02-终端设备
14.1 终端设备
在Linux系统中，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。tty是Teletype的缩写，Teletype是最早出现的一种终端设备，很像电传打字机，是由Teletype公司生产的。Linux中包含如下几类终端设备。
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。这些串行端口所对应的设备名称是/dev/ttyS0（或/dev/tts/0）、/dev/ttyS1（或/dev/tts/1）等，设备号分别是（4，0）、（4，1）等。
在命令行上把标准输出重定向到端口对应的设备文件名上就可以通过该端口发送数据，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端口的设备上。
目前USB-串口转换器也已经非常常用，其对应设备结点通常为/dev/ttyUSB0、/dev/ttyUSB1等。
2．伪终端（/dev/pty/）
伪终端pty（Pseudo Terminal）是成对的逻辑终端设备，并存在成对的设备文件，如/dev/ptyp3 和/dev/ttyp3，它们与实际物理设备并不直接相关。如果一个程序把ttyp3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ttyp3上，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，使用ttyp3的程序会认为自己正在与一个串行端口进行通信。
以telnet为例，如果某人在使用telnet程序连接到Linux系统，则telnet程序就可能会开始连接到设备ptyp2上，而此时一个getty程序会运行在对应的ttyp2端口上。当telnet从远端获取了一个字符时，该字符就会通过ptyp2、ttyp2传递给 getty程序，而getty程序则会通过ttyp2、ptyp2 和telnet程序返回“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，可以把两个或多个伪终端设备连接到同一个物理串行端口上。
而目前的Linux版本常采用pts（pseudo-terminal slave）与ptmx（pseudo-terminal master）配合的方法来实现pty。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。/dev/ptmx是1个主设备号为5，次设备号为2的字符设备，它被用于创建一个master/slave对。当某进程打开/dev/ptmx的时候，它将得到一个master的文件描述符，每个被打开的文件描述符对应一个独立的master，而且对应一个pts，将该文件描述符作为参数传入ptsname可以得到pts的路径。
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，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link，例如：
lihacker@lihacker-laptop:/$ ps ax
PID TTY STAT TIME COMMAND
1 ? Ss 0:06 /sbin/init
2 ? S< 0:00 [kthreadd]
3 ? S< 0:00 [migration/0]
...
783 ? S<s 0:02 /sbin/udevd --daemon
995 ? S< 0:00 [kpsmoused]
...
2012 tty4 Ss+ 0:00 /sbin/getty 38400 tty4
2013 tty5 Ss+ 0:00 /sbin/getty 38400 tty5
2019 tty2 Ss+ 0:00 /sbin/getty 38400 tty2
2021 tty3 Ss+ 0:00 /sbin/getty 38400 tty3
2022 tty6 Ss+ 0:00 /sbin/getty 38400 tty6
2093 ? Ss 0:00 /usr/sbin/acpid -c /etc/acpi/events -s
/var/run/acpid.socket
...
4075 pts/0 Ss 0:03 bash
4580 pts/1 Ss 0:01 bash
4596 pts/1 S+ 0:00 ssh [email protected]
4597 ? Ss 0:00 sshd: lihacker [priv]
4606 ? S 0:00 sshd: lihacker@pts/2
4608 pts/2 Ss+ 0:01 -bash
4952 pts/0 R+ 0:00 ps ax
内核线程（如kthreadd）和用户空间的守护进程（如udevd）是没有控制终端的，因此其tty栏目标注的是“？”。
4．控制台终端（/dev/ttyn，/dev/console）
在UNIX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。当用户在控制台上登录时，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。用户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。
在Linux 中，可以在系统启动命令行里指定当前的输出终端，格式如下：
console=device, options
device指代的是终端设备，可以是tty0（前台的虚拟终端）、ttyX（第X个虚拟终端）、ttySX（第X个串口）、lp0（第一个并口）等。
options指代对device进行的设置，它取决于具体的设备驱动。对于串口设备，参数用来定义为：
波特率、校验位、位数，格式为BBBBPN，其中BBBB表示波特率，P表示校验（n/o/e），N表示位数，默认options是9600n8。
用户可以在内核命令行中同时设定多个console，这样输出将会在所有的console上显示，而当用户调用open()打开/dev/console时，最后一个console将会返回作为当前值。例如：
console=ttyS1, 9600 console=tty0
定义了两个console，而调用open()打开/dev/console时，将使用虚拟终端tty0。但是内核消息会在tty0 VGA虚拟终端和串口ttyS1上同时显示。简单地说，我们可以把/dev/console看作内核控制台的tty文件接口，设备号位0x0501，当对其调用tty_open()时，它会转义为实际的终端设备。
通过查看/proc/tty/drivers文件可以获知什么类型的tty设备存在以及什么驱动被加载到内核，这个文件包括一个当前存在的不同tty驱动的列表，包括驱动名、缺省的节点名、驱动的主编号、这个驱动使用的次编号范围，以及tty驱动的类型。例如，下面给出了一个/proc/tty/drivers文件的例子：
[root@localhost root]# cat /proc/tty/drivers
/dev/tty /dev/tty 5 0 system:/dev/tty
/dev/console /dev/console 5 1 system:console
/dev/ptmx /dev/ptmx 5 2 system
/dev/vc/0 /dev/vc/0 4 0 system:vtmaster
serial /dev/ttys 4 64-67 serial
pty_slave /dev/pts 136 0-1048575 pty:slave
pty_master /dev/ptm 128 0-1048575 pty:master
pty_slave /dev/ttyp 3 0-255 pty:slave
pty_master /dev/pty 2 0-255 pty:master
unknown /dev/tty 4 1-63 console