每天使用Linux每天都要接觸到Bash，使用Bash時似乎永遠都讓人摸不著頭腦的概念就是終端，坐在這臺運行著Linux的機器的顯示器前面，這個顯示器就是終端的輸出，而插在機器上的USB鍵盤或者PS/2鍵盤就是終端的輸入，看來這是一種最直白意義上關(guān)于終端的解釋。

但是有的時候，機器上并沒有看到顯示器或者鍵盤接口，但是卻有一個串口，想操作這臺機器想必只能通過這個串口來進行了，這個時候，串口另一端的那臺電腦的顯示器鍵盤也叫做終端。除了上述兩種意義的終端之外，我們使用的類似SecureCRT這種軟件上運行的SSH，Telnet等也算是一種終端程序，只是說它是通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)而不是通過串口與主機連接的。

現(xiàn)在可以給終端下一個非嚴格意義上的定義了，什么是終端？終端就是處理計算機主機輸入輸出的一套設(shè)備，它用來顯示主機運算的輸出，并且接受主機要求的輸入，典型的終端包括顯示器鍵盤套件，打印機打字機套件等。但想要徹底理解終端的概念，還是要從計算機發(fā)展歷史的角度去尋根溯源。

最開始的時候，計算機有三間房屋那么大，確切地講應該叫三間車間。如此的龐然大物有一個專門的操作臺，就好像機床廠車間的操作臺一樣，或者說它像飛機駕駛艙的操作臺更加合適，各種儀器儀表，操作員只需要在這里對這部機器發(fā)出指令，整部機器就開始為他的指令而運算，然后機器運算后的結(jié)果也會反饋到這里而不是其它地方，這里這個操作臺就是最原始的終端。這里曾經(jīng)是整部機器的控制中樞。

后來有了多用戶多任務(wù)分時系統(tǒng)，不同的程序竟然可以“同時運行”了，為了讓不同的程序分別獨立地接受輸入和處理輸出，就需要多個不同的上述的操作臺，當然了，坐在或者站在操作臺前面的最好始終是同一個人，這樣不同的人擁有不同的操作臺處理不同的程序，這就進入了多終端時代，從這時起一直到現(xiàn)在，每一個終端都是和一個用戶綁定的。為了保證這種綁定，于是就出現(xiàn)了登錄，即通過一種叫做登錄的動作，去喚起一個終端起來工作。為了支持多用戶，終端從硬件分離了出來，終端成了一個軟件概念，在一個硬件終端上成功登錄后，便獲得了一個軟件終端。

可見，這個時代已經(jīng)和三車間的時代不同了，終端不再只有一個，而是變成了多個，每一個登錄成功的用戶擁有一個可工作的軟件終端來處理輸入輸出。

分久必合。

到了個人計算機時代，計算機和終端又成了一對一的關(guān)系。畢竟嘛，這時的計算機叫做個人計算機，并不是隨便誰都能用的，計算機本身就是歸屬個人，所以根本沒必要去支持什么多用戶，或者至少是淡化了多用戶和多終端的概念。我們都曾記得，當時買電腦的時候，都是一個主機配一個顯示器和一套鍵盤鼠標，這種情況從上世紀80年代初一直持續(xù)到今天。不過近些年來當人們逐漸全面認識到計算機和終端的一對一關(guān)系后，一體機的市場就來了，既然你幾乎不會(我當然知道有人會，但這里我說的是大多數(shù)人，程序員占比寥寥，程序員為了裝X，是不會用一體機的，就連品牌機套裝有時也不屑的)在同一主機上接多個顯示器多套鍵盤，何必再那么麻煩，干脆把主機和顯示器合在一起不就好了嘛。嗯，這個點子不錯，循著這個路子，最終有了觸屏一體機，連鍵盤都內(nèi)置了。對比一下下圖和三車間里的計算機時代，是不是很像呢？

