终端、虚拟终端和伪终端
Unix V6的tty实现十分简洁，在Lions提供的册子里才占两三张纸，但是现在看Linux的tty相关代码实在是太庞大了。不可解的是，Unix V6时代tty层需要面对各种串行设备，而现在，串行设备只剩RS232串口了，怎么会越变越复杂？
另外，关于tty还有一些令人恼火的概念。在图形界面下输入命令的那个叫伪终端，不用图形界面则是虚拟终端，用串口作终端则直接叫终端了。它们都有什么不同？估且不论tty什么时候等同于终端了。
根据一些述古的描述，远古时代人们大概是这样用计算机的。要用电脑，首先要有一个终端机，终端机上配有键盘与打印机。终端有某种串行接口，键盘的按键信息通过串行接口传出去，打印机则在纸上打印从串行接口收到数据。串行接口连到调制解调器上，人在键盘上按下一个键，终端便将按键信息在串行线上传输，调制解调器收到信息后将其调制为可在电话线上传输的信号。信号通过电话线传到另一端的调制解调器，另一端的调制解调器再将信号解调，然后通过串行接口传给主机。
而操作系统是装在主机上的。主机只是收到串行接口的数据，做出反应，然后把結果在串行接口上输出。对于主机，需要驱动来完成这件事；对于终端，硬件连线使其具有“键盘按下出，有输入数据则打印”的性质。把调制解调器拿掉，可以直接把终端与主机通过串行接口相连，处理的流程是一样的。
这与今天的键盘显示器不是很像吗？假设终端设备升级了，打印机变成了显示屏（看起来像电子词典），然后用串行接口与主机连起来。以前的处理流程依旧不变。终端设备不需要具备运算能力，只要能将按键信息发出去，将收到信息在显示屏上显示出来即可（所以很廉价）。想像一下，用串口将开发板与PC机相连，PC机不正是作为这样的终端机来用吗？只不过PC机没有设计成终端的样子（不是专用的终端设备），需要操作系统和驱动来实现终端机的功能（虽然其硬件之强大远过于终端机）。更进一步，我们使用的PC机不也是这样吗？只不是把终端机给拆了，输入输出用的两种不同的物理设备（及协议）。
对操作系统而言，这些都没有区别。键盘加打印机的终端机也好，键盘加显示屏的终端机也好，键盘加显示器的“终端机”（叫终端设备组合更合适？）也好，它们与主机间可能有不同的物理接口，协议接口（甚至输入输出设备的物理与协议接口都不同），但是上层处理的逻辑是一样。再进一步，只要有输入输出接口而且用来与系统交互的设备，上层处理的逻辑都是如此。
而这些抽象出来的逻辑，大概就是tty层吧。拥有输入输出属性本是很平常的一件事，然而专门作为人机交互设备，它们倒有了专用的抽象层。
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一个具有输入输出属性的设备并不特殊，tty设备的特殊在于其作为与用户交互接口这一功能。经常与终端产生联想的是串口，串口的驱动又如何与tty联系起来的呢？串口无非是具有输入输出接口，将其实现为一个普通的字符设备有何不可？为一个串口维护一个输入缓存与输出缓存，从串口中来到的数据放到输入缓存中，用户读设备文件时则从输入缓存中拿数据；用户写的数据放至输出缓存，再由驱动适时放在串口上传输。这个过程不就像对socket的处理吗？tty驱动又是有如何特殊？
所以说，tty驱动之特殊就在于其功能。它最核心的逻辑与反倒与具体输入输出无关。在标准模式下，从输入获得的数据要积累到一行才返回给用户；收到一些特殊字符要做处理(tab展开，换行符变换，退格，中断等)；收到的字符有可能要马上放到输出上。tty层无非就是满足诸如此类的需求。我们可以为每个串行设备写独立的驱动，每个驱动都做这些事。而把这些代码抽出来，就莫名其妙地成为tty驱动。
其实，上面说的一些逻辑处理确实抽象出来了，但不是成了tty，而是成了line discipline。据说这部分功能本来是放在用户态实现的(Shell?)，后来发现它太重要了，就把它放到内核态了。在Unix V6里面还没有line discipline的概念，上面的这一切就是tty的核心代码。后来有了line discipline，确实是很聪明的抽象，问题是把这些逻辑放到line discipline后，tty层还剩下些什么？可能只剩下一些RS232串行接口的抽象(?)。
Unix V6里的tty代码倒不好称之为层。Lions只列出一个最基本串行设备，可以想象其它设备基本类似。这个设备的驱动是独立的，它实现的就是一个字符设备，它有读方法，有写方法，看起来就像之前描述的普通字符设备一般。而需要处理的逻辑，则调用tty函数。这样看起来，与其说tty层，不如说tty库。所谓的tty设备驱动只不过是调用tty库函数的普通字符设备驱动。而这种字符设备驱动的逻辑太简单，几乎只需要直接调用tty库函数就可以完成任务，以至于tty设备驱动就像是对tty库函数的一层封装。
既然库函数是公共的，我们就需要“实例”的概念，这些公共的库函数的第一个参数便是指向这些实例的指针，每个串行设备驱动维护一个”实例“。有数据输入时，设备产生中断，驱动设下的中断处理函数调用tty_input将收到的字符放入自己维护”实例“的输入队列。用户的读请求最终路由到驱动的读函数，而这个函数的主要工作是调用tty_read让库函数去读自己维护”实例“上存有的数据源；用户的写请求最终路由到驱动的写函数，而这个函数主要工作是调用tty_write让库函数把来自用户的字符放到自己维护”实例“的输出队列，有可能会输出(输出的方法挂在”实例“上)。tty的核心逻辑则都在库函数里完成。多么清晰明白的概念与流程，如果去看Linux的代码，恐怕只会陷于无穷的细节之中。
每个设备的特殊之处，则在于自己的输入输出手段。通常以中断告之输入，驱动程序里的中断处理函数去特定的寄存器或者IO口里读到数据。输出时驱动程序检查现在是否可以输出，然后将字符放到特定寄存器或IO口中由设备输出。甚至输入输出不一定是同一个设备，现在PC机上的键盘、显卡不正是如此吗？仔细区分的话，键盘有自己的驱动程序，显卡有自己的驱动程序。而莫明的tty驱动根没有对应具体设备，只是凌驾于两种驱动程序之上，它最精华部分是设备无关的。
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linux tty pty pts 概念 区别
