原文发表于本人博客，欢迎订阅。;)为什么突然想写这样一篇文章？其实是因为在最近打算发布的一篇关于WSL（WindowsSubsystemforLinux）的博文中，我打算对终端模拟器和Shell的选择和配置进行说明。但是，对于刚接触Linux或者刚接触命令行界面的同学来说，可能很难理解它们之间的区别（其实我一开始也是这么干的）。虽然这个话题已经是老生常谈了，但一搜应该也能找到不少相关的文章。但是这方面很少提及，所以我就借这个机会写下我的理解，一是看自己是否真的理解，二是看能不能把它们之间的区别讲的更简洁易懂。0.太长看不了TL;DRCommandLineInterface(CLI)=用于与文本命令交互的用户界面Terminal=TTY=文本输入/输出环境Console（控制台）=一种特殊类型的终端Shell=命令行解释器，执行用户输入的命令并返回结果1.什么是命令行界面？命令行界面，通俗地说，就是你见过的那种屏幕上全是字符的界面。命令行界面（英文：Command-lineInterface，缩写：CLI）是图形用户界面流行之前使用最广泛的用户界面。它通常不支持鼠标。用户通过键盘输入指令，计算机接收到指令后执行。.——摘自维基百科相信大家对影视作品中出现的场景不会陌生，黑客/程序员/安全专家坐在电脑前猛敲键盘，满屏都是滚动字符。这种与逐行命令的输入和输出进行交互的用户界面称为命令行界面。▲电影《黑客帝国》的剧照现在已经全面普及图形用户界面（GUI）。在电脑的日常使用中，普通用户几乎不需要手动输入任何命令。大多数操作都可以通过单击鼠标来完成。命令行操作似乎已经成为高质量的代名词。但实际上，仍然有很多软件开发人员、系统管理员或高级用户使用命令行界面来操作计算机。一大原因是效率：在记住命令的前提下，使用命令行界面往往比使用图形用户界面更快。比如我想把当前目录下（包括嵌套的子目录）所有*.tpl文件的后缀改为*.blade.php。不使用命令行怎么办？手动修改肯定不行，不过还是得去网上找相关的软件，还要注意下载源是否靠谱（像我这种有点洁癖的玩家还是要找绿色版的），下载后，您必须手动指定文件路径。命名模板...并使用命令行（这里以Ubuntu上的Bash为例），只需运行：rename's/\.tpl$/\.blade.php/'./**/*.tpl命令行操作效率高的优势，也是很多图形化计算机系统仍然不放弃提供命令行操作的原因。甚至Windows都有自己的命令行程序，例如cmd.exe和PowerShell（实际上，当您搜索“批量重命名”时，可以看到很多解决方案都是通过“Windows命令提示符”实现的）。2.Terminal——人机交互的接口端子（Terminal），这个词本身的意思是“终端站；端点；（电路）端子，电线连接器”。在计算机领域，终端是一种用来让用户将数据输入计算机并显示其计算结果的机器。也就是说，终端只是与计算机交互的输入输出设备，不提供操作处理功能。要全面了解终端，我们还得追溯历史，看看终端的起源。2.1历史上的终端在大型机和小型机时代，以前的计算机非常昂贵，体积庞大，不像现在人手一台。这些笨重的电脑通常安置在单独的房间里，而操作电脑的人则坐在另一个房间里，通过某种设备与电脑进行交互。这种设备称为终端（Terminal），也叫终端机。▲ASR-33电传打字机（图片来源：Flickr-MarcinWichary，CC-BY-2.0）早期的终端机一般是一种称为电传打字机（Teletype）的设备。为什么？因为Unix的创始人KenThompson和DennisRitchie想让Unix成为一个多用户系统。多用户系统就是为每个用户配置一个终端，每个用户都必须有显示器和键盘。但是那时候所有的电脑设备都很贵（包括显示器），而且键盘和主机是一体的，根本没有独立的键盘。然后他们巧妙地发现了一样东西，那就是ASR-33电传打字机。电传打字机虽然最初是用来在电报线上收发电报，但它有键盘，可以发送信号，还可以把接收到的信号打印在纸带上，因此可以作为人机交互设备。最重要的是，它很便宜。:P因此，他们将许多ASR-33连接到计算机上，以便每个用户都可以在终端上登录并操作主机。就这样，他们创造了计算机历史上第一个真正的多用户操作系统Unix，电传打字机成为了第一个Unix终端。想知道用电传打字机作为终端是一种怎样的体验吗？这是一个非常酷的演示视频。2.2.什么是控制台？上面我们说过，从历史上看，终端就是连接到计算机上的具有输入输出功能的外设。但是有一个终端是不同的。它与电脑主机融为一体，是电脑不可或缺的一部分。这个特殊的终端叫做控制台（Console）。顾名思义，控制台是用来管理主机的，只能由系统管理员使用，权限比普通终端大。一台电脑上一般只有一个控制台，但可以连接多个终端。▲左边是Console，右边是Terminal。有很多用户通过终端访问一台计算机，专门管理那些大型机器的系统管理员是其他人。普通用户使用普通终端，系统管理员使用的终端功能更强大，所以叫控制台（笑）。但是随着个人电脑的普及，Console和Terminal的概念也逐渐模糊了。在现代，我们的键盘和显示器既可以看作是控制台，也可以看作是普通的终端。