终端、TTY 与 Unix Shell

终端

打字机
- 为降低打字速度而设计“qwerty”键盘，防止卡键。
- Shift是使字锤向上移动一段距离，切换字符集（机械结构，上下两个打印头）
- \r\n和\n来源也是打字机机构
  - \r CR (Carriage Return): 回车，将打印头移回行首
  - print('Hel\rlo')
- \n LF (Line Feed): 换行，将纸张向上移动一行
  - UNIX 的 \n 同时包含 CR 和 LF
- Tab & Backspace
  - 位置移动 (~~Backspace + 减号 = 错了划掉~~)打字机的效果
电传打字机
- 用于发电报，在收发两端同时打印
- 使用Baudot Code（5bit code）
- Video Teletypewriter (DEC, 1978)
转义序列（Escape Sequence） 是编程中用来表示特殊字符或控制字符的一种机制。它们通常以反斜杠（\）开头，后跟特定字符或符号，用于在字符串中表达无法直接输入或显示的字符。
终端
- 输出：接受uart（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）信号并显示
- 输入：收到按键信号，把键盘按键的ascii码输出到uart
今天：伪终端（Pseudo Terminal）
- 像一对管道
- 主设备 (PTY Master): 连接到终端模拟器直接控制的端点，获取从设备的输出，从键盘发送输入到从设备
- 从设备 (PTY Slave): 连接到 shell 或其他程序
  - 例如 /dev/pts/0
- tty命令
- pts就是终端设备，可以用echo往另一个终端里面发送。
  - 使用函数openpty通过ptmx申请一个新终端返回两个文件描述符(master/slave)
  - ptmx也是设备(ptmx, pts - pseudoterminal master and slave)
- 终端的分配
  - 每一次都会分配一个新的终端的设备
终端模拟器
- ttyd可以内嵌到网页端
- 使用网页实现
- kitty 使用转义序列
终端模式
- Canonical Mode: 按行处理
  - 回车发送数据 (终端提供行编辑功能)
- Non-canonical Mode: 按字符处理
  - 每个字符立即发送给程序
  - 用于实现交互式程序: vim, ssh sshtron.zachlatta.com，两个设备同时接入一个终端可实现网络游戏。

终端与操作系统

unix启动，init，创建一个终端
- agetty
进程管理：终端ctrl -c 终止哪个进程
- 终端只管传输字符
  - ctrl+D是eof
  - ctrl+C是终止
  - stty -a可以看到更多的功能
```
intr = ^C; quit = ^\; erase = ^?; kill = ^U; eof = ^D; eol = <undef>; eol2 = <undef>; swtch = <undef>; start = ^Q;
stop = ^S; susp = ^Z; rprnt = ^R; werase = ^W; lnext = ^V; discard = ^O; min = 1; time = 0;
```
  - ctrl+Z可以后台运行
  - 比如ctrl+\可以传输SIGQUIT
- 操作系统收到字符后转化为信号，对当前进程发送信号
ctrl+C需要找到一个当前进程
- fork()的进程树
  - 还有托孤行为
- [ ] tty是什么指令
- [ ] stty都是啥指令
系统登陆的时候会创建一个会话Session。

fork创建的进程会在同一个进程组中(Process Group)
- shell创建的进程会分配一个新的进程组,最开始创建的那个进程是Leader
- 每一个新的运行的进程(Leader)再创建都会在同一个进程组中。当前运行的是前台进程组
- ctrl+Z放在后台的就是后台进程组
- 每一个会话都有一个控制终端(controling terminal)，从任何地方重新启动都需要一个pts.
- 进程会引入一个Session ID大分组，子进程会继承父进程的Session ID
  - 每一个Session关联一个控制终端
  - Leader退出时，全体进程收到HangUp信号(SIGHUP)
- 再引入一个Process Group ID小分组
- ctrl+C会给这个终端的前台的进程组里所有的进程发送SIGINT(遍历所有前台)
  - 所以无论有没有托孤，父进程已经退出，当INT信号发出后照样能够杀死所有一个组的进程（依靠的是PGID）
所有这些api都可以访问:
- setsid/getsid
  - setsid 会脱离 controlling terminal
- setpgid/getpgid
- tcsetpgrp/tcgetpgrp
  - 迷惑 API
能否重新设计pty？
- 理论上session和pg两个概念可以去掉一个.
- 这是POSIX的一部分
  - window manager只需要进程组
  - Android：每个app都是不同的用户
    - 设置里的强行终止：遍历所有进程,找到属于用户的进程并删掉
    - 相当于用户当作了session
  - snap：相当于隔离的沙箱。程序相当于在“虚拟机”运行。
    - 隔离了tmp文件夹，无法被恶意软件捕捉临时数据
    - 那么也不能make submit
人机交互：
- 人类是sequential creature
- 我们很少能清醒地认识到
  - 我要做 X
  - 应该分解成 Y→(Z,W)→T
- 因此，坐在电脑前的大部分时间都浪费了

Unix Shell：一门编程语言

UNIX 的用户可都是 hackers!
UNIX Shell: 基于文本替换的极简编程语言
- 只有一种类型：字符串
- 算术运算？对不起，我们不支持 😂 (但可以 expr 1 + 2)
  - 虽然bash可以echo $((123+456 ))
- c里面的预编译都是文本

语言机制

预处理: $(), <()（把输出变成文件）
- 可以把任何两个程序的输出变成文件后作为对象传给命令行处理
重定向: cmd > file < file 2> /dev/null
顺序结构: cmd1; cmd2, cmd1 && cmd2, cmd1 || cmd2
- &&短路求值
- ||可以作为error，前面的错误后面的才会执行。
管道: cmd1 | cmd2
- 这些命令被翻译成系统调用序列 (open, dup, pipe, fork, execve, waitpid, ...)
推荐读man sh

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