Linux 中 tty、pty 和 pts 概念及区别

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Linux 中 tty、pty 和 pts 概念及区别
基本概念
①tty(终端设备的统称):
tty 一词源于 Teletypes，或者 teletypewriters，原来指的是电传打字机，
是通过串行线用打印机键盘通过阅读和发送信息的东西，后来这东西被
键盘与显示器取代，所以现在叫终端比较合适。
终端是一种字符型设备，它有多种类型，通常使用 tty 来简称各种类型
的终端设备
②pty(虚拟终端):
但是如果我们远程 telnet 到主机或使用 xterm 时不也需要一个终端交互
么？是的，这就是虚拟终端 pty(pseudo-tty)
③pts/ptmx(pts/ptmx 结合使用，进而实现 pty):
pts(pseudo-terminal slave)是 pty 的实现方法，与 ptmx(pseudo-terminal 
master)配合使用实现 pty。
Linux 终端
在 Linux 系统的设备特殊文件目录/dev/下，终端特殊设备文件一般有以
下几种：
①串行端口终端(/dev/ttySn)
串行端口终端(Serial Port Terminal)是使用计算机串行端口连接的终端
设备。计算机把每个串行端口都看作是一个字符设备。有段时间这些串
行端口设备通常被称为终端设备，因为那时它的最大用途就是用来连接
终端。这些串行端口所对应的设备名称是/dev/tts/0(或/dev/ttyS0), 
/dev/tts/1(或/dev/ttyS1)等，设备号分别是(4,0), (4,1)等，分别对应于
DOS 系统下的 COM1、COM2 等。若要向一个端口发送数据，可以在
命令行上把标准输出重定向到这些特殊文件名上即可。例如，在命令行
提示符下键入：echo test > /dev/ttyS1 会把单词”test”发送到连接在
ttyS1(COM2)端口的设备上。可接串口来实验。
②伪终端(/dev/pty/)
伪终端(Pseudo Terminal)是成对的逻辑终端设备(即 master 和 slave 设
备,  对 master 的操作会反映到 slave 上)。
例如/dev/ptyp3 和/dev/ttyp3(或者在设备文件系统中分别是/dev/pty/m3
和  /dev/pty/s3)。它们与实际物理设备并不直接相关。如果一个程序把
ptyp3(master 设备)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应的另一个 ttyp3(slave 设备)上面。而
ttyp3 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，而其中一个使
用 ttyp3 的程序则认为自己正在与一个串行端口进行通信。这很象是逻
辑设备对之间的管道操作。对于 ttyp3(s3)，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 ptyp3 的程序，则需
要专门设计来使用  ptyp3(m3)逻辑设备。
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
程序就可能会开始连接到设备  ptyp2(m2)上(一个伪终端端口上)。此时
一个 getty 程序就应该运行在对应的 ttyp2(s2)端口上。当 telnet 从远端
获取了一个字符时，该字符就会通过 m2、 s2 传递给  getty 程序，而 getty
程序就会通过 s2、m2 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。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。
在使用设备文件系统  (device filesystem)之前，为了得到大量的伪终端
设备特殊文件，使用了比较复杂的文件名命名方式。因为只存在 16 个
ttyp(ttyp0—ttypf)  的设备文件，为了得到更多的逻辑设备对，就使用了
象 q、r、s 等字符来代替 p。例如，ttys8 和 ptys8 就是一个伪终端设备
对。不过这种命名方式目前仍然在 RedHat 等 Linux 系统中使用着。
但 Linux 系统上的 Unix98 并不使用上述方法，而使用了”pty master”方
式，例如/dev/ptm3。它的对应端则会被自动地创建成/dev/pts/3。这样
就可以在需要时提供一个 pty 伪终端。目录  /dev/pts 是一个类型为
devpts 的文件系统，并且可以在被加载文件系统列表中看到。虽然“文
件”/dev/pts/3 看上去是设备文件系统中的一项，但其实它完全是一种不
同的文件系统。
即: TELNET ---> TTYP3(S3: slave) ---> PTYP3(M3: master) ---> 
GETTY
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实验：
1、在 X 下打开一个或 N 个终端窗口
2、#ls /dev/pt*
3、关闭这个 X 下的终端窗口，再次运行；比较两次输出信息就明白了。 
在 RHEL4 环境下:  输出为/dev/ptmx /dev/pts/1 存在一(master)对多
(slave)的情况
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③控制终端(/dev/tty)
如果当前进程有控制终端(Controlling Terminal)的话，那么/dev/tty 就是
当前进程的控制终端的设备特殊文件。可以使用命令”ps –ax”来查看进
程与哪个控制终端相连。对于你登录的 shell，/dev/tty 就是你使用的终
端，设备号是(5,0)。使用命令”tty”可以查看它具体对应哪个实际终端设
备。/dev/tty 有些类似于到实际所使用终端设备的一个联接。
④控制台终端(/dev/ttyn, /dev/console)
在 Linux  系统中，计算机显示器通常被称为控制台终端  (Console)。它
仿真了类型为 Linux 的一种终端(TERM=Linux)，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。 tty1–tty6 等称为虚拟终端，而 tty0 则是当前所使用虚拟终端
的一个别名，系统所产生的信息会发送到该终端上。因此不管当前正在
使用哪个虚拟终端，系统信息都会发送到控制台终端上。你可以登录到
不同的虚拟终端上去，因而可以让系统同时有几个不同的会话期存在。
只有系统或超级用户 root 可以向  /dev/tty0 进行写操作，即下例：
1、#tty(查看当前 TTY)
/dev/tty1 
2、#echo "test" >/dev/tty0
test tty0
⑤虚拟终端(/dev/pts/n)
在 Xwindows 模式下的伪终端.
