很长一段时间以来，我一直对终端发生的事情感到困惑。
但上周我使用xterm.js在浏览器中显示交互式终端，我终于想问一个非常基本的问题：当您在终端中按下键盘上的一个键时（例如Delete或Escape或a ） , 哪些字节被发送？
像往常一样，我们将通过做一些实验并看看会发生什么来回答这个问题:)
远程终端是非常古老的技术
首先，我想说的是，使用xterm.js在浏览器中显示终端可能看起来像是一个新事物，但实际上并非如此。在 70 年代，计算机价格昂贵。一个机构的这么多员工将共享一台计算机，每个人都可以拥有自己的“终端”到那台计算机。
例如，这是一张 70 或 80 年代 VT100 终端的照片。这看起来可能是一台计算机（它有点大！），但它不是——它只是显示实际计算机发送给它的任何信息。
当然，在 70 年代他们并没有为此使用 websockets，但是来回发送的信息与当时差不多。
（那张照片中的终端来自西雅图的生活计算机博物馆，我曾经参观过一次，并在一个非常古老的 Unix 系统上编写了ed zz，所以我可能真的使用过那台机器或它的兄弟姐妹之一！我真希望活电脑博物馆能重新开张，能玩旧电脑真是太爽了。）
什么信息被发送？
很明显，如果您想连接到远程计算机（使用ssh或使用xterm.js和 websocket 或其他任何东西），则需要在客户端和服务器之间发送一些信息。
具体来说：
- 客户端需要发送用户输入的击键（如
ls -l） - 服务器需要告诉客户端在屏幕上显示什么
让我们看一个在浏览器中运行远程终端的真实程序，看看来回发送什么信息！
我们将使用goterm进行实验
我在 GitHub 上发现了一个名为goterm的小程序，它运行一个 Go 服务器，让您可以使用xterm.js与浏览器中的终端进行交互。这个程序非常不安全，但它很简单，非常适合学习。
我对它进行了 fork 以使其与最新的 xterm.js 一起使用，因为它上次更新是 6 年前。然后，我添加了一些日志语句以在每次通过 websocket 发送/接收字节时打印出来。
让我们看看在几个不同的终端交互过程中发送和接收！
示例： ls
首先，让我们运行ls 。这是我在xterm.js终端上看到的内容：
bork@kiwi:/play$ ls file bork@kiwi:/play$
这是发送和接收的内容：（在我的代码中，我记录sent: [bytes]每次客户端发送字节时的recv: [bytes]每次从服务器接收字节时的 [bytes]）
sent: "l" recv: "l" sent: "s" recv: "s" sent: "\r" recv: "\r\n\x1b[?2004l\r" recv: "file\r\n" recv: "\x1b[?2004hbork@kiwi:/play$ "
我在这个输出中注意到 3 件事：
- 回显：客户端发送
l，然后立即收到一个回传的l。我想这里的想法是客户端真的很笨——它不知道当我输入l时，我希望l回显到屏幕上。服务器进程必须明确告知它才能显示它。 - 换行符：当我按下回车键时，它发送一个
\r（回车）符号而不是一个\n（换行符） - 转义序列：
\x1b是 ASCII 转义字符，因此\x1b[?2004h告诉终端显示某些内容或其他内容。我认为这是一个颜色序列，但我不确定。稍后我们将更多地讨论转义序列。
好的，现在让我们做一些稍微复杂一点的事情。
示例： Ctrl+C
接下来，让我们看看当我们使用Ctrl+C中断进程时会发生什么。这是我在终端中看到的：
bork@kiwi:/play$ cat ^C bork@kiwi:/play$
这是客户端发送和接收的内容。
sent: "c" recv: "c" sent: "a" recv: "a" sent: "t" recv: "t" sent: "\r" recv: "\r\n\x1b[?2004l\r" sent: "\x03" recv: "^C" recv: "\r\n" recv: "\x1b[?2004h" recv: "bork@kiwi:/play$ "
