探索Linux之 终端模拟器和伪终端交互原理

写在前面：本人水平有限，很多地方都是自己的理解，如有误导，欢迎指正

# 终端模拟器指的是在linux桌面环境下运行的仿真终端（如下图）

# 终端模拟器为啥叫模拟器呢? 因为真正的终端是全屏显示的黑乎乎的不带窗口的那种，这里带了窗口，是基于linux的X窗口系统上模拟出来的终端设备，在终端上同样可以运行shell，和真的终端功能基本无差别

# 伪终端是啥？伪终端是linux内核模拟出来的假的终端设备对（通过系统调用可以动态创建这种假的终端设备），所谓假的是指这种设备不和真正的硬件设备相关联，只是操作接口和数据解析协议是按照终端设备规范来的

# 通过系统调用创建的伪终端设备对分为主从两个设备，主设备名为/dev/ptmx ，从设备名为/dev/pts0、/dev/pts1.../dev/ptsN等，内核允许动态创建无限制个设备对（所以可以同时打开许许多多个shell窗口）

# 从主设备之间的读写就像管道，外部进程（模拟器进程）写主设备的时候，数据可以从从设备中读取出来（shell从stdin读取命令）；进程输出的数据会写入从设备（shell写stdout、stderr），从设备的数据又会写入到主设备，模拟器进程可以通过读主设备来得到进程的输出（读取进程的stdout，stderr）

# 通常一个进程默认打开的stdin stdout stderr文件就是对应打开的伪终端从设备（pts）

#  在桌面应用程序中打开终端模拟器后，做了如下一些操作：

1 模拟器主进程启动，在内核中动态创建伪终端设备对，比如 主设备/dev/ptmx 从设备 /dev/pts1

2 模拟器主进程和X服务器建立连接，创建模拟器窗口，接收和处理从X服务器发过来的鼠标和键盘事件，把键盘事件写给主设备ptmx，同时负责读取ptmx主设备的输出，将输出内容渲染到模拟器窗口上（同样需要和X服务器交互）

3 模拟器主进程fork出子进程，将子进程的stdin、stdout、stderr文件描述符定位到从设备/dev/pts1，子进程通过exec系统调用装入shell程序（如bash），此时bash正式登场，从终端（从设备）读取命令执行，bash完全感觉不到自己是运行在伪终端上的～

# 上面的过程我们可以发现一个问题：每打开一个终端模拟器就要启动两个进程，这是很浪费资源的，实际上通过我分析Ubuntu上的gnome-terminal模拟器发现它做了如下优化处理：把模拟器主进程做成一个本地服务器，服务器监听和处理多个主设备，同时负责和X服务器打交道来完成窗口的显示～ 这样每次打开新终端的时候，只会fork出一个新shell进程～

以下为证：

 

后续还有更多篇对linux终端相关的文章～这篇先到此～