Linux 更改鍵盤設定
前言
最近跟同事借了一把Filco 60%茶軸來玩，他有特別的雙fn設計，同時按 fn和; 就等於backspace，fn和s/d/e/f 就變成方向鍵，手腕都不用動，爽爽的。
可是一把要四千五，而且s/d/e/f跟Vim的h/j/k/l不一樣，用起來還是有點不太習慣。
於是，經過幾天的hacking，我終於可以直接改變Linux內建的鍵盤設定，讓筆電鍵盤也可以像Filco的fn一樣。
第一篇Medium，就這麼誕生啦！！
一、Xmodmap
Xmodmap是比較舊、比較low-level的鍵盤設定工具，不過設定相對簡單，容易做一些基本的按鍵置換（比如換Capslock跟Control的位置），因此在各大網站也常常被提到。
首先可以利用 xev 指令看每個按鍵的keycode：
$ xev
KeyPress event, serial 36, synthetic NO, window 0x3e00001,
root 0x86, subw 0x0, time 890946390, (803,237), root:(804,294),
state 0x2, keycode 66 (keysym 0xffe3, Control_L), same_screen YES,
XLookupString gives 0 bytes:
XmbLookupString gives 0 bytes:
XFilterEvent returns: FalseKeyPress event, serial 36, synthetic NO, window 0x3e00001,
root 0x86, subw 0x0, time 891083183, (793,9), root:(794,66),
state 0x0, keycode 37 (keysym 0xffe5, Caps_Lock), same_screen YES,
XLookupString gives 0 bytes:
XmbLookupString gives 0 bytes:
XFilterEvent returns: False
然後用簡單的指令：
xmodmap "keycode 37 = Caps_Lock"
xmodmap "keycode 66 = Control_L"就可以交換Capslock跟左Control了。每次登入都要要重新輸入有點麻煩，可以把設定放在~/.Xmodmap裡面：
remove Lock = Caps_Lock
remove Control = Control_L
keysym Control_L = Caps_Lock
keysym Caps_Lock = Control_L
add Lock = Caps_Lock
add Control = Control_L然後把xmodmap ~/.Xmodmap放到開機會執行的設定檔（~/.bashrc或~.zshrc等等），登入時就會自動執行。想復原的話，可以用setxkbmap -option來重置。
這是我的~/.Xmodmap設定：
remove Lock = Caps_Lock
remove Control = Control_R
keysym Control_R = Caps_Lock
keysym Caps_Lock = Control_R
add Lock = Caps_Lock
add Control = Control_R
keycode 66 = Mode_switch
keysym h = h H Left
keysym l = l L Right
keysym k = k K Up
keysym j = j J Down
keysym u = u U Prior
keysym i = i I Home
keysym o = o O End
keysym p = p P Next
keysym d = d D Return
keysym f = f F Return
keysym semicolon = semicolon colon BackSpace以上設定把沒有用的Capslock移到更沒用的右Control，然後把原本的Capslock改成Mode_switch（有點類似fn，有時候也叫AltGr）所以同時按Capslock+h/l/k/j/u/i/o/p/d/f/;就會變成上面keysym第三格的Left/Right/Up/Down/PageUp/Home/End/PageDown/Enter/BackSpace，這下連按Enter都不用動手腕了，比Filco預設的還方便！
（你可能注意到了，keysym定義第一個是正常使用的按鍵，第二個就是按Shift的時候會出現的字，這是Level的概念，之後會解釋。你也可以把Shift+a定義成B，或任何輸出）
使用Xmodmap的優點是簡單，不過缺點是如果系統休眠或切換layout（比如說換到新酷音），就得再執行一次
xmodmap ~/.Xmodmap，非常困擾，也很難解決。 有人寫了一個python script自動幫忙執行這個指令，可以參考看看。
二、X keyboard extension (XKB)
一直沒辦法解決換輸入法時Xmodmap會被重設的問題，讓我困擾了許久，最後在這裡找到了以XKB的根本解法。
XKB是現在Linux使用的鍵盤設定，觀念規則相當複雜，教學也不是很多，可以參考Arc Linux的Wiki，或 Chunlin-Li的中文介紹。XKB的設定檔都在/usr/share/X11/xkb底下：
$ ls /usr/share/X11/xkb
compat geometry keycodes rules symbols types其中
- keycodes是定義每個按鍵的代號，比如說<AD01>通常是鍵盤上Q的位置
- symbols是定義每個按鍵實際按下去的動作，比如說按下鍵盤上的Q，通常會打出q
- rules則是一些系統存取解釋檔，比如說設定鍵盤layout的時候可以選取各種語言等等
在這邊我們主要要改的是symbols。在symbols下面可以看到各種語言的設定，他們彼此可能具有繼承的關係，以一般常見的英文鍵盤`us`為例，basic定義了基本的鍵盤（繼承最基本的定義，pc）：