当您管理系统时，它们是控制台；当您进行一般工作（浏览网页、编辑文档等）时，它们是终端。我们自己既是普通用户又是系统管理员。因此，Console和Terminal现在基本上被认为是同义词。2.3有不同类型的字符终端和图形终端。字符终端，也叫文本终端，是一种只能接收和显示文本信息的终端。早期的终端都是字符终端。字符终端也分为哑终端和所谓的智能终端，因为后者可以理解转义序列，定位光标并显示位置，更智能，而哑终端则不能。▲DECVT100终端（图片来源：Flickr-JasonScott,CC-BY-2.0）DEC于1978年制造的VT100，因其良好的设计和第一批支持ANSI转义序列和光标控制的智能终端，赢得了前所未有的成功。VT100不仅是历史上最受欢迎的字符终端，也是字符终端的事实标准。随着技术的进步，图形终端也开始出现在大众视野中。图形终端不仅可以接收和显示文本信息，还可以显示图形和图像。著名的图形终端是Tektronix4010系列。不过现在专用的图形终端已经极为少见，基本已经被全功能显示器所取代。2.3.终端仿真器（TerminalEmulator）随着计算机的进化，我们已经看不到专用的终端硬件，取而代之的是键盘和显示器。但是没有终端，我们如何与那些不兼容图形界面的传统命令行程序（比如GNU工具集中的大部分命令）进行交互呢？这些程序不能直接读取我们的键盘输入，也没有办法在我们的显示器上显示计算结果……（这里就不说图形界面的原理了，编程的时候图形界面还是在妈妈的子宫里！）这时候我们就需要一个程序来模拟传统终端的行为，那就是终端仿真器（TerminalEmulator）。严格来说，TerminalEmulator的译名应该是“终端仿真器”。对于那些命令行(CLI)程序，终端仿真器“假装”为传统的终端设备；对于现代图形界面，终端仿真器“假装”为GUI程序。终端仿真器的标准工作流程是这样的：捕获你的键盘输入；将输入发送到命令行程序（程序会认为它是来自真实终端设备的输入）；获取命令行程序的输出（STDOUT和STDERR）；调用图形接口（如X11）将输出渲染到显示器。终端模拟器有很多，这里举几个经典的例子：GNU/Linux：gnome-terminal、Konsole；macOS：Terminal.app、iTerm2；Windows：Win32console、ConEmu等▲我使用的终端模拟器：Hyper和wsl-terminal麻烦。2.4终端窗口（TerminalWindow）和虚拟控制台（VirtualConsole）大多数终端仿真器以图形用户界面（GUI）运行，但也有例外。例如在GNU/Linux操作系统中，按Ctrl+Alt+F1、F2...F6等组合键可以切换到几个深色全屏终端界面，按Ctrl+Alt+F7是切换回图形界面。但是不要被它们骗了，虽然它们不是以图形界面运行，但它们实际上是一种终端仿真器。▲显示系统启动信息的虚拟控制台（图片来源：hacktolive.org，GPLv2）这些全屏终端界面与运行在GUI终端仿真器下的唯一区别在于，它们是由操作系统内核直接提供的。内核直接提供的这些终端界面称为虚拟控制台（VirtualConsole），上述运行在图形界面上的终端仿真器称为终端窗口（TerminalWindow）。除此之外没有区别。当然，因为终端窗口是运行在图形界面上的，如果图形界面崩溃了，他们也就完蛋了。这时候至少可以切换到VirtualConsole来救火，因为它们是内核直接提供的，一般只要系统本身不出问题就可以用（笑）。3.那么什么是TTY？简单来说，tty是终端的总称。为什么？看过上面2.1节的同学应该知道，最早的Unix终端是ASR-33电传打字机。Teletype/Teletypewriter的英文缩写是tty，这就是tty这个名字的来源。由于Unix被设计为多用户操作系统，因此人们会将多个终端连接到他们的计算机（在那个年代，它们都是电传打字机）。Unix系统为了支持这些电传打字机，设计了一个名为tty的子系统（是的，因为当时的终端都是tty，所以这个系统也被命名为tty，就是这么简单粗暴），具体的硬件设备抽象为位于操作系统内/dev/tty*的设备文件。为什么要将电传打字机的硬件设备抽象成“tty设备”文件呢？有兴趣的同学可以了解一下Unix操作系统中Everythingisafile的概念。▲还记得我们上面提到的特殊终端，也就是那些通过Ctrl+Alt+F1-6呼出的虚拟控制台（VirtualConsole）吗？对应上图中的tty1到tty6。随着计算机的发展，终端设备不再局限于电传打字机，但tty这个名字仍然保留了下来。久而久之，他们的概念就被混淆了。所以在现代，一个tty设备就是一个终端设备，一个终端设备就是一个tty设备，就不用区分了。由于早期计算机上的串口（SerialPort）多用于连接终端设备，所以当时的Unix也会将串口上的设备抽象为tty设备（位于/dev/ttyS*）。因此，现在人们常把串口设备称为tty设备。在tty子系统中，后来又衍生出了pty、ptmx、pts等概念，这里不再详细展开。