基本概念：
1. tty(终端设备的统称):
tty一词源于Teletypes，或者teletypewriters，原来指的是电传打字机，是通过串行线用打印机键盘通过阅读和发送信息的东西，后来这东西被键盘与显示器取代，所以现在叫终端比较合适。
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。
2. pty（虚拟终端):
但是如果我们远程telnet到主机或使用xterm时不也需要一个终端交互么？是的，这就是虚拟终端pty(pseudo-tty)
3. pts/ptmx(pts/ptmx结合使用，进而实现pty):
pts(pseudo-terminal slave)是pty的实现方法，与ptmx(pseudo-terminal master)配合使用实现pty。
Linux终端：
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以下几种：
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。有段时间这些串行端口设备通常被称为终端设备，因为那时它的最大用途就是用来连接终端。这些串行端口所对应的设备名称是/dev/tts/0(或/dev/ttyS0), /dev/tts/1(或/dev/ttyS1)等，设备号分别是(4,0), (4,1)等，分别对应于DOS系统下的COM1、COM2等。若要向一个端口发送数据，可以在命令行上把标准输出重定向到这些特殊文件名上即可。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(COM2)端口的设备上。可接串口来实验。
2、伪终端(/dev/pty/)
伪终端(Pseudo Terminal)是成对的逻辑终端设备(即master和slave设备, 对master的操作会反映到slave上)。
例如/dev/ptyp3和/dev/ttyp3(或者在设备文件系统中分别是/dev/pty/m3和 /dev/pty/s3)。它们与实际物理设备并不直接相关。如果一个程序把ptyp3(master设备)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另一个ttyp3(slave设备)上面。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，而其中一个使用ttyp3的程序则认为自己正在与一个串行端口进行通信。这很象是逻辑设备对之间的管道操作。对于ttyp3(s3)，任何设计成使用一个串行端口设备的程序都可以使用该逻辑设备。但对于使用ptyp3的程序，则需要专门设计来使用 ptyp3(m3)逻辑设备。
例如，如果某人在网上使用telnet程序连接到你的计算机上，则telnet程序就可能会开始连接到设备 ptyp2(m2)上(一个伪终端端口上)。此时一个getty程序就应该运行在对应的ttyp2(s2)端口上。当telnet从远端获取了一个字符时，该字符就会通过m2、s2传递给 getty程序，而getty程序就会通过s2、m2和telnet程序往网络上返回”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，就可以把两个甚至多个伪终端设备连接到同一个物理串行端口上。
在使用设备文件系统 (device filesystem)之前，为了得到大量的伪终端设备特殊文件，使用了比较复杂的文件名命名方式。因为只存在16个ttyp(ttyp0—ttypf) 的设备文件，为了得到更多的逻辑设备对，就使用了象q、r、s等字符来代替p。例如，ttys8和ptys8就是一个伪终端设备对。不过这种命名方式目前仍然在RedHat等Linux系统中使用着。
但Linux系统上的Unix98并不使用上述方法，而使用了”pty master”方式，例如/dev/ptm3。它的对应端则会被自动地创建成/dev/pts/3。这样就可以在需要时提供一个pty伪终端。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。虽然“文件”/dev/pts/3看上去是设备文件系统中的一项，但其实它完全是一种不同的文件系统。
即: TELNET ---> TTYP3(S3: slave) ---> PTYP3(M3: master) ---> GETTY
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实验：
1、在X下打开一个或N个终端窗口
2、#ls /dev/pt*
3、关闭这个X下的终端窗口，再次运行；比较两次输出信息就明白了。
在RHEL4环境下: 输出为/dev/ptmx /dev/pts/1存在一(master)对多(slave)的情况
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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。对于你登录的shell，/dev/tty就是你使用的终端，设备号是(5,0)。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联接。
4、控制台终端(/dev/ttyn, /dev/console)
在Linux 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。当你在控制台上登录时，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。你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 即下例：
1、# tty(查看当前TTY)
/dev/tty1
2、#echo "test tty0" > /dev/tty0
test tty0
5 虚拟终端(/dev/pts/n)
在Xwindows模式下的伪终端.
