[Linux]终端设备关系

1.概述

tty中基本上可以划分为console(/dev/console)、虚拟终端(/dev/tty0~n)和伪终端(/dev/pts/0~n)。

它们之间存在一定的关系。

为了说明这段关系，先要准备2个终端：

1.console：也就是开机终端，通常系统启动后的信息，都会输出到这个终端上面，直接连接它的，是主机显卡连接的显示器，实际上它输出在系统总线上，下文统一把这个终端称为tty_a；

2.一个远程登录的伪终端，下文统一把这个终端称为tty_b；

2.示例

1.系统控制台：/dev/console

一台电脑只有一个console，也就是输出到显卡上的那个终端，所以任何方法向/dev/console写入内容，都会输出到开机终端上。

tty_b中输入：

[tty_b] # echo "Hello.I'm tty_b" > /dev/console

tty_a中输出：

[tty_a] # Hello.I'm tty_b

2.当前控制台： /dev/tty

这是应用程序中的概念，如果当前进程有控制终端（Controlling Terminal），那么/dev/tty就是当前进程控制台的设备文件。对于你登录的shell，/dev/tty就是你使用的控制台，设备号是（5,0）。不过它并不指任何物理意义上的控制台，/dev/tty会映射到当前设备（使用命令“tty”可以查看它具体对应哪个实际物理控制台设备）。输出到/dev/tty的内容只会显示在当前工作终端上（无论是登录在ttyn中还是pty中）。你如果在控制台界面下(即字符界面下）那么dev/tty就是映射到dev/tty1-6之间的一个（取决于你当前的控制台号），但是如果你现在是在图形界面（Xwindows），那么你会发现现在的/dev/tty映射到的是/dev/pts的伪终端上。/dev/tty有些类似于到实际所使用终端设备的一个联接。

tty_a中输入：

[tty_a] # echo "Hello.I'm tty_a" > /dev/tty

tty_a中输出：

[tty_a] # Hello.I'm tty_a

3.虚拟控制台: /dev/ttyn

/dev/ttyn是进程虚拟控制台，他们共享同一个真实的物理控制台。

如果在进程里打开一个这样的文件且该文件不是其他进程的控制台时，那该文件就是这个进程的控制台。进程printf数据会输出到这里。在PC上，用户可以使用alt+Fn切换控制台，看起来感觉存在多个屏幕，这种虚拟控制台对应tty1~n，其中 ：

/dev/tty1等代表第一个虚拟控制台

例如当使用ALT+F2进行切换时，系统的虚拟控制台为/dev/tty2 ，当前控制台（/dev/tty）则指向/dev/tty2

在UNIX系统中，计算机显示器通常被称为控制台（Console）。它仿真了类型为Linux的一种终端，并且有一些设备特殊文件与之相关联：tty0、tty1、tty2等。当你在控制台上登录时，使用的是tty1。使用Alt+[F1—F6]组合键时，我们就可以切换到tty2、tty3等上面去。

你可以登录到不同的虚拟控制台上去，因而可以让系统同时有几个不同的会话存在。

而比较特殊的是/dev/tty0，他代表当前虚拟控制台，是当前所使用虚拟控制台的一个别名。因此不管当前正在使用哪个虚拟控制台（注意：这里是虚拟控制台，不包括伪终端），系统信息都会发送到/dev/tty0上。只有系统或超级用户root可以向/dev/tty0进行写操作。tty0是系统自动打开的，但不用于用户登录。在Framebuffer设备没有启用的系统中，可以使用/dev/tty0访问显卡。

所以向/dev/tty0写入即等同于向/dev/console写入。

tty_b中输入：

[tty_b] # echo "Hello.I'm tty_b" > /dev/tty0

tty_a中输出：

[tty_a] # Hello.I'm tty_b

4.伪终端：pty(pseudo-tty)

伪终端(Pseudo Terminal)是终端的发展，为满足现在需求（比如网络登陆、xwindow窗口的管理）。它是成对出现的逻辑终端设备(即master和slave设备, 对master的操作会反映到slave上)。它多用于模拟终端程序，是远程登陆(telnet、ssh、xterm等)后创建的控制台设备。

历史上，有两套伪终端软件接口：

BSD接口：较简单，master为/dev/pty[p-za-e][0-9a-f] ;slave为 /dev/tty[p-za-e][0-9a-f] ，它们都是配对的出现的。例如/dev/ptyp3和/dev/ttyp3。但由于在编程时要找到一个合适的终端需要逐个尝试，所以逐渐被放弃。

Unix 98接口：使用一个/dev/ptmx作为master设备，在每次打开操作时会得到一个master设备fd，并在/dev/pts/目录下得到一个slave设备（如 /dev/pts/3和/dev/ptmx），这样就避免了逐个尝试的麻烦。由于可能有好几千个用户登陆，所以/dev/pts/*是动态生成的，不象其他设备文件是构建系统时就已经产生的硬盘节点(如果未使用devfs、udev、mdev等) 。第一个用户登陆，设备文件为/dev/pts/0，第二个为/dev/pts/1，以此类推。它们并不与实际物理设备直接相关。现在大多数系统是通过此接口实现pty。

我们在X Window下打开的终端或使用telnet 或ssh等方式登录Linux主机，此时均通过pty设备。例如，如果某人在网上使用telnet程序连接到你的计算机上，则telnet程序就可能会打开/dev/ptmx设备获取一个fd。此时一个getty程序就应该运行在对应的/dev/pts/*上。当telnet从远端获取了一个字符时，该字符就会通过ptmx、pts/*传递给 getty程序，而getty程序就会通过pts/*、ptmx和telnet程序往网络上返回“login:”字符串信息。这样，登录程序与telnet程序就通过“伪终端”进行通信。

telnet/dev/ptmx(master)pts/*(slave)getty

如果一个程序把 pts/*看作是一个串行端口设备，则它对该端口的读/写操作会反映在该逻辑终端设备对的另一个/dev/ptmx上，而/dev/ptmx则是另一个程序用于读写操作的逻辑设备。这样，两个程序就可以通过这种逻辑设备进行互相交流，这很象是逻辑设备对之间的管道操作。对于pts/*，任何设计成使用一个串行端口设备的程序都可以使用该逻辑设备。但对于使用/dev/ptmx的程序，则需要专门设计来使用/dev/ptmx逻辑设备。

通过使用适当的软件，就可以把两个甚至多个伪终端设备连接到同一个物理串行端口上。

3.关系图