一文带你彻底理解Linux的各种终端类型及概念( 三 ) _Linux

【一文带你彻底理解Linux的各种终端类型及概念】先看下Linux系统中管终端都叫做什么。

文章插图

tty是最令人熟悉的了，在Linux中， /dev/ttyX代表的都是上述的物理终端，其中， /dev/tty1~/dev/tty63代表的是本地终端，也就是接到本机的键盘显示器可以操作的终端。换句话说，你往/dev/tty3里写个东西，它就会显示在显示器对应的终端。
为什么会有63个终端这么多呢？毕竟显示器只是一个单独的显示设备，键盘往往也只有一个，但Linux内核有能力知道现在该干什么，所以事实上Linux内核在初始化时会生成63个本地终端，通过键盘上的Fn-Alt-FX(X为1,2,3…)可以在这些终端之间切换，每切换到一个终端，该终端就是当前的焦点终端，比如说，你按下了Fn-Alt-F4组合键，那么此时第4个终端就是焦点终端，即/dev/tty4就是焦点终端设备。

文章插图

谁是焦点终端会被内核记录为全局变量，这样只要有键盘输入，就会把输入的字符交给焦点终端。这里顺便提一下，对于串口而言，不存在焦点终端的概念，谁连了串口就是谁，而对于伪终端来讲，一般情况下client都是运行在GUI环境，对于Windows那是微软的事，对于Linux ，则有X系统完成同样的事，在此略过，继续我们正在说的话题。
系统中有没有什么变量可以表示焦点终端呢？当然有了，那就是/dev/console ，不管你在哪里往/dev/console里写东西，这些东西总会出现在系统当前的焦点终端上！
按照以他人为中心，我们解释了/dev/console其实就是一个全局变量，指代当前的焦点终端，如果当前的焦点是/dev/tty4 ，那么/dev/console指的就是/dev/tty4 ，当然这一切都是由内核来维护的。
那么系统中有没有一个叫做自己的全局变量呢？当然有，那就是/dev/tty ，也就是说，无论你在哪个终端下工作，当你往/dev/tty里写东西的时候，它总是会马上出现在你的眼前。
/dev/tty1~/dev/tty63我们知道了它们是什么， /dev/tty表示自己， /dev/console表示焦点终端这些我们也知道了，那么串口终端如何表示呢？很简单，以ttyS
开头的就是串口连接的终端，比如ttyS1 ， ttyS2…
最后，解释一下伪终端。其实也很好解释，只要你理解TUN/TAP虚拟网卡的原理就行，它们如出一辙！类似Telnet ， SSH不是没有实际的物理设备吗？简单，给它模拟一个不就得了？系统是分层的，执行流只管调用接口，并不管具体实现。
模拟一个虚拟的终端设备，实现它的write ， read等回调即可。对于VGA连接的显示器而言， write其实就是将显存刷新，而对于伪终端而言， write其实是想将数据导入到一个用户态的程序中(不然又能去哪里呢？它下面又没有任何物理的东西) ，这简直跟很多VPN的原理非常类似。为此， Linux设计出一对虚拟终端设备，即/dev/ptmx和/dev/pts/X ，这就跟TUN/TAP网卡的网卡与字符设备之前的对应关系一致。
简单来讲，当有ssh客户端连接后， sshd会fork一个进程，然后在子进程中打开一个叫做/dev/pts/1(或者2,3,4,5…)的设备，然后和sshd进程的/dev/ptmx配对，这样在ptmx与pts之间就构成了一条管道，数据可以顺利被导入到sshd ，然后通过TCP/IP封装发往ssh client所在的机器。
为了帮助理解上述的文字，我特意作图一张，希望能解释清楚这些终端之间的关系以及弄明白它们的工作流程。为了让图画的更加紧凑，避免横向网络吧图拉的过长而不好看，我这里采用了环形解释法，类似Intel早先的Ring1 ， Ring2 ， Ring3 ，我把最内层视作硬件(比它更里面的还有叫做人的东西) ，中间层视作内核，最外层视作软件。