Linux內(nèi)核如何輸出中文字符的方法示例
你在Windows/MacOS的登錄Linux的SSH終端上很容易輸入中文并且獲得中文輸出，比如下面這樣：
但是卻幾乎不可能將中文顯示在Linux自身的 虛擬終端 上：
[root@localhost font]# echo 皮鞋 >/dev/tty2
顯示了兩個(gè)問號(hào)，顯然Linux內(nèi)核并不能識(shí)別中文。
為什么說是Linux內(nèi)核不能識(shí)別中文呢？這里需要理清一個(gè)關(guān)系：
- 你在遠(yuǎn)程SSH終端上的輸入和顯示輸出的行為，都是SSH終端的宿主機(jī)完成的，比如Windows，MacOS，和Linux無關(guān)。
- 你在Linux本地虛擬終端，比如/dev/tty1上的輸入和顯示輸出行為，則是由Linux內(nèi)核自己處理的。
比如，我在MacOS用iTerm SSH連接到了一個(gè)遠(yuǎn)程CentOS Linux，iTerm上的所有的鍵盤輸入，顯示器輸出行為都是iTerm的這臺(tái)MacOS宿主機(jī)完成的。
相反，如果你直接在這臺(tái)CentOS Linux的虛擬終端上輸入并且企圖獲得輸出，那么這個(gè)輸入輸出則必須由Linux內(nèi)核自身來處理。
基本上就這些。至于說為什么Linux內(nèi)核不支持中文，那要了解Linux內(nèi)核處理虛擬終端輸入輸出時(shí)是如何對(duì)待unicode的邏輯，這要涉及一大堆的理論知識(shí)，非常煩人。
反正我這里就是無法輸出中文，我也不是做這個(gè)的，顯然這不是一個(gè)必然要完成的工作任務(wù)，所以，我只是玩玩。
本文的目標(biāo)就是要讓Linux的虛擬終端可以輸出中文。
僅僅是輸出中文，哪怕是一個(gè)中文漢字也好。具體來講，就是 當(dāng)我在鍵盤敲入'A'字符時(shí)，顯示器回顯出來的是一個(gè)漢字。
所以說，本文并不打算 讓Linux內(nèi)核大規(guī)模完備地支持中文 ，這種事已經(jīng)有很多人和社區(qū)做了，但是可玩性并不高，畢竟這種事是可以當(dāng)私活兒賺錢的，只要是賺錢的活兒，可玩性就不高，因?yàn)橐炻铩?/p>
不需要懂冗長枯燥的unicode編碼，不需要懂枯燥的font字體格式，看看怎么玩。
先展示效果吧，下面是一個(gè)
不是很好看，于是就做了下面一個(gè)
下面說一下這是如何實(shí)現(xiàn)的。
從你敲鍵盤的某個(gè)按鍵開始，到某個(gè)字符最終顯示在虛擬終端的顯示器上，這期間其實(shí)有兩個(gè)映射：
鍵盤和字符集的映射
將某個(gè)按鍵事件轉(zhuǎn)換為某個(gè)字符集里的某個(gè)碼，比如當(dāng)按下'A'鍵時(shí)，將其映射到0x41。
字符集和字體的映射
將某個(gè)字符集的碼字映射到某個(gè)點(diǎn)陣用來顯示。比如將0x41映射到能讓人看出來是一個(gè)字符'A'的樣子的
Linux的console并不能識(shí)別超過0x00ff的字符集碼字，因此就不能處理碼字超過0x00ff的unicode，如果希望它能做到，這就要改內(nèi)核代碼了。
剛才說了，修改內(nèi)核代碼大規(guī)模全面支持中文，這是可以賺錢的事，不但沒意思，也沒人會(huì)分享。
所以我嘗試去修改上面的兩個(gè)映射來解決問題。由于只是顯示，所以我不會(huì)去修改 鍵盤和字符集的映射 ，因?yàn)槟菢尤匀粫?huì)碰到字符集碼字超過0x00ff的處理問題。
這意味著要想顯示中文，只剩下一條路，那就是修改 字符集和字體的映射 ！
這個(gè)映射肯定是保存在內(nèi)核內(nèi)存或者文件系統(tǒng)的某個(gè)地方。我可以在當(dāng)前內(nèi)核的config文件里找到如下的信息：
[root@localhost font]# cat /boot/config-3.10.0-862.11.6.el7.x86_64 |grep FONT # CONFIG_FONTS is not set CONFIG_FONT_8x8=y CONFIG_FONT_8x16=y
再去看/proc/kallsyms里有什么：
[root@localhost font]# cat /proc/kallsyms |grep font.*8x ffffffffb006a3e0 R font_vga_8x8 ffffffffb006a420 r fontdata_8x8 ffffffffb006ac20 R font_vga_8x16 ffffffffb006ac60 r fontdata_8x16 ffffffffb0307a10 r __ksymtab_font_vga_8x16 ffffffffb03234b8 r __kcrctab_font_vga_8x16 ffffffffb034246e r __kstrtab_font_vga_8x16
嗯，這就是內(nèi)核里保存的字體：
[root@localhost rh]# ll ./drivers/video/console/font_8x* -rw-r--r--. 1 root root 95976 Sep 17 2018 ./drivers/video/console/font_8x16.c -rw-r--r--. 1 root root 50858 Sep 17 2018 ./drivers/video/console/font_8x8.c
這里不再分析這兩個(gè)文件。這里僅僅是確認(rèn)了一個(gè)事實(shí)， 內(nèi)核在初始化的時(shí)候會(huì)使用自己的字體 ，這個(gè)時(shí)候畢竟除了內(nèi)核本身，什么都沒有。
問題是到了用戶態(tài)，這個(gè)字體是可以被改變的，可以被改的花里胡哨的，這些個(gè)字體可不是僅僅兩個(gè)8x8和8x16就能hold住的…
這個(gè)時(shí)候就需要找我們安裝在發(fā)行版里面的字體文件了。我們要找到它，然后改掉里面的某個(gè)字體的形狀，將其變成中文！就這么簡單。
不必去搜這個(gè)字體文件安裝保存在什么地方，通過執(zhí)行strace setfont命令就能找到它。
[root@localhost ~]# strace -F -e trace=open setfont
...
strace: Process 6276 attached
[pid 6276] open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 4
...
