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1.tty字符设备

• 在linux中，一切皆为文件，所有不同种类的类型都被抽象成文件（比如：块设备，socket套接字，pipe队列）
• 操作这些不同的类型就像操作文件一样，比如增删改查等
• 块设备支持随机访问，而字符设备只能依据先后顺序来读取数据。最典型的字符设备就是tty

2.tty设备的产生历史

根据史料记载：

An ASR33 Teletype - origin of the abbreviation tty.

tty来源一种电传打印机（teletype），就像这样：

• 敲击键盘输入不同的字符，然后由打印机将字符打印在纸上
• 历史不断在往前发展，出现了计算机之后，计算机模拟了teletype的模式：通过外部终端输入，将输入的字符打印在屏幕上
• 在teletype与计算机之间用串口相连，并且在计算机上通过信号转换（模拟信号转换为数字信号），让计算机能够识别，从而操作计算机
• 由于计算机厂商众多，每个厂商都有自己风格的输入设备，所以计算机为了兼容这些设备，开发了内核tty模块

                                                       +-----------------+                           |                 |+--------+                 | +-------------+ ||teletype|-----------------> |serial       | |+--------+                 | |communication| |                           | +-----+-------+ |                           |       |         |                           |       v         |                           |  +----------+   |        +----------+                           |  |tty driver|   |------->| display  |                           |  +----------+   |        +----------+                           |                 |                           |computer         |                           +-----------------+

3.tty设备文件

• 登陆到操作系统（不使用SSH协议，而使用控制台直接登陆），首先查看当前进程号所使用的tty

root@ubuntu:~# tty/dev/pts/4root@ubuntu:~# ll /dev/pts/4crw------- 1 jiwangreal tty 136, 4 Nov 24 13:46 /dev/pts/4当前所使用的是/dev/pts/4，并且pts/4也分配了主设备号与次设备号（关于主设备号与次设备号，请看之前的文章：块设备文件）

• 查看进程打开的描述符

root@ubuntu:~# echo $$2652root@ubuntu:~# ll /proc/2652/fdtotal 0dr-x------ 2 root root  0 Nov 24 13:47 ./dr-xr-xr-x 9 root root  0 Nov 24 13:47 ../lrwx------ 1 root root 64 Nov 24 13:47 0 -> /dev/pts/4lrwx------ 1 root root 64 Nov 24 13:47 1 -> /dev/pts/4lrwx------ 1 root root 64 Nov 24 13:47 2 -> /dev/pts/4lrwx------ 1 root root 64 Nov 24 13:47 255 -> /dev/pts/4进程打开了4个文件描述符，这四个文件描述符都是/dev/tty1，他们的作用分别是：0：标准输入1：标准输出2：标准错误255：这个比较特殊，主要用于当tty重置的时候对0,1,2的一份复制（个人观点是对tty之前的历史信息作为一份复制）

4.ssh登录之后的tty

刚才介绍的都是操作系统提供的控制台登陆之后的情况，如果用ssh服务登陆之后会产生什么情况呢？

首先介绍一个非常重要的概念，伪终端pty：

• pty是一对虚拟的字符设备，提供双向通信。pty一般由master与slave组成
• pty的出现是为了满足现在的登陆需求：网络登陆（ssh登陆、telnet登陆等）、Xwindow等
• 历史上有两套接口标准：分别是BSD与unix98，当前大多数pts都是基于unix98标准来实现的
• unix98的工作流程：
  （1）进程对/dev/ptmx调用open()，返回pseudoterminal master(PTM)的文件描述符，并且在/dev/pts下创建pseudoterminal slave(PTS): /dev/pts/0
  （2）调用grantpt()修改PTS的文件权限；调用unlockpt()对PTS解锁；最后调用slavename()得到PTS文件名字
  （3）此时，PTM与PTS都已经正常打开，并且建立一条通道，两端分别连接PTM与PTS
  （4）进程对PTM写的数据可以从PTS读出来，反之亦然

