关于linux:Linux系统编程训练营8Linux-终端与进程

详解控制台与终端

乏味的问题：Linux 的终端，控制台，TTY, PTY 到底是什么？它们与过程有什么关系？

历史回顾：控制台

• 控制台是一个间接管制设施的面板（属于设施的一部分）
• 计算机设备的控制台：按键 & 指示灯 （键盘 & 显示器）
• 晚期的电子计算机必然有一个控制台

历史回顾：终端 （Terminal）

• 终端是一台独立于计算机的机器，是可能用来和计算机进行交互的设施

TTY -- 即：TeleType Writer 电传打字机，一种终端设备

历史倒退过程。。。

• 电传打字机曾经淘汰
• 计算机上的输出设施和显示设施从主机独立进去
• 控制台与终端的物理表现形式逐步趋近
• 计算机开始反对多任务处理
• 。。。

终端与过程

• TTY 演变为 Linux 中的抽象概念，对于过程而言，TTY是一种输入输出设施

虚构终端与伪终端

各种终端类型

内核终端模拟器

伪终端模型

伪终端（gnome-terminal）

伪终端

tiansong@tiansong:~$ pstree -A -p -s $$
systemd(1)---systemd(968)---gnome-terminal(1885)---bash(1973)---pstree(2052)

虚构终端

ubuntu 由 GUI 切换到 CLI ： CTRL + ALT +F3

tiansong@tiansong:~$ pstree -A -p -s $$
systemd(1)---login(2064)---bash(2118)---pstree(2125)

ubuntu 由 CLI 切换到 GUI ： CTRL + ALT +F1

伪终端程序设计原理

站在 shell 角度的总结：
1. shell 面对的只有 TTY 设施，而 TTY 是 Linux 中的抽象概念，因而须要一个具体的模块来反对这个形象的概念
2. 对于虚构终端，反对这个概念的模块就是终端模拟器（内核模块，运行于内核模式），能够间接应用键盘、显卡驱动进行输入输出
3. 对于伪终端，创立主、从设施，其中 shell 过程对接的是从设施，主设施对接用户过程 gnome-terminal (实质是 GUI 应用程序)

伪终端程序设计（master）

• 创立 PTY 主从设施： master = posix_openpt(O_RDWR);

• 获取主设施权限：

  • grantpt(master); // 获取设施应用权限
  • unlockpt(master); // 解锁设施，为读写做筹备

• 读写主设施

  • c = read(master, &rx, 1);
  • len = write(master, txbuf, strlen(txbuf));

伪终端程序设计（slave）

• 关上 PTY 从设施，slave = open(path_to_slave, O_RDWR);

• 读写设施：

  • write(slave, "Delphi\r", 7);
  • read(slave, buf, sizeof(buf) - 1);

实战伪终端程序设计

master.c

#define _XOPEN_SOURCE  600
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
    char rx = 0;
    char rxbuf[128] = {0};
    char txbuf[256] = {0};
    int master = 0;
    int c = 0;
    int i = 0;

    master = posix_openpt(O_RDWR);                         // 连贯主设施，等同于 gnome-terminal

    if (master > 0) {
        grantpt(master);
        unlockpt(master);

        printf("Slave: %s\n", ptsname(master));

        while ((c = read(master, &rx, 1)) == 1) {
            if (rx == '\r') {
                rxbuf[i] = 0;
                sprintf(txbuf, "from slave: %s\r", rxbuf);  // 等同于屏幕输入
                write(master, txbuf, strlen(txbuf));        // 等同于键盘输入
            } else {
                rxbuf[i++] = rx;
            }
        }
    }
    else {
        printf("create pty error...\n");
    }

    return 0;
}

tiansong@tiansong:~/Desktop/linux$ gcc master.c -o master.out
tiansong@tiansong:~/Desktop/linux$ ./master.out   // 不终止
Slave: /dev/pts/0

slave.c

#define _XOPEN_SOURCE  600
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int slave = open(argv[1], O_RDWR);  // 等同于 shell

    if (slave > 0) {
        char buf[256] = {0};
        char *data = "D.T.Software\r";
        int len = strlen(data);

        write(slave, data, len);

        sleep(1);

        len = read(slave, buf, sizeof(buf) - 1);
        buf[(len > 0) ? len : 0] = 0;

        printf("Read: %s\n", buf);  // system(...)

        close(slave);
    }
    else {

    }

    return 0;
}

tiansong@tiansong:~/Desktop/linux$ gcc slave.c -o slave.out
tiansong@tiansong:~/Desktop/linux$ ./slave.out /dev/pts/0  // 新终端执行
Read: from slave: D.T.Software

终端必然与过程关联才有意义！那么，过程之间除了父子关系，是否还有其它关系？