default partial alphanumeric_keys modifier_keys
xkb_symbols "basic" {
name[Group1]= "English (US)";
key <TLDE> { [ grave, asciitilde ] };
key <AE01> { [ 1, exclam ] };
key <AE02> { [ 2, at ] };
key <AE03> { [ 3, numbersign ] };
key <AE04> { [ 4, dollar ] };
key <AE05> { [ 5, percent ] };
key <AE06> { [ 6, asciicircum ] };
key <AE07> { [ 7, ampersand ] };
key <AE08> { [ 8, asterisk ] };
key <AE09> { [ 9, parenleft ] };
key <AE10> { [ 0, parenright ] };
key <AE11> { [ minus, underscore ] };
key <AE12> { [ equal, plus ] };
(...)但由於每個地區的英文鍵盤不盡相同，對每個鍵盤都會有些微調的設定，比如說同樣在us檔裡面的euro，就是繼承了us(basic)：
partial alphanumeric_keys
xkb_symbols "euro" {
include "us(basic)"
name[Group1]= "English (US, with euro on 5)";
include "eurosign(5)"
include "level3(ralt_switch)"
};
可以利用setxkbmap -print -verbose 10來看目前的設定。
而我們也可以自己定義新的XKB，甚至可以改icon，這裡有詳細的教學。
不過我自己繼承us(basic)出了一些問題，後來就直接改us(basic)的設定。這並不是一個最好的辦法，在電腦更新的時候可能會被洗掉，若要這麼做建議先備份到GitHub。
以下是我對/usr/share/X11/xkb/symbols/us的更改（須以sudo權限）：
default partial alphanumeric_keys modifier_keys
xkb_symbols "basic" {
name[Group1]= "English (US)";
key.type = "ONE_LEVEL";
key <CAPS> { [ ISO_Level3_Shift ] };
modifier_map Mod5 { ISO_Level3_Shift };
key <RCTL> { [ Caps_Lock ] };
key.type = "THREE_LEVEL";
(...)
key <AD08> { [ i, I, Home ] };
key <AD09> { [ o, O, End ] };
(...)
key <AC03> { [ d, D, Return ] };
key <AC04> { [ f, F, Return ] };
key <AC05> { [ g, G ] };
key <AC06> { [ h, H, Left ] };
key <AC07> { [ j, J, Down ] };
key <AC08> { [ k, K, Up ] };
key <AC09> { [ l, L, Right ] };
key <AC10> { [ semicolon, colon, BackSpace ] };
(...)
key <AB07> { [ m, M, Prior ] };
key <AB08> { [ comma, less, Next ] };
(...)
};
(...)基本上就是跟先前Xmodmap一樣，把Capsloack+h/j/k/l…改成各種快捷鍵。其中：
key.type = “THREE_LEVEL”;定義了下面的按鍵都有三種模式（一般/按shift/按Mode_switch）ISO_Level3_Shift相當於先前提到的Mode_switch，一種modifier，是level3（Shift就是ISO_Level2_Shift，也可以定義更高的level）- Modifiers不會受到Shfit改變行為，如ctrl/alt/enter/backspace等等
- 在[]內的是一個group，你也可以設定多個group，然後設定按鍵在這些group之間切換
改完之後執行sudo dpkg-reconfigure xkb-data清空XKB的cache，再用setxkbmap us設定只用US layout，切換輸入法應該就會生效了。因為是直接更改default的設定，有問題可能會讓你的鍵盤不能正常運作，改的時候千萬要小心。若沒把握，可以先這篇的教學，設定額外的鍵盤，不會影響到US的設定。
使用XKB的好處是可以永久改變鍵盤設定，不受切換輸入法（在新酷音也可以用！）及休眠的影響，並且可以做複雜的改變（定義多種Level及Group等等）；缺點是規則繁多，要花時間理解，且不小心可能會讓鍵盤不能正常運作。
三、XCAPE
XCAPE是一個有趣的套件，可以讓上面提到的Modifiers有一般按鍵的功能。
安裝完後執行xcape -e ‘ISO_Level3_Shift=Escape’，可以讓被定義成ISO_Level3_Shift的鍵（就是我在XKB US設訂的Capslock）有ESC的功能，這樣一來在Vim insert mode的時候只要單按Capslock就可以跳出insert mode了！！而原本設定的Capsloack+h/j/k/l…的改變也不受影響，切換輸入法也一樣有用。
總結
以往不太注意自己的打字習慣，這一年來常常因為coding手掌肌腱發炎，最近才開始慢慢調整。經過漫長的爬文獻＆try-and-error，終於把鍵盤設定好啦！有種洗出+7鍵盤的感覺XD，總算可以開始認真寫code了~