但是好景不長。

合久必分。

一切似乎又回到了大型機時代。在大型機時代，一臺機器是擁有多個終端的，那是五十年以前。今天，我們擁有了各種各樣的小型設(shè)備，智能手機，平板電腦，智能手表….然而這些東西，其實僅僅只是一系列的終端而已！那么既然這些東西都成了終端，真正的計算機在哪兒？當然在各大機房(也是類似車間大小的那種房間)里了，只是現(xiàn)在不叫大型機了，而叫做云端，這種技術(shù)叫做云計算(似乎有點炒作概念的意思)。如果你不信你花了幾千上萬塊的錢買來的設(shè)備僅僅是一個完成輸入輸出功能的終端，那么請斷網(wǎng)試試，看看你的iPhone是不是變磚頭了?？梢?，昂貴的是云提供的計算服務(wù)，而不是終端設(shè)備本身，我們把所謂的云看作是一臺計算機，這幅圖景是不是跟五十年前的非常像呢？

你有多久沒有打開過家里的PC了，是不是很久了，但是日子也還過得去。但是你能忍受哪怕幾個小時不登錄微信嗎？某種意義上，成為新的終端的不是這些個硬件設(shè)備，而是基于云計算技術(shù)的現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的各類APP。…

是不是又要分久必合了呢？早就有跡象了，從用QQ號可以登錄微信，微博，內(nèi)推網(wǎng)的時候就有跡象了。

好了，扯了這么多關(guān)于終端的發(fā)展，其實根本上也就一句話，能接受輸入，能顯示輸出，就這就夠了，不管到了什么時代，終端始終扮演著人機接口的角色，所謂Terminal，即機器的邊緣！

只要能提供給計算機輸入和輸出功能，它就是終端，而與其所在的位置無關(guān)。我可以用ls命令列舉五千公里以外的一臺計算機上某個目錄下的文件并且顯示在我眼前的屏幕上，至于我的輸入如何到達五千公里以外，這并不是我要關(guān)注的，也不是計算機要關(guān)注的，這顯然只是一個通信方式問題。那么使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進行這類通信傳輸就是再顯然不過的了。

這就是SSH使用的方法。我們知道，SSH是一個TCP/IP協(xié)議族的協(xié)議，而其上跑的卻是一個遠程登錄后的終端流，這顯然只是用TCP/IP構(gòu)建了一條隧道，然后終端流通行于該隧道。除此之外，更簡單的Telnet也不例外，也是通過一個TCP/IP隧道來封裝承載遠程登錄的終端流。除卻TCP/IP，如果我們執(zhí)意使用卡車來運載我們的輸入和輸出，也完全是合適的，TCP/IP也好，卡車也好，它們只是通信手段，它們并非終端本身。

我們現(xiàn)在可以想象一下終端存在的形式都會有哪些。

·本地終端用VGA連接主機和顯示器，用PS/2或者USB連接主機和鍵盤，這樣的一個顯示器/鍵盤組合就是一個本地終端。

·用串口連接的遠程終端通過串口線把主機接到另外一個有顯示器和鍵盤的主機，通過運行一個終端模擬程序，比如“Windows超級終端”來將這臺主機的顯示器和鍵盤借給串口對端的主機。

·用TCP/IP承載的遠程終端類似Telnet，SSH這般。

大致就先說這幾類吧?？梢娚鲜龅娜愔校皟深惗际窃诒镜鼐椭苯雨P(guān)聯(lián)了物理設(shè)備的，比如VGA口啊，PS/2口啊，串口啊之類的，這種終端叫做物理終端，而第三類在本地則沒有關(guān)聯(lián)任何物理設(shè)備，注意，不要把物理網(wǎng)卡當成終端關(guān)聯(lián)的物理設(shè)備，它只是隧道關(guān)聯(lián)的物理設(shè)備，這里的物理網(wǎng)卡完全可以換成卡車，它們與終端并不直接相關(guān)，所以這類不直接關(guān)聯(lián)物理設(shè)備的終端叫做偽終端。

