linux 下的 tty/pty/pts/ptmx (linux 概念系列)

tty 是什么？

在类 unix 系统中， tty 可以被看作是一个命令，但在更常见的情形下， tty 被认为是终端的代称。 tty-jpg

tty 在作为命令的情形

随便打开几个终端看看，可以看到下图：

tty-jpg

可以看到，输出的结果是一段地址，紧接着， cd 到这个地址下查看：

tty-jpg

在 /dev/pts 这个地址下，有几个文件，分别是：

0 / 1 / 2 / 3 / ptmx

几个文件是啥意思？

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:

注：以下几列中的地址，末尾带有'/‘的是目录，否则是一个文件；n 应直接看作数字的代称，如 0,1,2,3……

  • 串行端口终端(/dev/ttySn)
  • 伪终端(/dev/pty/)
  • 控制终端(/dev/tty)
  • 控制台终端(/dev/ttyn, /dev/console)
  • 虚拟终端(/dev/pts/n)
  • 其他

我们用 tty 命令打印出的结果属于虚拟终端。

深入理解 tty 命令关联到的终端设备文件

tty 命令得到的是一个虚拟终端的文件，那么什么是终端什么是虚拟终端呢？

从命名中其实已经可以窥见一二了，一个虚拟终端就是终端的一种而已。而虚拟终端又和伪终端联系紧密。

伪终端

伪终端（pty），其中的 pt 全称是： pesudo terminal。顾名思义，这是一种和实际物理设备相对的概念。它不是实际意义上的串口设备，而且是一套主从工具(master-slave, 不知道现在还能不能这么写了……狗头)。

至于为什么 pty 要写成 pty 而不是 pt，这应该是个历史遗留问题，pty 实际上指的是 pseudo-teletype， tty 原本也指的是 teletype。

  • slave: 指的是模拟硬件设备的一端。
  • master: 指的是为终端模拟器提供控制 slave 端方法的一端。

可以简单得这样理解，伪终端的出现，为用户提供了一个 终端模拟器 => 伪终端 => 硬件设备 的管道，伪终端抹去了硬件设备的复杂性，提供了相对简单和统一的交互方式。因此上文的说明中也使用了 一端 这个说法，也就是（one end）的意思。

在 /dev/ 这个地址下，主从伪终端的命名方式经常是： /dev/pty/mn & /dev/pty/sn，其中的 m 代表 master ，而 s 代表着 slave。

虚拟终端

虚拟终端，就是在 Xwindows 模式下的伪终端。即上文中 pty 的一种。虚拟终端 pts(pseudo-terminal slave)是 pty 的实现方法。

ptmx

ptmx 代表的是： pseudoterminal master

注意到，ptmx 同时出现在 /dev/ 和 /dev/pts/ 文件夹下面。我们打印一下这两个文件：

1
2
3

picher@pichers-laptop:/dev$ ls -l /dev/ptmx /dev/pts/ptmx
crw-rw-rw- 1 root tty  5, 2 2月  19 21:34 /dev/ptmx
c--------- 1 root root 5, 2 2月  16 17:25 /dev/pts/ptmx

从两个文件的 major 和 minor Number： 5, 2; 以及同样的设备类型： c (character or block) 可以得知，这两个设备文件符代表和使用的是内核中的同一个功能。

实际上，在 /dev/ 文件夹下的 ptmx 是标准的实现，而 /dev/pts/ 下的，则是为软件容器（如 docker）添加的一个 master 伪终端。

参考资料