6 其它类型
Linux系统中还针对很多不同的字符设备存在有很多其它种类的终端设备特殊文件。例如针对ISDN设备的/dev/ttyIn终端设备等。这里不再赘述。
FAQ: 终端和控制台
RROM：http://blog.footoo.org/?p=73
Posted on Tuesday, November 28th, 2006 by CLIFF
吴晋 （[email protected]）
FoOTOo OpenSource Lab
由于在很多朋友对终端的概念一直不是很清楚，因此写了这个FAQ，希望能够帮助大家理解这些概念。不妥之处，还请大家来信指出。
Q：/dev/console 是什么？
A：/dev/console即控制台，是与操作系统交互的设备，系统将一些信息直接输出到控制台上。目前只有在单用户模式下，才允许用户登录控制台。
Q:/dev/tty是什么？
A：tty设备包括虚拟控制台，串口以及伪终端设备。
/dev/tty代表当前tty设备，在当前的终端中输入 echo “hello” > /dev/tty ，都会直接显示在当前的终端中。
Q:/dev/ttyS*是什么？
A:/dev/ttyS*是串行终端设备。
Q:/dev/pty*是什么？
A:/dev/pty*即伪终端，所谓伪终端是逻辑上的终端设备，多用于模拟终端程序。例如，我们在X Window下打开的终端，以及我们在Windows使用telnet 或ssh等方式登录Linux主机，此时均在使用pty设备(准确的说应该pty从设备)。
Q：/dev/tty0与/dev/tty1 …/dev/tty63是什么？它们之间有什么区别？
A：/dev/tty0代表当前虚拟控制台，而/dev/tty1等代表第一个虚拟控制台，例如当使用ALT+F2进行切换时，系统的虚拟控制台为/dev/tty2 ，当前的控制台则指向/dev/tty2
Q：如何确定当前所在的终端（或控制台）？
A：使用tty命令可以确定当前的终端或者控制台。
Q：/dev/console是到/dev/tty0的符号链接吗？
A: 目前的大多数文本中都称/dev/console是到/dev/tty0的链接（包括《Linux内核源代码情景分析》），但是这样说是不确切的。根据内核文档，在2.1.71之前，/dev/console根据不同系统的设定可以链接到/dev/tty0或者其他tty＊上，在2.1.71版本之后则完全由内核控制。目前，只有在单用户模式下可以登录/dev/console（可以在单用户模式下输入tty命令进行确认）。
Q：/dev/tty0与/dev/fb*有什么区别？
A: 在Framebuffer设备没有启用的系统中，可以使用/dev/tty0访问显卡。
Q：关于终端和控制台的区别可以参考哪些文本
A: 可以参考内核文档中的 Documents/devices.txt 中关于”TERMINAL DEVICES” 的章节。另外，《Linux内核源代码情景分析》的8.7节 以及《Operating Systems : Design and Implementation》中的3.9节(第3版中为3.8节)都对终端设备的概念和历史做了很好的介绍。另外在《Modern Operating system》中也有对终端设备的介绍，由于与《Operating Systems : Design and Implementation》的作者相同，所以文本内容也大致相同。需要注意的一点是《Operating Systems : Design and Implementation》中将终端设备分为3类，而《Modern Operating system》将终端硬件设备分为2类，差别在于前者将 X Terminal作为一个类别。
PS：
只有2410的2.6才叫ttySAC0，9200等的还是叫ttyS0