既然知道了這些終端到底是怎么回事，理解余下來的那些術(shù)語就不在話下了。這些術(shù)語的存在并非是為了故意增加復雜性，而是因為工程上的東西必須要有可操作性，要可操作就必須至少有個名字來稱呼，僅此而已。這跟我們中國的傳統(tǒng)道，可道非常道；名，可名非常名是完全不同的?？芍^現(xiàn)代數(shù)學，既要有名又要有道，而現(xiàn)代工程，則必須舍道而取名。

先看下Linux系統(tǒng)中管終端都叫做什么。tty是最令人熟悉的了，在Linux中，/dev/ttyX代表的都是上述的物理終端，其中，/dev/tty1~/dev/tty63代表的是本地終端，也就是接到本機的鍵盤顯示器可以操作的終端。換句話說，你往/dev/tty3里寫個東西，它就會顯示在顯示器對應的終端。

為什么會有63個終端這么多呢？畢竟顯示器只是一個單獨的顯示設(shè)備，鍵盤往往也只有一個，但Linux內(nèi)核有能力知道現(xiàn)在該干什么，所以事實上Linux內(nèi)核在初始化時會生成63個本地終端，通過鍵盤上的Fn-Alt-FX(X為1,2,3…)可以在這些終端之間切換，每切換到一個終端，該終端就是當前的焦點終端，比如說，你按下了Fn-Alt-F4組合鍵，那么此時第4個終端就是焦點終端，即/dev/tty4就是焦點終端設(shè)備。

誰是焦點終端會被內(nèi)核記錄為全局變量，這樣只要有鍵盤輸入，就會把輸入的字符交給焦點終端。這里順便提一下，對于串口而言，不存在焦點終端的概念，誰連了串口就是誰，而對于偽終端來講，一般情況下client都是運行在GUI環(huán)境，對于Windows那是微軟的事，對于Linux，則有X系統(tǒng)完成同樣的事，在此略過，繼續(xù)我們正在說的話題。

系統(tǒng)中有沒有什么變量可以表示焦點終端呢？當然有了，那就是/dev/console，不管你在哪里往/dev/console里寫東西，這些東西總會出現(xiàn)在系統(tǒng)當前的焦點終端上！

按照以他人為中心，我們解釋了/dev/console其實就是一個全局變量，指代當前的焦點終端，如果當前的焦點是/dev/tty4，那么/dev/console指的就是/dev/tty4，當然這一切都是由內(nèi)核來維護的。

那么系統(tǒng)中有沒有一個叫做自己的全局變量呢？當然有，那就是/dev/tty，也就是說，無論你在哪個終端下工作，當你往/dev/tty里寫東西的時候，它總是會馬上出現(xiàn)在你的眼前。

/dev/tty1~/dev/tty63我們知道了它們是什么，/dev/tty表示自己，/dev/console表示焦點終端這些我們也知道了，那么串口終端如何表示呢？很簡單，以ttyS開頭的就是串口連接的終端，比如ttyS1，ttyS2…

最后，解釋一下偽終端。其實也很好解釋，只要你理解TUN/TAP虛擬網(wǎng)卡的原理就行，它們?nèi)绯鲆晦H！類似Telnet，SSH不是沒有實際的物理設(shè)備嗎？簡單，給它模擬一個不就得了？系統(tǒng)是分層的，執(zhí)行流只管調(diào)用接口，并不管具體實現(xiàn)。

模擬一個虛擬的終端設(shè)備，實現(xiàn)它的write，read等回調(diào)即可。對于VGA連接的顯示器而言，write其實就是將顯存刷新，而對于偽終端而言，write其實是想將數(shù)據(jù)導入到一個用戶態(tài)的程序中(不然又能去哪里呢？它下面又沒有任何物理的東西)，這簡直跟很多VPN的原理非常類似。為此，Linux設(shè)計出一對虛擬終端設(shè)備，即/dev/ptmx和/dev/pts/X，這就跟TUN/TAP網(wǎng)卡的網(wǎng)卡與字符設(shè)備之前的對應關(guān)系一致。

