Понятие виртуального терминала
Конечно, и к персоналке в принципе можно прикрутить еще один монитор и клавиатуру - и приспособления для этого имелись. Однако более простым оказалось чисто программное решение. Так в Unix появилось понятие виртуальной консоли (или виртуального терминала).
Терминологическое отступление: как уже было сказано ранее, консоль и терминал в историческом аспекте были понятиями несколько разными. Однако ныне различия между ними (почти) стерлись, и потому далее я буду использовать эти термины как синонимы. Есть и еще один вид виртуального терминала - так называемый X-терминал, реализуемый посредством специального класса программ - их договоримся называть графическими эмуляторами терминала, и речь о них будет в следующем разделе.
Виртуальный терминал - это все то же сочетание реальной клавиатуры и дисплея, которое при определенных условиях может выступать как (почти) самостоятельная машина. На каждом из наличных виртуальных терминалов может зарегистрироваться отдельный пользователь, и в его силах запускать там свои задачи, никак (опять же почти - ресурсы-то компьютера остаются общими) не влияющие на задачи пользователя, зарегистрировавшегося на другом виртуальном терминале.
Сам факт существования виртуальных терминалов, их максимальное количество и базовые свойства (такие, как экранный буфер, возможность изменения экранных шрифтов, раскладок клавиатуры, цветовой гаммы и т.д.) определяется частью ядра системы, которая называется консольным драйвером. В Linux он так и называется - драйвер Linux-консоли. А ядра BSD-систем поддерживают возможность использования одного из нескольких консольных драйверов. Так, во FreeBSD и DragonFly по умолчанию (и - сообразно здравому смыслу) в качестве драйвера системной консоли используется syscons, в Net- и OpenBSD эту роль нынче играет wscons. Однако все три системы могут работать также с консольным драйвером pcvt - другое дело, что это не дает никаких преимуществ (и даже наоборот - скажем, русификация pcvt представляет собой занятие для садомазохистов).
Непосредственное управление свойствами терминала ( то есть, например, загрузкой конкретного шрифта или клавиатурной раскладки) управляет некий набор утилит, объединяемый в определенный (специфичный для данной ОС) программный пакет. Во FreeBSD (и DragonFly) он фактически безальтернативен, и носит то же имя, что и консольный драйвер - syscons. В Linux практически равноправно можно использовать одну из альтернатив - пакет kbd и console-tools. До некоторого времени последний считался более продвинутым, однако ныне они абсолютно идентичны по своим возможностям. И приверженность разработчиков того или иного дистрибутива одному из этих пакетов обусловлена исключительно личными пристрастиями или историческими причинами.
Как уже неоднократно говорилось, все, что существует в Unix-системе статически - суть файлы, в том числе физические или виртуальные устройства. И терминалы тут - не исключение, каждому из них соответствует свой файл в каталоге /dev. Так, физической консоли соответствует файл /dev/console, номенклатура же файлов виртуальных терминалов различна в разных ОС. Во FreeBSD и DragonFly имена их файлов имеют вид /dev/ttyv#, где # - порядковый номер терминала, начиная с нуля. В Linux (без использования devfs) файлы виртуальных терминалов именуются как /dev/tty#, причем # начинается с единицы. Файл с именем /dev/tty0 тоже есть, но он зарезервирован за той самой системной консолью, которая ныне представляет собой явление почти чисто мифическое. При задействованной же devfs файлы устройств виртуальных терминалов приобретут вид /dev/vc/#, где к номеру приложимо все сказанное выше. Хотя и в этом случае что-нибудь вроде tty# в каталоге /dev имеется на предмет обратной совместимости (это зависит от настроек демона devfsd).
Насколько мне известно, консольные драйвера POSIX-систем поддерживают до 63 виртуальных терминалов. Это связано с тем, что терминалы, как и всякие другие файлы устройств, характеризуются своими номерами - старшим (major) и младшими (minor). Старший номер класса терминальных устройств зависит от ОС, а под младшие номера зарезервированы числа с 1 до 63.
Этим и определяется максимально возможное число консолей.
