......

  圖形化的殼有KDE、GNOME、CDE、 XFCE......

3. Shell與tty的關係

• tty是與計算機的輸入輸出相關的
• Shell是與核心相關的

也即你向終端輸入命令（或GUI下點選滑鼠），終端自己是不會解釋這些命令的，它只負責輸入輸出，而計算機是大爺，它只認二進位制，不認你的命令。真正把這些命令解釋成計算機明白的語言的是shell；

shell把一些資訊適當的輸送到終端裝置，也接收來自終端裝置的輸入；

你每開啟一個終端，都會啟動一個shell程序與之關聯

在除了GUI佔用的控制檯終端以外的字元啞終端上：shell程序在使用者登陸之後才啟動

shell程序也可以沒有終端與之關聯

對前面內容的實驗

在Ubuntu 18.04LST上進行

1. ctrl + alt + T（被圖形化介面佔用的tty2下的偽終端）

輸入echo “hello” > /dev/tty0

輸出無

關機見hello

2. ctrl + alt + F3（編號為tty3的虛擬控制檯）

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

輸出hello