你的命令行是如何显示颜色的？浅谈我们每天都在使用但了解很少的TTY设备

回想起初学编程时，我们只能在黑漆漆的命令行窗口中敲代码，Windows里面的CMD是刚开始学习编程的人的第一印象。

随着技能提升，我们现在的编程工具已经发生了翻天覆地的变化。我们可以使用各种各样的终端软件来编写代码，这些终端软件不仅外观精美、使用方便，而且功能强大、效率高，让编程变得更加有趣和愉快。比如，像VS Code这样的IDE，让我们能够在一个集成化的开发环境中完成代码编辑、调试和测试等操作；还有像iTerm2这样的终端模拟器，提供了更丰富的终端功能和自定义选项，方便我们快速完成各种任务。更有oh-my-zsh这样的风靡全球的插件，第一眼就让人爱不释手。

第一次看到这样的界面，我不禁怀疑：这真的是命令行界面吗？

想要了解这一问题，就必须了解tty相关的内容。

关于tty的历史发展，请参看这篇文章：

简单来说，可以把tty看做程序与终端显示之间的桥梁：

当用户在终端上输入命令时，终端会将输入发送给TTY，TTY将其传递给相关的程序进行处理。程序可以向TTY发送输出，TTY将其转发到终端进行显示。TTY也负责处理控制字符和终端设置，例如光标移动、文本颜色和窗口大小等。

总之，TTY允许程序通过终端与用户交互，并在终端上显示输出。

有了这一基本概念之后，让我们来看看TTY能够实现哪些功能。

终端颜色显示的标准是由ANSI定义的，具体可参见维基百科的相关页面。

本质上就是将要显示的颜色通过文字描述交给TTY。

大家可以试试以下命令：

就可以看到红色的文字显示在淡绿色的背景上：

其中-e的参数表示开启转义命令，31和46分别表示前景颜色和背景颜色。

注意，这一显示是由终端软件负责的，在一些边界条件上可能存在显示不一致的问题。例如，执行以上命令后，有些终端恢复成黑色字，有些终端则一直保持红色的字。

为避免这样的情况，可以加入重设命令：

后面的 \e[0m 表示重置颜色。

维基百科对于这些颜色代码有具体的描述，还有关于如何控制颜色深浅、光标位置等等操作。

在类unix系统中（如Linux/MacOS等），程序的输入输出默认都是一个TTY设备。

有两个常用的命令：who可以显示当前用户打开的全部TTY设备，而tty则可以显示当前窗口所用的TTY设备。

因此，结合这两个命令，可以做到一些往常无法实现的功能，比如下图中，在一个tmux session中向另一个tmux session发送消息：

了解TTY之后，我们还能对一些耳熟能详的操作有更深入的理解，比如让程序能够在终端失去连接后依然运行的nohup命令。

首先，我们需要了解，当退出终端（手动退出或者因为网络波动断网而退出）时，发送了什么：

因此，nohup的工作原理也非常简单，通过man nohup就可以看到：nohup - run a command immune to hangups, with output to a non-tty。简单来说，nohup让程序能够不受hangup信号的影响，并且将输入输出转移到一个非TTY的文件上，从而避免程序被关闭。

在tmux中开启的命令，也不会受到终端退出的影响。为什么呢？

这是因为tmux中开启的每个session都有自己的TTY设备。

我们首先登录一台服务器，通过who看到现在打开的TTY设备是/dev/pts/0。

而输入tmux命令进入tmux之后，可以看到新增了一个TTY设备，而且当前终端使用的TTY设备变成了/dev/pts/1。

由于只有第一个TTY设备是在登录时创建的，所以，终端退出时只会删除/dev/pts/0，对tmux内的程序没有影响。

当我们使用docker exec 或者 kubectl exec连接到某个容器时，经常会加上-it参数。其中的-t的含义，就是分配一个TTY设备。详见相关文档：

-t,--tty[=false] Allocate a pseudo-TTY

于是，执行完这些命令后，就与一个TTY设备启动了连接，可以当做一个正常的terminal来使用。（大家也可以试试去掉t参数，这时就像一个普通程序一样，你输入一个命令，它输出相应内容，没有tab补全，也没有各种显示与颜色）

在我们日常使用中习以为常的一些功能，都是相关的计算机软件优化了几十年的结果。了解这些知识，我们能对身边的世界有更深刻的理解，也有助于我们学习新的知识、使用新的工具。