TTY体系中设备节点的差别
参考资料
- 解密TTY
- 彻底理解Linux的各种终端类型以及概念
- Linux终端和Line discipline图解
- What Are Teletypes, and Why Were They Used with Computers?
1. 傻傻分不清
/dev/ttyS0、/dev/ttySAC0、/dev/tty、/dev/tty0、/dev/tty1、/dev/console,
它们有什么差别？
| 设备节点 | 含义 |
|---|---|
| /dev/ttyS0、/dev/ttySAC0 | 串口 |
| /dev/tty1、/dev/tty2、/dev/tty3、…… | 虚拟终端设备节点 |
| /dev/tty0 | 前台终端 |
| /dev/tty | 程序自己的终端，可能是串口、也可能是虚拟终端 |
| /dev/console | 控制台，又内核的cmdline参数确定 |
TTY/Terminal/Console/UART, 它们有什么差别？
| 术语 | 含义 |
|---|---|
| TTY | 来自teletype，最古老的输入输出设备，现在用来表示内核的一套驱动系统 |
| Terminal | 终端，暗含远端之意，也是一个输入输出设备，可能是真实设备，也可能是虚拟设备 |
| Console | 控制台，含控制之意，也是一种Terminal，权限更大，可以查看内核打印信息 |
| UART | 串口，它的驱动程序包含在TTY驱动体系之内 |
2. 要讲历史了
2.1 电传机teletype
teletype, 更准确地说是teleprinter, 是一种通信设备, 可以用来发送、接收文本信息.
teletype是一家公司的名字, 它生产的teleprinter实在太有名, 结果公司名变成了这类产品的名字: teleprinter都被称为teletype了.
teletype被用来传输商业电报, 想像一下:
- 把两台teletype的线缆接在一起，或者使用无线技术连接两台teletype
- 这边打字，另一边就可以接收到信息并通过纸张打印出来
- 注意：这两台teletype可以离得很远
2.2 计算机需要控制
2.2.1 使用teletype
teletype的简称就是TTY.
最古老的计算机支持的是批处理模型:
- 怎么编程？卡片打孔，然后喂给计算机。
- 怎么得到输出信息？计算机根据结果在卡片上打孔，需要专人翻译这些卡片。
如果把两台teletype的其中一台, 替换为计算机, 不就更方便了吗？可以即时输入指令、即时看到结果.
于是teletype变成了计算机的终端、Terminal, 远端之意.
teletype和计算机可以放在一个房间里, 也可以放在很远很远的地方.
teletype是通过串口(UART)跟计算机相连的:
那时计算机很贵, 发展出多用户系统, 多个用户可以分时使用计算机, 降低成本:
2.2.2 teletype被淘汰了
1960年代, CRT显示器+键盘, 替代了teletype:
- 显示器替代了纸张
- 速度更快
- 成本更低
- 它仍然只是一个终端(terminal)，通过线缆连接到计算机
- 虽然不再是teletype，但是它的驱动程序仍然叫做TTY
2.2.3 个人电脑和虚拟终端
上图长得像电脑, 但是它只是一个终端, 它要连接到计算机才能工作.
这才是电脑: 计算单元(CPU、硬盘、内存等等)、终端(键盘、显示器)都齐全了:
硬件上只有一套键盘、显示器.
但是在Linux系统中, 我们可以打开多个命令行程序(也叫terminal、shell), 每个程序都对应一个"虚拟终端".
3. 在Ubuntu上演示
按住键盘: Ctrl+Alt+F3启动一个虚拟终端, Ctrl+Alt+F4再启动一个虚拟终端.
在里面切换为root用户:
sudo passwd root // 如果su root不成功，就先设置root密码
su root
3.1 各类设备节点的差别
由于历史原因, 下图中两条红线之内的代码被称为TTY子系统.
它既支持UART, 也支持键盘、显示器, 还支持更复杂的功能(比如伪终端).
3.2 /dev/ttyN(N=1,2,3,...)
/dev/tty3、/dev/tty4: 表示某个程序使用的虚拟终端
// 在tty3、tty4终端来回切换，执行命令
echo hello > /dev/tty3
echo hi > /dev/tty4
3.3 /dev/tty0
/dev/tty0: 表示前台程序的虚拟终端
- 你正在操作的界面, 就是前台程序
- 其他后台程序访问/dev/tty0的话, 就是访问前台程序的终端, 切换前台程序时, /dev/tty0是变化的
// 1. 在tty3终端执行如下命令 // 2. 然后在tty3、tty4来回切换 while [ 1 ]; do echo msg_from_tty3 > /dev/tty0; sleep 5; done
3.4 /dev/tty
/dev/tty表示本程序的终端, 可能是虚拟终端, 也可能是真实的中断.
程序A在前台、后台间切换, 它自己的/dev/tty都不会变.
// 1. 在tty3终端执行如下命令
// 2. 然后在tty3、tty4来回切换
while [ 1 ]; do echo msg_from_tty3 > /dev/tty; sleep 5; done
3.5 Terminal和Console的差别
Terminal含有远端的意思, 中文为: 终端. Console翻译为控制台, 可以理解为权限更大、能查看更多信息.
比如我们可以在Console上看到内核的打印信息, 从这个角度上看:
- Console是某一个Terminal
- Terminal并不都是Console。
- 我们可以从多个Terminal中选择某一个作为Console
- 很多时候，两个概念混用，并无明确的、官方的定义
3.6 /dev/console
选哪个？内核的打印信息从哪个设备上显示出来？ 可以通过内核的cmdline来指定, 比如: console=ttyS0 console=tty 我不想去分辨这个设备是串口还是虚拟终端, 有没有办法得到这个设备？ 有!通过/dev/console! console=ttyS0时: /dev/console就是ttyS0 console=tty时: /dev/console就是前台程序的虚拟终端 console=tty0时: /dev/console就是前台程序的虚拟终端 console=ttyN时: /dev/console就是/dev/ttyN console有多个取值时, 使用最后一个取值来判断
行规程的引入
以下文字引用自参考资料解密TTY:
大多数用户都会在输入时犯错, 所以退格键会很有用. 这当然可以由应用程序本身来实现, 但是根据UNIX设计“哲学”, 应用程序应尽可能保持简单. 为了方便起见, 操作系统提供了一个编辑缓冲区和一些基本的编辑命令(退格, 清除单个单词, 清除行, 重新打印), 这些命令在行规范(line discipline)内默认启用. 高级应用程序可以通过将行规范设置为原始模式(raw mode)而不是默认的成熟或准则模式(cooked and canonical)来禁用这些功能. 大多数交互程序(编辑器, 邮件客户端, shell, 及所有依赖curses或readline的程序)均以原始模式运行, 并自行处理所有的行编辑命令. 行规范还包含字符回显和回车换行(译者注: \r\n 和 \n)间自动转换的选项. 如果你喜欢, 可以把它看作是一个原始的内核级sed(1).
另外, 内核提供了几种不同的行规范. 一次只能将其中一个连接到给定的串行设备. 行规范的默认规则称为N_TTY(drivers/char/n_tty.c, 如果你想继续探索的话). 其他的规则被用于其他目的, 例如管理数据包交换(ppp, IrDA, 串行鼠标), 但这不在本文的讨论范围之内.
TTY驱动程序框架
原文地址: TTY体系中设备节点的差别
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