簡單來講，當有ssh客戶端連接后，sshd會fork一個進程，然后在子進程中打開一個叫做/dev/pts/1(或者2,3,4,5…)的設(shè)備，然后和sshd進程的/dev/ptmx配對，這樣在ptmx與pts之間就構(gòu)成了一條管道，數(shù)據(jù)可以順利被導入到sshd，然后通過TCP/IP封裝發(fā)往ssh client所在的機器。

為了幫助理解上述的文字，我特意作圖一張，希望能解釋清楚這些終端之間的關(guān)系以及弄明白它們的工作流程。為了讓圖畫的更加緊湊，避免橫向網(wǎng)絡(luò)吧圖拉的過長而不好看，我這里采用了環(huán)形解釋法，類似Intel早先的Ring1，Ring2，Ring3，我把最內(nèi)層視作硬件(比它更里面的還有叫做人的東西)，中間層視作內(nèi)核，最外層視作軟件。

理解了圖例，我上我的圖，這是我昨晚畫到很晚才完成的，希望能有寶貴的意見提出(圖有點大，請單獨查看)：

/dev目錄下的各種tty，ptmx，pts/X，console等等這些是令人混淆的根源，其實理解這些是有竅門的，記住它們只是操作某種終端設(shè)備的設(shè)備文件而已，這是UNIX風格的延續(xù)，這些設(shè)備文件對應的真實設(shè)備也就那么幾種，比如顯示器鍵盤套件，串口對面的超級終端，偽終端對面的SSH，Telnet等等。然后試著畫出一個上面的圖，基本就理清楚了。

最后，簡單說下關(guān)于getty和login相關(guān)的東西。

前面在講終端發(fā)展歷史的時候說到過，到了多終端時代，每一個終端必須綁定一個用戶，只有登錄成功的用戶方可獲得一個終端。因此當一個人站到一個終端面前并不意味著它就能在這個終端上操作計算機，他首先要做的就是登錄。所謂的登錄呢，就是輸入用戶名和密碼，如果輸入正確，則會給你一個Bash(或者別的Shell)讓你操作計算機，如果輸入不正確，則讓你繼續(xù)輸入…

getty給了讓你登錄并且繼續(xù)輸入的機會！init進程不斷調(diào)用getty，然后getty會發(fā)起login讓你登錄，當你輸入正確的用戶名和密碼后，ttyXYZ就是你的了，如果你是用SSH進行的login，那么你將得到一個叫做/dev/pts/X，如果你是在顯示器鍵盤登錄，你將得到/dev/tttX(X取決于當前的焦點終端)。

所有這一切其實都是多終端以及多用戶的產(chǎn)物，但歸根結(jié)底其根源都在分時系統(tǒng)。在計算機最初被放在車間大小的屋子里的年代，可能把屋子的門禁做好以及將屋子外的鑒權(quán)系統(tǒng)做好顯得比后來的多用戶login更為重要，只有在后來，終端不再屬于計算機了，終端與計算機分離了，用戶也和終端分離了的時候，設(shè)計一套登錄機制就顯得尤為必要了，因為首先即便你把計算機鎖在鐵屋子里，只要終端在外面，那么計算機就毫無安全感可言，其次，你也不可能把終端全部鎖在完全屬于你控制的鐵屋子里，特別是在TCP/IP出現(xiàn)以后，幾乎所有的計算機都是互聯(lián)互通的，這意味著任何一臺計算機都可以作為其它任何一臺另外的計算機的操作終端，任何外部的鑒權(quán)系統(tǒng)和物理保護在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)面前都堪比馬其諾防線，看似固若金湯，實則百無一用。

如果想檢驗一下自己是否多一件事情有足夠深刻的理解，那么試著給別人講一講，試著回答別人不斷深入的問題，迎接挑戰(zhàn)，這是正道。