摘要：每次在命令行中輸入一串命令，敲入回車，終端進程都會一個子進程，用來執行輸入的命令，終端進程通過系統調用監聽子進程退出，同時通過暴露的輸出子進程執行信息。父進程通過創建該的實現向子進程從設備的輸入輸出。

terminal（命令行）作為本地IDE普遍擁有的功能，對項目的git操作以及文件操作有著非常強大的支持。對于WebIDE，在沒有web偽終端的情況下，僅僅提供封裝的命令行接口是完全不能滿足開發者使用，因此為了更好的用戶體驗，web偽終端的開發也就提上日程。

關于終端（tty）與偽終端（pty）的區別，大家可以參考What do pty and tty mean?

終端，在我們認知范圍內略同于命令行工具，通俗點說就是可以執行shell的進程。每次在命令行中輸入一串命令，敲入回車，終端進程都會fork一個子進程，用來執行輸入的命令，終端進程通過系統調用wait4()監聽子進程退出，同時通過暴露的stdout輸出子進程執行信息。

如果在web端實現一個類似于本地化的終端功能，需要做的可能會更多：網絡時延及可靠性保證、shell用戶體驗盡量接近本地化、web終端UI寬高與輸出信息適配、安全準入控制與權限管理等。在具體實現web終端之前，需要評估這些功能那些是最核心的，很明確：shell的功能實現及用戶體驗、安全性（web終端是在線上服務器中提供的一個功能，因此安全性是必須要保證的）。只有在保證這兩個功能的前提下，web偽終端才可以正式上線。

下面首先針對這兩個功能考慮下技術實現（服務端技術采用nodejs）：

node原生模塊提供了repl模塊，它可以用來實現交互式輸入并執行輸出，同時提供tab補全功能，自定義輸出樣式等功能，可是它只能執行node相關命令，因此無法達到我們想要執行系統shell的目的

node原生模塊child_porcess，它提供了spawn這種封裝了底層libuv的uv_spawn函數，底層執行系統調用fork和execvp，執行shell命令。但是它未提供偽終端的其它特點，如tab自動補全、方向鍵顯示歷史命令等操作

因此，服務端采用node的原生模塊是無法實現一個偽終端的，需要繼續探索偽終端的原理和node端的實現方向。

偽終端不是真正的終端，而是內核提供的一個“服務”。終端服務通常包括三層：

最頂層提供給字符設備的輸入輸出接口

中間層的線路規程（line discipline）

底層的硬件驅動

其中，最頂層的接口往往通過系統調用函數實現，如（read，write）；而底層的硬件驅動程序則負責偽終端的主從設備通信，它由內核提供；線路規程看起來則比較抽象，但是實際上從功能上說它負責輸入輸出信息的“加工”，如處理輸入過程中的中斷字符（ctrl + c）以及一些回退字符（backspace 和 delete）等，同時轉換輸出的換行符n為rn等。

一個偽終端分為兩部分：主設備和從設備，他們底層通過實現默認線路規程的雙向管道連接（硬件驅動）。偽終端主設備的任何輸入都會反映到從設備上，反之亦然。從設備的輸出信息也通過管道發送給主設備，這樣可以在偽終端的從設備中執行shell，完成終端的功能。

偽終端的從設備中，可以真實的模擬終端的tab補全和其他的shell特殊命令，因此在node原生模塊不能滿足需求的前提下，我們需要把目光放到底層，看看OS提供了什么功能。目前，glibc庫提供了posix_openpt接口，不過流程有些繁瑣：

使用posix_openpt打開一個偽終端主設備

grantpt設置從設備的權限

unlockpt解鎖對應的從設備

獲取從設備名稱（類似 /dev/pts/123）

主（從）設備讀寫，執行操作

因此出現了封裝更好的pty庫，僅僅通過一個forkpty函數便可以實現上述所有功能。通過編寫一個node的c++擴展模塊，搭配pty庫實現一個在偽終端從設備執行命令行的terminal。

關于偽終端安全性的問題，我們在文章的最后在進行討論。

根據偽終端的主從設備的特性，我們在主設備所在的父進程中管理偽終端的生命周期及其資源，在從設備所在的子進程中執行shell，執行過程中的信息及結果通過雙向管道傳輸給主設備，由主設備所在的進程向外提供stdout。

在此處借鑒pty.js的實現思路：

  pid_t pid = pty_forkpty(&master, name, NULL, &winp);

  switch (pid) {
    case -1:
      return Nan::ThrowError("forkpty(3) failed.");
    case 0:
      if (strlen(cwd)) chdir(cwd);

      if (uid != -1 && gid != -1) {
        if (setgid(gid) == -1) {
          perror("setgid(2) failed.");
          _exit(1);
        }
        if (setuid(uid) == -1) {
          perror("setuid(2) failed.");
          _exit(1);
        }
      }

      pty_execvpe(argv[0], argv, env);

      perror("execvp(3) failed.");
      _exit(1);
    default:
      if (pty_nonblock(master) == -1) {
        return Nan::ThrowError("Could not set master fd to nonblocking.");
      }

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