Принципиальная возможность существования 63 виртуальных терминалов не означает, однако, будто бы все они на самом деле доступны пользователю. Начать с того, что виртуальный терминал требует активизации. Для чего на нем должен быть запущен какой-либо процесс. При старте системы такие процессы (команды семейства getty) запускаются для некоторого количества терминалов. В большинстве дистрибутивов Linux традиционно активизируется 6 виртуальных консолей, в последних версиях FreeBSD и в DaronFly - 8. Эти числа определены в конфигурационных файлах /etc/inittab и /etc/ttys, соответственно, и могут быть изменены в любую сторону. Правда, в большую - с некоторыми оговорками (первая - максимально возможное теоретически число консолей, о второй скажу парой абзацев ниже).
Консоли сверх умолчального количества могут быть активизированы и после загрузки системы. Для этого достаточно запустить на них какой-либо процесс. Им может быть:
Любым из указанных способов в Linux можно открыть виртуальные терминалы с 7-го по 63-й. Во FreeBSD есть еще одно ограничение - максимальное число консолей, поддерживаемое текущей конфигурацией ядра. По умолчанию оно равно 16-ти, изменение требует реконфигурирования ядра и его пересборки.
Вообще-то, первое знакомство с механизмом виртуальных консолей Linux или FreeBSD обеспечивает незабываемое эмоциональное потрясение пользователю, немалую часть своей компьютерной жизни проведшему в окружении "черного DOS'а". С ним можно сравнить только восторг, испытываемый от возможностей командного интерпретатора, о чем пойдет речь в .
Впрочем, юзеру с исключительно подоконным опытом работы не дано понять ни того, ни другого...
Потрясение это обусловлено рядом факторов. Во-первых, сама возможность открыть второй (третий, пятый, восьмятый) виртуальный терминал, авторизоваться в нем под своим пользовательским или иным другим именем (в том числе - и root'ом) и запустить любую программу, переключаясь по мере надобности между открытыми приложениями ничуть не сложнее, чем между окнами в графической среде типа Windows.
Способ переключения между виртуальными терминалами зависит от умолчальных настроек используемого консольного драйвера. В Linux и BSD'шном syscons переключение выполняется комбинацией клавиш Alt+F#, где # - номер консоли. В wscons той же цели служит чуть более сложное сочетание - Control+ Alt+F# (забегая вперед, отмечу, что она же используется во всех операционках для переключения из сеанса X в текстовую консоль).
Указанные комбинации (например, Alt+F#) для перехода между консолями не являют собой нечто предопределенное божественным промыслом. Ибо зависят исключительно от текущей раскладки клавиатуры.
Легко сообразить, что означенным способом можно получить доступ к виртуальным терминалам с 1-го по 12-й. А как быть, если вздумается установит большее их количества? - ведь более 12 функциональных клавиш на клавиатурах обычно не наблюдается...
Есть несколько способов доступа к виртуальным терминалам с произвольным номером. Например, в большинстве случаев комбинация клавиш Alt+Shift+F# обеспечивает переход к консолям с 13-й по 24-ю. Далее, в некоторых системах нажатием клавиши PrtSc можно последовательно пролистать активные консоли, начиная с текущей (а в других случаях - перейти в последнюю по счету из активизированных консолей. И, наконец, (почти) универсальный способ - команда
$ chvt #
где # - номер целевой консоли.
В Linux виртуальные терминалы абсолютно равноправны. В BSD-системах же сохранился рудимент представления о системной консоли - таковой по выступает 1-й виртуальный терминал.
Его большая, по сравнению с прочими, равность, выражается в том, что на него сыпятся все сообщения о системных ошибках. И даже если это запретить соответствующей настройкой конфигурационных файлов, от кое-каких сообщений (например, о присоединении или отсоединении USB-устройств) избавиться нельзя никакими средствами (по крайней мере, я таких средств до сих пор не нашел).
Как говорилось в , каждый пользовательский интерактивный процесс (то есть, фигурально говоря, программа, запущенная пользователем с помощью командной директивы) связан с каким-либо виртуальным терминалом. При этом для программы различаются понятия управляющего и текущего терминала. Первый - тот, с которого программа была запущена, и с которого можно при необходимости прервать ее исполнение. На текущий же терминал выводятся результаты ее работы. Обычно управляющий и текущий терминалы совпадают, однако это не обязательно. С помощью определенных средств (того же qlogin, например, или openvt), программу можно запустить так, чтобы она исполнялась на терминале, отличном от стартового. При этом последний сохраняет свои управляющие функции.
