Linux下tty/pty/pts/ptmx詳解

基本概念：

1> tty(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，是通過串列線用印表機鍵盤通過閱讀和發送資訊的東西，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，它有多種類型，通常使用tty來簡稱各種類型的終端裝置。

2> pty（虛擬終端):
但是如果我們遠程telnet到主機或使用xterm時不也需要一個終端互動嗎？是的，這就是虛擬終端pty(pseudo-tty)

3> pts/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、序列埠終端(/dev/ttySn)
串
行連接埠終端(Serial Port
Terminal)是使用電腦序列埠串連的終端裝置。電腦把每個序列埠都看作是一個字元裝置。有段時間這些序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串連終端。這些序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。若要向一個連接埠發送資料，可以在命令列上把標準輸出重新導向到這些特殊檔案名稱上即可。例如，
在命令列提示符下鍵入：echo test > /dev/ttyS1會把單詞”test”發送到串連在ttyS1(COM2)連接埠的裝置上。可接串口來實驗。

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)看作是一個序列埠裝置，則它對該連接埠的讀/
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，兩個程式就可以通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序列埠進行通訊。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序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程式串連到你的電腦上，則telnet程式就可能會開始串連到裝置

ptyp2(m2)上(一個偽終端連接埠上)。此時一個getty程式就應該運行在對應的ttyp2(s2)連接埠上。當telnet從遠端擷取了一個字元
時，該字元就會通過m2、s2傳遞給
getty程式，而getty程式就會通過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程式就通
過“偽終端”進行通訊。通過使用適當的軟體，就可以把兩個甚至多個偽終端裝置串連到同一個物理序列埠上。

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案名稱命名方式。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是一個類型為devpts的檔案系統，並且可以在被負載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 ---> TTYP3(S3: slave) ---> PTYP3(M3: master) ---> 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，再次運行；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)
如果當前進程有控制終端(Controlling Terminal)的話，那麼/dev/tty就是當前進程的控制終端的裝置特殊檔案。可以使用命令”ps –ax”來查看進程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”可以查看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結。

4、控制台終端(/dev/ttyn, /dev/console)
在Linux
系統中，電腦顯示器通常被稱為控制台終端
(Console)。它模擬了類型為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。當你在控制台上登入時，使用的是tty1。使用Alt+[F1—F6]按鍵組合時，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發送到該終端上。因此不管當前正在使用哪個虛擬終端，系統資訊都會發送到
控制台終端上。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(查看當前TTY)
/dev/tty1
2、#echo "test tty0" > /dev/tty0
test tty0

5 虛擬終端(/dev/pts/n)
在Xwindows模式下的偽終端.

6 其它類型
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: 終端和控制台

RROM：http://blog.footoo.org/?p=73
Posted on Tuesday, November 28th, 2006 by CLIFF

吳晉 （cliffwoo@gmail.com）
FoOTOo OpenSource Lab

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，希望能夠協助大家理解這些概念。不妥之處，還請大家來信指出。

Q：/dev/console 是什嗎？

A：/dev/console即控制台，是與作業系統互動的裝置，系統將一些資訊直接輸出到控制台上。目前只有在單一使用者模式下，才允許使用者登入控制台。

Q:/dev/tty是什嗎？

A：tty裝置包括虛擬控制台，串口以及偽終端裝置。
/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*是什嗎？

A:/dev/ttyS*是串列終端裝置。

Q:/dev/pty*是什嗎？

A:/dev/pty*即偽終端，所謂偽終端是邏輯上的終端裝置，多用於類比終端程式。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是什嗎？它們之間有什麼區別？

A：/dev/tty0代表當前虛擬控制台，而/dev/tty1等代表第一個虛擬控制台，例如當使用ALT+F2進行切換時，系統的虛擬控制台為/dev/tty2 ，當前的控制台則指向/dev/tty2

Q：如何確定當前所在的終端（或控制台）？

A：使用tty命令可以確定當前的終端或者控制台。

Q：/dev/console是到/dev/tty0的符號連結嗎？

A:

目前的大多數文本中都稱/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。根據內
核文檔，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，只有在單一使用者模式下可以登入/dev/console（可以在單一使用者模式下輸入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訪問顯卡。

Q：關於終端和控制台的區別可以參考哪些文本

A:
可以參考核心文檔中的 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曆史做了很好的介紹。另外在《Modern Operatingsystem》
中也有對終端裝置的介紹，由於與《Operating Systems : Design and
Implementation》的作者相同，所以常值內容也大致相同。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 Operatingsystem》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。

PS：
    
只有2410的2.6才叫ttySAC0，9200等的還是叫ttyS0