当我按Ctrl+C时，客户端发送\x03 。如果我查找一个 ASCII 表， \x03是“文本结尾”，这似乎是合理的。我认为这真的很酷，因为我一直对 Ctrl+C 的工作原理有点困惑——很高兴知道它只是发送一个\x03字符。
我相信当我们按下Ctrl+C时cat被打断的原因是服务器端的 Linux 内核接收到这个\x03字符，识别它意味着“中断”，然后向拥有伪终端进程组的进程发送一个SIGINT .所以它是在内核中处理的，而不是在用户空间中处理的。
示例： Ctrl+D
让我们尝试完全相同的事情，除了Ctrl+D 。这是我在终端中看到的：
bork@kiwi:/play$ cat bork@kiwi:/play$
以下是发送和接收的内容：
sent: "c" recv: "c" sent: "a" recv: "a" sent: "t" recv: "t" sent: "\r" recv: "\r\n\x1b[?2004l\r" sent: "\x04" recv: "\x1b[?2004h" recv: "bork@kiwi:/play$ "
它与Ctrl+C非常相似，除了发送\x04而不是\x03 。凉爽的！ \x04对应于 ASCII“传输结束”。
Ctrl + 另一个字母呢？
接下来我很好奇——如果我发送Ctrl+e ，会发送什么字节？
事实证明，它实际上只是字母表中该字母的编号，如下所示：
-
Ctrl+a=> 1 -
Ctrl+b=> 2 -
Ctrl+c=> 3 -
Ctrl+d=> 4 - …
-
Ctrl+z=> 26
此外， Ctrl+Shift+b的作用与Ctrl+b完全相同（它写入0x2 ）。
键盘上的其他键呢？这是他们映射到的内容：
- Tab -> 0x9（与 Ctrl+I 相同，因为 I 是第 9 个字母）
- 转义 ->
\x1b - 退格 ->
\x7f - 主页 ->
\x1b[H - 结束：
\x1b[F - 打印屏幕：
\x1b\x5b\x31\x3b\x35\x41 - 插入：
\x1b\x5b\x32\x7e - 删除 ->
\x1b\x5b\x33\x7e - 我的
Meta键什么都不做
阿尔特呢？从我的实验（和一些谷歌搜索）来看， Alt似乎与“Escape”字面意思相同，只是单独按Alt不会向终端发送任何字符，而单独按Escape则可以。所以：
- alt + d =>
\x1bd（其他每个字母都一样） - alt + shift + d =>
\x1bD（其他字母相同） - 等等
让我们再看一个例子！
示例： nano
这是我运行文本编辑器nano时发送和接收的内容：
recv: "\r\x1b[Kbork@kiwi:/play$ " sent: "n" [[]byte{0x6e}] recv: "n" sent: "a" [[]byte{0x61}] recv: "a" sent: "n" [[]byte{0x6e}] recv: "n" sent: "o" [[]byte{0x6f}] recv: "o" sent: "\r" [[]byte{0xd}] recv: "\r\n\x1b[?2004l\r" recv: "\x1b[?2004h" recv: "\x1b[?1049h\x1b[22;0;0t\x1b[1;16r\x1b(B\x1b[m\x1b[4l\x1b[?7h\x1b[39;49m\x1b[?1h\x1b=\x1b[?1h\x1b=\x1b[?25l" recv: "\x1b[39;49m\x1b(B\x1b[m\x1b[H\x1b[2J" recv: "\x1b(B\x1b[0;7m GNU nano 6.2 \x1b[44bNew Buffer \x1b[53b \x1b[1;123H\x1b(B\x1b[m\x1b[14;38H\x1b(B\x1b[0;7m[ Welcome to nano. For basic help, type Ctrl+G. ]\x1b(B\x1b[m\r\x1b[15d\x1b(B\x1b[0;7m^G\x1b(B\x1b[m Help\x1b[15;16H\x1b(B\x1b[0;7m^O\x1b(B\x1b[m Write Out \x1b(B\x1b[0;7m^W\x1b(B\x1b[m Where Is \x1b(B\x1b[0;7m^K\x1b(B\x1b[m Cut\x1b[15;61H"