Еще одно различие выявляется между текущей консолью и всеми прочими при запуске какой-либо программы графического режима, например, Иксов. При этом в первую очередь запускается вполне конкретная программа - X-сервер и текущая консоль как бы блокируется вплоть до выхода из Иксов (или из SVGAlib-программы). А для запущенной с нее программы активизируется новая виртуальная консоль, которая и становится текущей.
Хотя на самом деле блокировки консоли, с которой запущенны Иксы, не происходит (спасибо Тихону Тарнавскому, обратившему мое внимание на сей факт). Просто она занимается процессом, сиречь Иксами, который и выводит на нее массу своих служебных сообщений. Так что если запустить Иксы в фоновом режиме, а вывод сообщений куда-нибудь перенаправить (в log-файл или тот же /dev/null), то и эту консоль можно задействовать для нормальной работы.
X-сеанс, запущенный с какого-либо виртуального терминала, сохраняет его в качестве управляющего, то есть может быть с него же и прекращен - например, стандартной клавишной комбинацией Control+C.
Отметим, что использующая графику программа, запущенная из консоли с поддержкой графического режима через frame buffer, занимает только текущий виртуальный терминал, который остается для нее и управляющим.
Второе открытие, подстерегающее пользователя, приобщающегося к POSIX'ивизму, - консольный буфер экрана (или, как он называется в BSD, буфер истории). Оказывается, если вывод данной консоли не умещается на один экран - его можно "пролистать" назад и, до текущего положения, вперед, как в текстовом редакторе. Правда, одних клавиш PageUp/PageDown для этого недостаточно. В консоли Linux (и wscons) пролистывание осуществляется одной из этих клавиш при нажатом Shift. А в syscons перевод в режим "листания" буфера истории осуществляется нажатием фиксируемого переключателя ScrollLock.
Есть и еще одно отличие буфера истории консолей BSD и Linux. В первой операционке он полностью независим для каждого виртуального терминала. И, переключаясь между ними, можно листать страницы их истории, сколько вздумается (в некоторых пределах, установленных в текущей конфигурации ядра).
В Linux'е же в каждый момент времени доступен только буфер истории текущего виртуального терминала. Переключение в другую консоль активизирует ее буфер истории, но необратимо стирает историю консоли предыдущей (как любитель истории, не могу не отметить, что больший "историзм" BSD-систем проявляется и в таких мелочах).
Третий поражающий воображение фактор - возможность настроить для каждой консоли свою цветовую гамму: установить свой цвет фона и шрифта, а в syscons еще и цвет так называемого бордюра - это та самая черная каемка, памятная заставшим времена старых 14-дюймовиков без средств цифрового управления, на которых искоренить ее нельзя было никакими силами.. Так вот, и это абсолютно, казалось бы, паразитный элемент можно приспособить для использования в мирных целях - я задействую его для визуального различения консолей (например, консоль для регистрации root'а у меня всегда имеет бордюр тревожно-красного цвета).
И, наконец, четвертое: хотя виртуальные терминалы изображают собой (почти) самостоятельные машины, между ними возможен обмен данными. И служит этому любимое устройство "подоконников" - самая обычная мышь. Каковая в консоли служит не средством указательства или позиционирования курсора (в Unix-консоли текстовый курсор и курсор мыши суть вещи, совершенно друг с другом не связанные, во FreeBSD это подчеркивается даже их разным представлением на экране), а предназначена для помещения выделенных экранных фрагментов в специальный буфер обмена. Из коего они могут быть скопированы в любой активный виртуальный терминал.
Выделение мышью фрагмента осуществляется двояко: или обычным для Windows способом - перемещением мышиного курсора при нажатой левой кнопке, или двумя последовательными щелчками - сначала левой кнопкой на начале выделяемого фрагмента, затем правой на его конце.
А копирование из буфера происходит и того проще: переводом текстового (не мышиного!) курсора в нужную позицию того же виртуального терминала или переключением на другой виртуальный терминал - и щелчком средней кнопкой, если речь идет о нормальном (то есть трехкнопочном) грызуне. В наиболее распространенных нынче двухкнопочных мышах с колесом прокрутки последнее успешно выполняет роль средней кнопки. И, наконец, в совсем уж ущербных двухкнопочных мышах действие средней кнопки в большинстве случаев можно эмулировать одновременным нажатием двух наличных...
О несравненных достоинствах консоли можно говорить бесконечно. Но пора переходить к разговору
