一起聊聊Linux TTY/PTS及其作用区别

下面由

linux系统教程

栏目给大家介绍Linux TTY/PTS及其作用区别，希望对需要的朋友有所帮助！

Linux TTY/PTS概述

当我们在键盘上敲下一个字母的时候，到底是怎么发送到相应的进程的呢？我们通过ps、who等命令看到的类似tty1、pts/0这样的输出，它们的作用和区别是什么呢？

TTY历史

支持多任务的计算机出现之前

在计算机出来以前，人们就已经在使用一种叫teletype的设备，用来相互之间传递信息，看起来像下面这样：

+----------+     Physical Line     +----------+ | teletype || teletype | +----------+                       +----------+

两个teletype之间用线连接起来，线两端可能也有类似于调制解调器之类的设备（这里将它们忽略），在一端的teletype上敲键盘时，相应的数据会发送到另一端的teletype，具体功能是干什么的，我也不太了解。(我脑袋里面想到画面是在一端敲字，另一端打印出来)

这些都是老古董了，完全没接触过，所以只能简单的推测。

支持多任务的计算机出现之后

等到计算机支持多任务后，人们想到把这些teletype连到计算机上，作为计算机的终端，从而可以操作计算机。

使用teletype的主要原因有两个（个人见解）：

现实中已经存在了大量不同厂商的teletype，可以充分利用现有资源

teletype的相关网络已经比较成熟，连起来方便

于是连接就发展成这样：

                                                                      +----------+  +----------+   +-------+     Physical Line     +-------+   +------+   |          | | Terminal || Modem || Modem || UART || Computer | +----------+   +-------+                       +-------+   +------+   |          |                                                                       +----------+

左边的Terminal就是各种各样的teletype

物理线路两边用上了Modem，就是我们常说的“猫”，那是因为后来网络已经慢慢的变发达了，大家可以共享连接了。（大概推测，可能不对）

UART可以理解为将teletype的信号转换成计算机能识别的信号的设备

内核TTY子系统

计算机为了支持这些teletype，于是设计了名字叫做TTY的子系统，内部结构如下：

    +-----------------------------------------------+     |                    Kernel                     |     |                                 +--------+    |     |   +--------+   +------------+   |        |    |       +----------------+     |   |  UART  |   |    Line    |   |  TTY   || User process A | |        ||            ||        |    |       +----------------+     |   | driver |   | discipline |   | driver || User process B |     |   +--------+   +------------+   |        |    |       +----------------+     |                                 +--------+    |     |                                               |     +-----------------------------------------------+

UART driver对接外面的UART设备

Line discipline主要是对输入和输出做一些处理，可以理解它是TTY driver的一部分

TTY driver用来处理各种终端设备

用户空间的进程通过TTY driver来和终端打交道

为了简单起见，后面的介绍中不再单独列出UART driver和Line discipline，可以认为它们是TTY driver的一部分

TTY设备

对于每一个终端，TTY driver都会创建一个TTY设备与它对应，如果有多个终端连接过来，那么看起来就是这个样子的：

                      +----------------+                       |   TTY Driver   |                       |                |                       |   +-------+    |       +----------------+  +------------+       |   |       || User process A |  | Terminal A || ttyS0 |    |       +----------------+  +------------+       |   |       || User process B |                       |   +-------+    |       +----------------+                       |                |                       |   +-------+    |       +----------------+  +------------+       |   |       || User process C |  | Terminal B || ttyS1 |    |       +----------------+  +------------+       |   |       || User process D |                       |   +-------+    |       +----------------+                       |                |                       +----------------+

当驱动收到一个终端的连接时，就会根据终端的型号和参数创建相应的tty设备（上图中设备名称叫ttyS0是因为大部分终端的连接都是串行连接），由于每个终端可能都不一样，有自己的特殊命令和使用习惯，于是每个tty设备的配置可能都不一样。比如按delete键的时候，有些可能是要删前面的字符，而有些可能是删后面的，如果没配置对，就会导致某些按键不是自己想要的行为，这也是我们在使用模拟终端时，如果默认的配置跟我们的习惯不符，需要做一些个性化配置的原因。

后来随着计算机的不断发展，teletype这些设备逐渐消失，我们不再需要专门的终端设备了，每个机器都有自己的键盘和显示器，每台机器都可以是其它机器的终端，远程的操作通过ssh来实现，但是内核TTY驱动这一架构没有发生变化，我们想要和系统中的进程进行I/O交互，还是需要通过TTY设备，于是出现了各种终端模拟软件，并且模拟的也是常见的几种终端，如VT100、VT220、XTerm等。

可以通过命令

toe -a

列出系统支持的所有终端类型

可以通过命令infocmp来比较两个终端的区别，比如

infocmp vt100 vt220

将会输出vt100和vt220的区别。

程序如何和TTY打交道

在讨论TTY设备是如何被创建及配置之前，我们先来看看TTY是如何被进程使用的：

#先用tty命令看看当前bash关联到了哪个tty dev@debian:~$ tty /dev/pts/1  #看tty都被哪些进程打开了 dev@debian:~$ lsof /dev/pts/1 COMMAND  PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME bash     907  dev    0u   CHR  136,1      0t0    4 /dev/pts/1 bash     907  dev    1u   CHR  136,1      0t0    4 /dev/pts/1 bash     907  dev    2u   CHR  136,1      0t0    4 /dev/pts/1 bash     907  dev  255u   CHR  136,1      0t0    4 /dev/pts/1 lsof    1118  dev    0u   CHR  136,1      0t0    4 /dev/pts/1 lsof    1118  dev    1u   CHR  136,1      0t0    4 /dev/pts/1 lsof    1118  dev    2u   CHR  136,1      0t0    4 /dev/pts/1  #往tty里面直接写数据跟写标准输出是一样的效果 dev@dev:~$ echo aaa > /dev/pts/2 aaa

pts也是tty设备，它们的关系后面会介绍到

通过上面的lsof可以看出，当前运行的bash和lsof进程的stdin(0u)、stdout(1u)、stderr(2u)都绑定到了这个TTY上。

下面是tty和进程以及I/O设备交互的结构图：

   Input    +--------------------------+    R/W     +------+ ----------->|                          || bash |             |          pts/1           |            +------+ |                   |   +--------+    |       +----------------+  +----------+      |   | Terminal Emulator ||  tty2  || User processes |  | Monitor  ||            |  +----------+       |  Terminal  |  | Monitor  ||            |  +----------+       |  Terminal  |--------------------------+  | Monitor  ||            |  +----------+       |  Terminal  |  | Monitor  || tmux client |                   |   +--------+   +-------+    |       +-------+         +-------------+                   |   |        |                |                               ↑                   |   +--------+   +-------+    |       +-------+               |                   |   |  ptmx  || pts/2 || shell |               |                   |   +--------+   +-------+    |       +-------+               |                   |     ↑   |  Kernel           |           ↑                   |                   +-----|---|-------------------+           |                   |                         |   |                               |                   |                         |w/r|   +---------------------------+                   |                         |   |   |            fork                               |                         |   ↓   |                                               |                     +-------------+                                             |                     |             |                                             |                     | tmux server |