[pid 6276] open("/lib/kbd/consolefonts/default8x16.psfu.gz", O_RDONLY|O_NOCTTY|O_NONBLOCK) = 4
[pid 6276] +++ exited with 0 +++
--- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=6276, si_uid=0, si_status=0, si_utime=0, si_stime=0} ---
+++ exited with 0 +++
就是它了， /lib/kbd/consolefonts/default8x16.psfu.gz
也不必去搜psfu格式的字體的format，通過模式識(shí)別就能找到特定的字符。
我準(zhǔn)備先找到 ‘A'，然后把它后面的'B'和'C'改成我的名字“趙”和“亞”。
首先我要把“趙”和“亞”字做出來，形成一個(gè)點(diǎn)陣。以下是我的作品“趙”：
00000000 00000000 00100000 11111000 00100101 00100101 11111010 00100011 00111010 01100101 01100000 10011000 10000111 00000000 00000000 00000000
下面就要用這個(gè)點(diǎn)陣替換'B'的點(diǎn)陣，同時(shí)制作一個(gè)“亞”字，替換'C'的點(diǎn)陣，
在下面的站點(diǎn)可以找到該default font的對(duì)應(yīng)點(diǎn)陣圖解：
https://www.zap.org.au/software/fonts/console-fonts-distributed/psftx-centos-7.5/default8x16.psfu.large.pdf
我們就可以得到該'A'字符的點(diǎn)陣數(shù)組，然后在default8x16.psfu文件里匹配這個(gè)數(shù)組就可以了。代碼如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/fb.h>
#include <string.h>
unsigned char zhaoya[32] = {
// 第一行為“趙”
0x00, 0x00, 0x20, 0xf8, 0x25, 0x25, 0xfa, 0x23, 0x3a, 0x65, 0x60, 0x98, 0x87, 0x00, 0x00, 0x00,
// 第二行為亞
0x00, 0x00, 0x00, 0x7e, 0x24, 0x24, 0x24, 0xa5, 0xa5, 0x66, 0x24, 0x24, 0x7e, 0x00, 0x00, 0x00
};
int main(int argc, char **argv)
{
int i = 0;
unsigned char buf[16];
off_t offset = 0;
int s = 0;
int fd = open("default8x16.psfu", O_RDWR);
i = pread(fd, buf, 8, offset);
while (1) {
i = pread(fd, buf, 16, offset);
if (s == 2) { // 替換'C'
memcpy (buf, &zhaoya[16], 16);
i = pwrite(fd, buf, 16, offset);
break;
}
if (s == 1) { // 替換'B'
memcpy (buf, &zhaoya[0], 16);
pwrite(fd, buf, 16, offset);
s = 2;
}
// 簡易的方法識(shí)別到'A'
if (buf[0] == 0x00 && buf[1] == 0x00 &&
buf[2] == 0x10 && buf[3] == 0x38) {
printf("A found at %d !\n", offset);
s = 1;
}
offset += 16;
}
}
直接編譯執(zhí)行，然后將這個(gè)default8x16.psfu作為參數(shù)set到內(nèi)核即可：
[root@localhost font]# setfont ./default8x16.psfu
此時(shí)進(jìn)入Linux的虛擬終端tty2，當(dāng)敲鍵盤的大寫'B'時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“趙”字。
雖然
于是我要找一個(gè)更高分辨率的font。我在Ubuntu上找到了一個(gè)高分辨率的
https://www.zap.org.au/software/fonts/console-fonts-distributed/psftx-debian-9.4/Lat7-VGA28x16.psf.pdf
我不需要自己做
https://graphemica.com/
替換font的代碼如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include "zhao"
#define L 28*2
int fd;
int main(int argc, char **argv)
{
unsigned char buf[L];
off_t offset = 0;
// 這個(gè)0x0e60 就是模式匹配獲得的偏移。
offset += 0x0e60;
fd = open("Lat7-VGA28x16.psf", O_RDWR);
pread(fd, buf, L, offset);
memset(buf, 0, L);
memcpy(buf+8, &code[0], 32);
pwrite(fd, buf, L, offset);
offset += L;
pread(fd, buf, L, offset);
memset(buf, 0, L);
memcpy(buf+8, &code[32], 32);
pwrite(fd, buf, L, offset);
offset += L;
pread(fd, buf, L, offset);
memset(buf, 0, L);
memcpy(buf+8, &code[64], 32);
pwrite(fd, buf, L, offset);
}
然后它的效果就是：
還不錯(cuò)。
其實(shí)本文的內(nèi)容僅僅就是：
- 做一個(gè)蹩腳的點(diǎn)陣；
- keyboard，ascii/unicode，font之間的映射關(guān)系；
- 什么細(xì)節(jié)都不懂的情況下定位分析問題的方法；
- 越簡單越好，越復(fù)雜越糟糕。
嗯，其實(shí)第三點(diǎn)和第四點(diǎn)是最重要的。
最后，如果你想知道你當(dāng)前的虛擬終端支持那些字體，輸入：
[root@localhost font]# showconsolefont
就會(huì)顯示：
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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