您可以在其中看到一些来自 UI 的文本，例如“GNU nano 6.2”，这些\x1b[27m内容是转义序列。让我们稍微谈谈转义序列！
ANSI 转义序列
vim向客户端发送的这些\x1b[内容称为“转义序列”或“转义码”。这是因为它们都以“转义”字符\x1b 。 .他们改变光标的位置，使文本加粗或加下划线，改变颜色等。如果你感兴趣的话，维基百科有一些历史。
作为一个简单的例子：如果你运行
echo -e '\e[0;31mhi\e[0m there'在您的终端中，它会打印出“hi there”，其中“hi”为红色，“there”为黑色。这个页面有一些很好的颜色和格式转义码的例子。
我认为转义码有几种不同的标准，但我的理解是人们在 Unix 上使用的最常见的转义码集来自 VT100（博文顶部图片中的那个旧终端），并且在过去的 40 年里并没有真正改变太多。
转义码就是为什么如果你将cat二进制文件放到屏幕上，你的终端会变得混乱——通常你最终会不小心打印出一堆随机的转义码，这会弄乱你的终端——里面肯定有一个0x1b字节如果您cat足够的二进制文件添加到终端，则在某个地方。
你可以手动输入转义序列吗？
前几节，我们讨论了Home键如何映射到\x1b[H 。这 3 个字节是Escape + [ + H （因为 Escape 是\x1b ）。
如果我在xterm.js终端中手动键入 Escape，然后是 [，然后是 H，我会在行首结束，就像我按Home一样。
我注意到这在我的计算机上的fish中不起作用——如果我输入Escape然后[ ，它只是打印出[而不是让我继续转义序列。我问了我的朋友 Jesse，他写了一堆 Rust 终端代码，Jesse 告诉我很多程序都实现了转义码的超时——如果你在最短的时间后不按另一个键，它会确定它实际上不再是转义码。
显然这可以在 fish 中使用fish_escape_delay_ms进行配置，所以我运行了set fish_escape_delay_ms 1000然后我可以手动输入转义码。凉爽的！
终端编码有点奇怪
我想在这里暂停一分钟，并说您按下的键映射到字节的方式非常奇怪。就像，如果我们今天从头开始设计密钥的编码方式，我们可能不会这样设置：
-
Ctrl + a作用与Ctrl + Shift + a完全相同 Alt与Escape相同- 控制序列（如颜色/移动光标）使用与
Escape键相同的字节，因此您需要依靠时间来确定它是否是用户的控制序列，只是打算按Escape
但是所有这些都是在 70 年代或 80 年代或其他什么时候设计的，然后为了向后兼容需要永远保持不变，所以这就是我们得到的 🙂
改变窗口大小
并非您在终端中可以做的所有事情都是通过来回发送字节来实现的。例如，当终端调整大小时，我们必须告诉 Linux 窗口大小以不同的方式发生了变化。
下面是goterm中的 Go 代码的样子：
syscall.Syscall( syscall.SYS_IOCTL, tty.Fd(), syscall.TIOCSWINSZ, uintptr(unsafe.Pointer(&resizeMessage)), )
这是使用ioctl系统调用。我对ioctl的理解是，它是对一堆其他系统调用未涵盖的随机内容的系统调用，我猜通常与 IO 相关。
syscall.TIOCSWINSZ是一个整数常量，它告诉ioctl在这种情况下我们希望它做什么（更改终端的窗口大小）。
这也是 xterm 的工作原理
在这篇文章中，我们一直在讨论远程终端，其中客户端和服务器位于不同的计算机上。但实际上，如果您使用像xterm这样的终端仿真器，所有这些都以完全相同的方式工作，只是更难注意到，因为字节不是通过网络连接发送的。
目前为止就这样了！
关于终端肯定还有很多要了解的（我们可以讨论更多关于颜色、原始模式与熟模式、unicode 支持或 Linux 伪终端接口），但我会在这里停下来，因为现在是晚上 10 点，这有点长，而且我认为我的大脑今天无法处理更多关于终端的新信息。
感谢Jesse Luehrs回答了我关于终端的十亿个问题，所有的错误都是我的 🙂