Linux中tty、pty和pts概念及區別

helloxchen發表於2010-10-21
Linux
Linux中tty、pty和pts概念及區別

基本概念
①tty(終端裝置的統稱):
tty一詞源於Teletypes，或者teletypewriters，原來指的是電傳打字機，是透過序列線用印表機鍵盤透過閱讀和傳送資訊的東西，後來這東西被鍵盤與顯示器取代，所以現在叫終端比較合適。
終端是一種字元型裝置，它有多種型別，通常使用tty來簡稱各種型別的終端裝置
②pty(虛擬終端):
但是如果我們遠端telnet到主機或使用xterm時不也需要一個終端互動麼？是的，這就是虛擬終端pty(pseudo-tty)
③pts/ptmx(pts/ptmx結合使用，進而實現pty):
pts(pseudo-terminal slave)是pty的實現方法，與ptmx(pseudo-terminal master)配合使用實現pty。

Linux終端
在Linux系統的裝置特殊檔案目錄/dev/下，終端特殊裝置檔案一般有以下幾種：
①串列埠終端(/dev/ttySn)
串列埠終端(Serial Port Terminal)是使用計算機串列埠連線的終端裝置。計算機把每個串列埠都看作是一個字元裝置。有段時間這些串列埠裝置通常被稱為終端裝置，因為那時它的最大用途就是用來連線終端。這些串列埠所對應的裝置名稱是/dev/tts/0(或/dev/ttyS0), /dev/tts/1(或/dev/ttyS1)等，裝置號分別是(4,0), (4,1)等，分別對應於DOS系統下的COM1、COM2等。若要向一個埠傳送資料，可以在命令列上把標準輸出重定向到這些特殊檔名上即可。例如，在命令列提示符下鍵入：echo test > /dev/ttyS1會把單詞”test”傳送到連線在ttyS1(COM2)埠的裝置上。可接串列埠來實驗。

②偽終端(/dev/pty/)
偽終端(Pseudo Terminal)是成對的邏輯終端裝置(即master和slave裝置, 對master的操作會反映到slave上)。
例如/dev/ptyp3和/dev/ttyp3(或者在裝置檔案系統中分別是/dev/pty/m3和 /dev/pty/s3)。它們與實際物理裝置並不直接相關。如果一個程式把ptyp3(master裝置)看作是一個串列埠裝置，則它對該埠的讀/ 寫操作會反映在該邏輯終端裝置對應的另一個ttyp3(slave裝置)上面。而ttyp3則是另一個程式用於讀寫操作的邏輯裝置。
這樣，兩個程式就可以透過這種邏輯裝置進行互相交流，而其中一個使用ttyp3的程式則認為自己正在與一個串列埠進行通訊。這很象是邏輯裝置對之間的管道操作。對於ttyp3(s3)，任何設計成使用一個串列埠裝置的程式都可以使用該邏輯裝置。但對於使用ptyp3的程式，則需要專門設計來使用 ptyp3(m3)邏輯裝置。
例如，如果某人在網上使用telnet程式連線到你的計算機上，則telnet程式就可能會開始連線到裝置 ptyp2(m2)上(一個偽終端埠上)。此時一個getty程式就應該執行在對應的ttyp2(s2)埠上。當telnet從遠端獲取了一個字元時，該字元就會透過m2、s2傳遞給 getty程式，而getty程式就會透過s2、m2和telnet程式往網路上返回”login:”字串資訊。這樣，登入程式與telnet程式就透過“偽終端”進行通訊。透過使用適當的軟體，就可以把兩個甚至多個偽終端裝置連線到同一個物理串列埠上。
在使用裝置檔案系統 (device filesystem)之前，為了得到大量的偽終端裝置特殊檔案，使用了比較複雜的檔名命名方式。因為只存在16個ttyp(ttyp0—ttypf) 的裝置檔案，為了得到更多的邏輯裝置對，就使用了象q、r、s等字元來代替p。例如，ttys8和ptys8就是一個偽終端裝置對。不過這種命名方式目前仍然在RedHat等Linux系統中使用著。
但Linux系統上的Unix98並不使用上述方法，而使用了”pty master”方式，例如/dev/ptm3。它的對應端則會被自動地建立成/dev/pts/3。這樣就可以在需要時提供一個pty偽終端。目錄 /dev/pts是一個型別為devpts的檔案系統，並且可以在被載入檔案系統列表中看到。雖然“檔案”/dev/pts/3看上去是裝置檔案系統中的一項，但其實它完全是一種不同的檔案系統。
即: TELNET ---&gt TTYP3(S3: slave) ---&gt PTYP3(M3: master) ---&gt GETTY
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實驗：
1、在X下開啟一個或N個終端視窗
2、#ls /dev/pt*
3、關閉這個X下的終端視窗，再次執行；比較兩次輸出資訊就明白了。
在RHEL4環境下: 輸出為/dev/ptmx /dev/pts/1存在一(master)對多(slave)的情況
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③控制終端(/dev/tty)
如果當前程式有控制終端(Controlling Terminal)的話，那麼/dev/tty就是當前程式的控制終端的裝置特殊檔案。可以使用命令”ps –ax”來檢視程式與哪個控制終端相連。對於你登入的shell，/dev/tty就是你使用的終端，裝置號是(5,0)。使用命令”tty”可以檢視它具體對應哪個實際終端裝置。/dev/tty有些類似於到實際所使用終端裝置的一個聯接。


