终端、shell

Shell 是 UNIX/Linux 系统中最为重要的应用程序之一，负责解释执行用户指令，打印结果，和用户交互，进行着REPL（Read-Evaluate-Print Loop）。sh、bash、zsh、fish等都是Shell的具体实例。

系统内核接管计算机资源，设备和程序在系统内核的调配下运转，终端设备仅仅是一个IO外设——将用户的指令输入给主机，将主机的返回结果输出给用户。

操作系统（四）终端 - 图1

历史

计算机发明初期一个专门的操作台，操作人员通过这个操作台拔插电线，结果同时反馈到操作台，这个操作台就叫“控制台（Console）”。

控制台可以实现对计算机的完全操控，用来管理计算机，但不方便给用户服务。后来计算机技术发展，计算能力不断提升并出现了多用户操作系统（特别是UNIX），允许每个用户通过终端设备（Terminal）与主机连接，操作系统管理员给每个用户分配一个账户，“登录”到系统获得计算机使用权，这时计算机才算实现了服务用途。

从1970年代末期开始，电子视频终端（video terminal）开始取代电传打字机成为主流的终端设备，带缓存功能，允许用户在传给主机之前修改输入信息。

终端模块

UNIX/Linux内核中有3个模块共同支持终端设备：读写函数、终端行规程（terminal line discipline，也有译作“终端线路规程”）、字符设备驱动。

应用程序（shell）通过tty_read、tty_write等函数对终端字符设备发起读写操作，终端行规程作用类似于过滤器，对读写的字符做特殊处理，比如将按键Ctrl-C、Ctrl-Z等特殊字符解释成相关信号发给前台进程，并不让应用程序读到，真正可读写的字符才会进一步传递给应用程序或tty字符设备驱动程序，驱动程序再去操作设备本身。终端行规程可看作是人机交互的通用规范。

操作系统（四）终端 - 图2

shell

终端自身并不执行用户输入的命令，它只是负责把输入的内容传送到主机系统，并把主机系统返回的结果呈现给用户。负责解释执行用户输入的命令并返回结果的，正是Shell！它是沟通用户和系统内核的中间桥梁。

硬件的驱动只能通过一种称为“操作系统(OS，Opertating System)”的软件来管控。 事实上，我们每天所谈的“linux”，严格来说只是一个操作系统(OS), 我们称之为“内核(kernel)”。

使用者没有办法直接操作一个kernel， 而是通过kernel的“外壳”程序，也就是所谓的shell，来与kernel沟通。shell最简单的定义就是——命令解释器( Command Interpreter)

  • 将使用者的命令翻译给 kernel 来处理；

  • 同时，将 kernel 的处理结果翻译给使用者。

这种工作方式被称为交互式Shell（Interactive Shell），Shell通常还支持批处理方式（Batch），用户提前写好要执行的命令，形成脚本（Shell Script），Shell一次性把脚本中的命令执行完。