node.js支持多用户web终端实现及安全方案

terminal(命令行)作为本地IDE普遍拥有的功能,对项目的git操作以及文件操作有着非常强大的支持。对于WebIDE,在没有web伪终端的情况下,仅仅提供封装的命令行接口是完全不能满足开发者使用,因此为了更好的用户体验,web伪终端的开发也就提上日程。

调研

终端,在我们认知范围内略同于命令行工具,通俗点说就是可以执行shell的进程。每次在命令行中输入一串命令,敲入回车,终端进程都会fork一个子进程,用来执行输入的命令,终端进程通过系统调用wait4()监听子进程退出,同时通过暴露的stdout输出子进程执行信息。

如果在web端实现一个类似于本地化的终端功能,需要做的可能会更多:网络时延及可靠性保证、shell用户体验尽量接近本地化、web终端UI宽高与输出信息适配、安全准入控制与权限管理等。在具体实现web终端之前,需要评估这些功能那些是最核心的,很明确:shell的功能实现及用户体验、安全性(web终端是在线上服务器中提供的一个功能,因此安全性是必须要保证的)。只有在保证这两个功能的前提下,web伪终端才可以正式上线。

下面首先针对这两个功能考虑下技术实现(服务端技术采用nodejs):

node原生模块提供了repl模块,它可以用来实现交互式输入并执行输出,同时提供tab补全功能,自定义输出样式等功能,可是它只能执行node相关命令,因此无法达到我们想要执行系统shell的目的 node原生模块child_porcess,它提供了spawn这种封装了底层libuv的uv_spawn函数,底层执行系统调用fork和execvp,执行shell命令。但是它未提供伪终端的其它特点,如tab自动补全、方向键显示历史命令等操作

因此,服务端采用node的原生模块是无法实现一个伪终端的,需要继续探索伪终端的原理和node端的实现方向。

伪终端

伪终端不是真正的终端,而是内核提供的一个“服务”。终端服务通常包括三层:

最顶层提供给字符设备的输入输出接口中间层的线路规程(line discipline)底层的硬件驱动

其中,最顶层的接口往往通过系统调用函数实现,如(read,write);而底层的硬件驱动程序则负责伪终端的主从设备通信,它由内核提供;线路规程看起来则比较抽象,但是实际上从功能上说它负责输入输出信息的“加工”,如处理输入过程中的中断字符(ctrl + c)以及一些回退字符(backspace 和 delete)等,同时转换输出的换行符n为rn等。

一个伪终端分为两部分:主设备和从设备,他们底层通过实现默认线路规程的双向管道连接(硬件驱动)。伪终端主设备的任何输入都会反映到从设备上,反之亦然。从设备的输出信息也通过管道发送给主设备,这样可以在伪终端的从设备中执行shell,完成终端的功能。

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