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linux系统的tty,pts等终端概念

ttyS0~ ttyS3 (串行端口终端)指的是电脑的各个物理接口(这些都是串口,不是并口),外部的终端通过这些物理接口与电脑连接 ,从而实现和电脑进行交互。

例如:dmesg |grep tty可以查看开启的接口(串口)


目前连接远程服务器或者直接在服务器上面操作等都是通过创建虚拟终端的形式。比如pts/1 和tty1虚拟终端,其中tty表示直接登录机器生成的而pts表示远程连接生成的。其中远程连接是通过sshd服务进行创建session会话和bash进程(所以可以看到有sshd进程,同时虚拟终端可以创建多个,这是依赖ptmx功能,sshd通过与ptmx通讯,ptmx在和相对应的pts通讯从而达到多个虚拟终端的效果)。


ttyn使用tmux模拟的,pts是远程连接产生的,当前就是pts/2

例如:在centos系统中的图像界面中打开的terminal就是一个pts但是整个图形界面是一个tty,centos切换到命令行界面后 输入tty命令时输出就是tty1或ttyn了,这时候的命令行界面与图形界面的运行级别是一样的,通过命令行创建的所有进程都是属于tty1终端的。

注意: tty就是ttyS的虚拟版本,只是不需要通过外部线路进行连接了。远程连接服务器需要sshd服务,sshd和tty没有联系,远程连接是因为本地有终端模拟器,本机连接就需要内核直接模拟一个模拟器了,所有远程是pts,本机是tty 。

从上面的流程中可以看出来对用户空间的程序来说它们没有区别,都是一样的;从内核角度来看pts的另一端连接的是ptmx,而tty的另一端连接的是内核的终端模拟器,ptmx和终端模拟器都只是负责维护会话和转发数据包;再看看ptmx和内核终端模拟器的另一端,ptmx的另一端连接的是用户空间的应用程序,如sshd、tmux等,而内核终端模拟器的另一端连接的是具体的硬件,如键盘和显示器。


SSH远程访问---重点

这里的Terminal可能是任何地方的程序,比如windows上的putty,所以不讨论客户端的Terminal程序是怎么和键盘、显示器交互的。由于Terminal要和ssh服务器打交道,所以肯定要实现ssh的客户端功能。这里将建立连接和收发数据分两条线路解释,为了描述简洁,这里以sshd代替ssh服务器程序:

建立连接:

1.Terminal请求和sshd建立连接。

2.如果验证通过,sshd将创建一个新的session。

3.调用API(posix_openpt())请求ptmx创建一个pts,创建成功后,sshd将得到和ptmx关联的fd,并将该fd和session关联起来。

4.同时sshd创建shell进程,将新创建的pts和shell绑定。

收发消息:

1.Terminal收到键盘的输入,Terminal通过ssh协议将数据发往sshd。

2.sshd收到客户端的数据后,根据它自己管理的session,找到该客户端对应的关联到ptmx上的fd。

3.往找到的fd上写入客户端发过来的数据。

4.ptmx收到数据后,根据fd找到对应的pts(该对应关系由ptmx自动维护),将数据包转发给对应的pts。

5.pts收到数据包后,检查绑定到自己上面的当前前端进程组,将数据包发给该进程组的leader。

6.由于pts上只有shell,所以shell的read函数就收到了该数据包。

7.shell对收到的数据包进行处理,然后输出处理结果(也可能没有输出)。

8.shell通过write函数将结果写入pts。

9.pts将结果转发给ptmx。

10.ptmx根据pts找到对应的fd,往该fd写入结果。

11.sshd收到该fd的结果后,找到对应的session,然后将结果发给对应的客户端。


SSH + Screen/Tmux

常用Linux的同学应该对screen和tmux不陌生,通过它们启动的进程,就算网络断开了,也不会受到影响继续执行,下次连上去时还能看到进程的所有输出,还能继续接着干活。 这种情况要稍微复杂一点,不过原理都是一样的,前半部分和普通ssh的方式是一样的,只是pts/0关联的前端进程不是shell了,而是变成了tmux客户端,所以ssh客户端发过来的数据包都会被tmux客户端收到,然后由tmux客户端转发给tmux服务器,而tmux服务器干的活和ssh的类似,也是维护一堆的session,为每个session创建一个pts,然后将tmux客户端发过来的数据转发给相应的pts。由于tmux服务器只和tmux客户端打交道,和sshd没有关系,当终端和sshd的连接断开时,虽然pts/0会被关闭,和它相关的shell和tmux客户端也将被kill掉,但不会影响tmux服务器,当下次再用tmux客户端连上tmux服务器时,看到的还是上次的内容。


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