下面的未做验证…因为我用ssh登录的话情况不太一样，看原作者的，了解一下登录过程即可

• 登录
  （1）当进程ssh client请求与sshd建立登陆连接的时候，经过TCP握手以及tls握手之后，确认是一个合法的请求，sshd会fork()一个子进程出来专门服务于这条连接

[root@localhost ~]# ps -ef | grep sshdroot       894     1  0 Nov25 ?        00:00:00 /usr/sbin/sshd -Droot      3126   894  0 Nov25 ?        00:00:00 sshd: root@pts/0

（2）子进程2768对/dev/ptmx调用open()，得到PTM的文件描述符以及PTS的文件名

#这里使用strace跟踪sshd主进程和它创建的子进程，然后打开另外一个shell登陆服务器[root@localhost ~]# strace -p 894 -ff -o sshdstrace: Process 894 attachedstrace: Process 3126 attachedstrace: Process 3127 attachedstrace: Process 3128 attachedstrace: Process 3129 attachedstrace: Process 3130 attachedstrace: Process 3131 attachedstrace: Process 3132 attachedstrace: Process 3133 attachedstrace: Process 3134 attachedstrace: Process 3135 attachedstrace: Process 3136 attachedstrace: Process 3137 attachedstrace: Process 3138 attachedstrace: Process 3139 attachedstrace: Process 3140 attached[root@localhost ~]# grep ptmx ./sshd.*./sshd.3126:open("/dev/ptmx", O_RDWR)               = 8shd894创建了一个子进程3126用来处理这条TCP连接。进程对/dev/ptmx调用open()，得到PTM的文件描述符8

（3）子进程3126在/dev/pts下创建了一个字符设备文件/dev/pts/0，8与/dev/pts/0成为一对master/slave

（4）子进程3126会再fork()一个子进程3128，子进程3128打开/dev/pts/0 3个描述符（标准输入，标准输出，标准错误），并且执行操作系统默认的shell（本文中bash）

[root@localhost ~]# ps -ef | grep 3126root      3126   894  0 03:16 ?        00:00:00 sshd: root@pts/0root      3128  3126  0 03:16 pts/3    00:00:00 -bash[root@localhost ~]# ls -l /proc/3128/fdtotal 0lrwx------ 1 root root 64 Nov 26 03:16 0 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 root root 64 Nov 26 03:16 1 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 root root 64 Nov 26 03:16 2 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 root root 64 Nov 26 03:22 255 -> /dev/pts/0

• 至此，通信流程大概是这样：

                         +----------------++------------+           |                || ssh client +---------->|      sshd      |+----+-------+           |                |     |                   +--------+-------+     |                            |     |                            |     |                         fork()     |                            |     |                            |     |                            v     |                       +----+-----+     fork()    +----------+      +-----+     +---------------------->|pid: 3126 |-------------->|pid: 3128 |----->|bash |                             +-+--------+               +----------+      +-----+                               |                              ^                               |                              |                       +-------+                              |                +------|--------------------------------+     |                |      |                 +-----------+  |     |                |      v                 |           |  |     |                |  +---------+    fd=8   +-----------+  |     |                |  |/dev/ptmx|---------->|/dev/pts/0 |--------+                |  +---------+           +-----------+  |                |                        |           |  |                |                        +-----------+  |                +---------------------------------------+步骤如下：（1）当ssh client发出一个ls命令，通过TCP连接来到3126，3126将ls写入PTM文件描述符8（2）/dev/ptmx查询到关联记录 PTM:8对应PTS:/dev/pts/0，把ls转发到/dev/pts/0当中（3）3128从0 -> /dev/pts/0中读取之后执行ls（4）ls返回结果之后写入1 -> /dev/pts/0，然后根据关联记录回写到/dev/ptmx（5）3126从/dev/ptmx读取之后返回到ssh client

参考：

https://www.cnblogs.com/MrVolleyball/p/10024540.html