有兴趣的同学可以参考这篇文章：LinuxTTY/PTS概述。4.Shell——提供用户界面的程序。众所周知，操作系统有一个叫做内核（Kernel）的东西，它管理着整个计算机的硬件，是现代操作系统最基本的部分。但是内核处于系统的最底层，普通用户不能随意操作，否则一不小心系统就会崩溃！但是我们总是要让用户去操作系统，怎么办呢？这就需要一个特殊的程序，接受用户输入的命令，然后帮助我们和内核进行通信，最后让内核完成我们的任务。提供用户界面的程序称为壳牌（shell）。实际上，Shell只是为用户的操作系统提供了一个入口。我们通常使用Shell来调用其他各种应用程序来实现我们的目的。比如我们想知道一个文件的内容，我们会在shell中输入命令catfoo.txt，然后shell会帮我们运行cat程序，cat会调用提供的open等系统调用由内核获取文件的内容。虽然直接与内核交互的不是Shell，但可以广义地认为Shell提供了与内核交互的用户界面。至于为什么叫Shell，看下图就知道了。是不是很像贝壳？shell一般可以分为两种类型：命令行shell和图形shell。顾名思义，前者提供命令行界面（CLI），后者提供图形用户界面（GUI）。Windows下的explorer.exe是一个典型的图形外壳（是的，它是，因为它接受你的指令，并且会帮助你与内核交互来完成你的指令）。常见的或历史上知名的命令行shell有：适用于Unix和类Unix系统：sh（Bourneshell），最经典的Unixshell；bash(Bourne-Againshell)，目前大多数Linux发行版的默认shell；zsh(Zshell)，我个人最喜欢的shell；fish（Friendlyinteractiveshell），一个注重易用性和友好用户体验的shell；Windows下的cmd.exe（命令提示符）和PowerShell。还有其他各种shell程序，这里就不一一列举了。如果您有兴趣，请自行搜索。：P5。shell和终端的分工现在我们知道，终端的工作就是接收用户的输入（键盘、鼠标等输入设备），丢给shell，然后将返回的结果显示出来shell给用户（例如通过监视器）。Shell的工作就是获取用户从终端输入的命令，进行解析，交给操作系统内核执行，并将执行结果返回给终端。但是，shell和终端之间的分工有些混乱。这里举个例子来说明：终端把用户的键盘输入转换成控制序列（字符以外的按键，比如左方向键→^[[D），shell解析并执行接收到的控制序列（比如^[[D→将光标向左移动);但也有例外，比如当终端接收到Ctrl+C组合键时，它不会将这个键转发给当前程序，而是发送一个SIGINT信号（默认情况下，这会导致进程终止）。其他类似的特殊组合键还有Ctrl-Z和Ctrl-\等，可以使用stty-a命令查看当前终端的设置。shell发出“改变前景色为红色（控制序列为\033[31m）”、“显示foo”等命令；终端接收这些命令并执行shell所说的操作，因此您会在终端上看到一行输出红色foo。除非重定向，否则shell永远不知道它执行的命令的输出。我们可以在终端窗口上下翻页查看过去的输出内容，这完全是终端提供的特性，与shell无关；命令提示符（Prompt）是一个完整的shell概念，与终端无关；行编辑、输入历史和自动补全功能都是shell提供的（例如shellfish有一个非常有用的历史命令和命令自动补全功能）。但是，终端也可以自己实现这些功能。比如终端仿真器XShell，可以在本地写一行命令，然后将整个命令发送到远程服务器中的Shell（在连接不好的时候有用，否则一个字都打不出来）它花费很长时间）;终端中的复制粘贴功能（Shift+Insert或者鼠标右键等）基本都是终端提供的。比如Windows默认的终端对复制粘贴的支持很差，但是换一个终端（比如ConEmu）就可以很好的支持复制粘贴。但是，shell和其他命令行程序也可以提供自己的复制粘贴机制（例如vim）。6、总结计算机的历史很有意思，但是查资料太费脑子了。为了不误导他人，我在撰写这篇博文的过程中还查阅了各种文献和史料，力求内容的准确性。但是，能力有限。如果文章中还有谬误之处，欢迎在下方评论区批评指正。7.参考链接CommandLineInterface-Wikipedia“终端”、“shell”、“tty”和“控制台”之间的确切区别是什么？为什么虚拟终端是“虚拟的”，“真实”终端是什么/为什么/在哪里？终端、shell、“tty”和控制台之间有什么区别？-知乎，你真的知道终端是什么吗？-Linux大神博客终端-WikipediaTerminal模拟器-Wikipediaconsole(4):consoleterminal/virtualconsole-LinuxmanpageLinuxTTY/PTSOverview-SegmentFaultLinuxTTYframework(1)_基本概念Shell(computing)-维基百科学习bashshell-鸟哥Linux私房菜Ubuntu联机帮助页：控制终端代码-Linux控制终端转义和控制序列