⑥其它类型
Linux 系统中还针对很多不同的字符设备存在有很多其它种类的终端设
备特殊文件。例如针对 ISDN 设备的/dev/ttyIn 终端设备等。这里不再赘
述。
FAQ:  终端和控制台
由于在很多朋友对终端的概念一直不是很清楚，因此写了这个 FAQ，
希望能够帮助大家理解这些概念。不妥之处，还请大家来信指出。
Q:/dev/tty 是什么？
A：tty 设备包括虚拟控制台，串口以及伪终端设备。
/dev/tty 代表当前 tty 设备，在当前的终端中输入  echo "hello"> /dev/tty  ，
都会直接显示在当前的终端中。
Q:/dev/ttyS*是什么？
A:/dev/ttyS*是串行终端设备。
Q:/dev/pty*是什么？
A:/dev/pty*即伪终端，所谓伪终端是逻辑上的终端设备，多用于模拟终
端程序。例如，我们在 X Window 下打开的终端，以及我们在 Windows
使用 telnet  或 ssh 等方式登录 Linux 主机，此时均在使用 pty 设备(准
确的说应该 pty 从设备)。
Q：/dev/tty0 与/dev/tty1 …/dev/tty63 是什么？它们之间有什么区别？
A：/dev/tty0 代表当前虚拟控制台，而/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  ，
当前的控制台则指向/dev/tty2
Q：如何确定当前所在的终端（或控制台）？
A：使用 tty 命令可以确定当前的终端或者控制台。
Q：/dev/console 是到/dev/tty0 的符号链接吗？
A:  目前的大多数文本中都称/dev/console 是到/dev/tty0 的链接（包括
《Linux 内核源代码情景分析》），但是这样说是不确切的。根据内核
文档，在 2.1.71 之前，/dev/console 根据不同系统的设定可以链接到
/dev/tty0 或者其他 tty＊上，在 2.1.71 版本之后则完全由内核控制。目
前，只有在单用户模式下可以登录/dev/console（可以在单用户模式下
输入 tty 命令进行确认）。
Q：/dev/tty0 与/dev/fb*有什么区别？
A:  在 Framebuffer 设备没有启用的系统中，可以使用/dev/tty0 访问显
卡。
Q：关于终端和控制台的区别可以参考哪些文本
A:  可以参考内核文档中的  Documents/devices.txt  中关
于”TERMINAL DEVICES”  的章节。另外，《Linux 内核源代码情景分
析》的 8.7 节  以及《Operating Systems : Design and Implementation》
中的 3.9 节(第 3 版中为 3.8 节)都对终端设备的概念和历史做了很好的
介绍。另外在《Modern Operating system》中也有对终端设备的介绍，
由于与《Operating Systems : Design and Implementation》的作者相
同，所以文本内容也大致相同。需要注意的一点是《Operating Systems : 
Design and Implementation》中将终端设备分为 3 类，而《Modern 
Operating system》将终端硬件设备分为 2 类，差别在于前者将  X 
Terminal 作为一个类别。PS：只有 2410 的 2.6 才叫 ttySAC0，9200
等的还是叫 ttyS0。