④控制檯終端(/dev/ttyn, /dev/console)
在Linux 系統中，計算機顯示器通常被稱為控制檯終端 (Console)。它模擬了型別為Linux的一種終端(TERM=Linux)，並且有一些裝置特殊檔案與之相關聯：tty0、tty1、tty2 等。當你在控制檯上登入時，使用的是tty1。使用Alt+[F1—F6]組合鍵時，我們就可以切換到tty2、tty3等上面去。tty1–tty6等稱為虛擬終端，而tty0則是當前所使用虛擬終端的一個別名，系統所產生的資訊會傳送到該終端上。因此不管當前正在使用哪個虛擬終端，系統資訊都會傳送到控制檯終端上。你可以登入到不同的虛擬終端上去，因而可以讓系統同時有幾個不同的會話期存在。只有系統或超級使用者root可以向 /dev/tty0進行寫操作，即下例：
1、#tty(檢視當前TTY)
/dev/tty1
2、#echo "test" >/dev/tty0
test tty0

⑤虛擬終端(/dev/pts/n)
在Xwindows模式下的偽終端.

⑥其它型別
Linux系統中還針對很多不同的字元裝置存在有很多其它種類的終端裝置特殊檔案。例如針對ISDN裝置的/dev/ttyIn終端裝置等。這裡不再贅述。

FAQ: 終端和控制檯
由於在很多朋友對終端的概念一直不是很清楚，因此寫了這個FAQ，希望能夠幫助大家理解這些概念。不妥之處，還請大家來信指出。Q:/dev/tty是什麼？
A：tty裝置包括虛擬控制檯，串列埠以及偽終端裝置。
/dev/tty代表當前tty裝置，在當前的終端中輸入 echo "hello"> /dev/tty ，都會直接顯示在當前的終端中。

Q:/dev/ttyS*是什麼？
A:/dev/ttyS*是序列終端裝置。

Q:/dev/pty*是什麼？
A:/dev/pty*即偽終端，所謂偽終端是邏輯上的終端裝置，多用於模擬終端程式。例如，我們在X Window下開啟的終端，以及我們在Windows使用telnet 或ssh等方式登入Linux主機，此時均在使用pty裝置(準確的說應該pty從裝置)。

Q：/dev/tty0與/dev/tty1 …/dev/tty63是什麼？它們之間有什麼區別？
A：/dev/tty0代表當前虛擬控制檯，而/dev/tty1等代表第一個虛擬控制檯，例如當使用ALT+F2進行切換時，系統的虛擬控制檯為/dev/tty2 ，當前的控制檯則指向/dev/tty2

Q：如何確定當前所在的終端（或控制檯）？
A：使用tty命令可以確定當前的終端或者控制檯。

Q：/dev/console是到/dev/tty0的符號連結嗎？
A: 目前的大多數文字中都稱/dev/console是到/dev/tty0的連結（包括《Linux核心原始碼情景分析》），但是這樣說是不確切的。根據核心文件，在2.1.71之前，/dev/console根據不同系統的設定可以連結到/dev/tty0或者其他tty＊上，在2.1.71版本之後則完全由核心控制。目前，只有在單使用者模式下可以登入/dev/console（可以在單使用者模式下輸入tty命令進行確認）。

Q：/dev/tty0與/dev/fb*有什麼區別？
A: 在Framebuffer裝置沒有啟用的系統中，可以使用/dev/tty0訪問顯示卡。

Q：關於終端和控制檯的區別可以參考哪些文字
A: 可以參考核心文件中的 Documents/devices.txt 中關於”TERMINAL DEVICES” 的章節。另外，《Linux核心原始碼情景分析》的8.7節 以及《Operating Systems : Design and Implementation》中的3.9節(第3版中為3.8節)都對終端裝置的概念和歷史做了很好的介紹。另外在《Modern Operating system》中也有對終端裝置的介紹，由於與《Operating Systems : Design and Implementation》的作者相同，所以文字內容也大致相同。需要注意的一點是《Operating Systems : Design and Implementation》中將終端裝置分為3類，而《Modern Operating system》將終端硬體裝置分為2類，差別在於前者將 X Terminal作為一個類別。
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