linux 的tty和pts

TTY（Teletypewriter）和PTS（Pseudo-Terminal Slave）是Linux系统中的终端相关概念。

一、基础概念

TTY
- 在早期的计算机系统中，TTY是实际的物理终端设备，用于用户输入命令并查看输出结果。它是一种硬件设备，通过串口等接口连接到计算机主机。例如，在老式的电传打字机时代，TTY就是那种可以直接连接到计算机的设备。
- 在现代Linux系统中，TTY仍然存在，但更多的是作为一种内核级别的终端抽象概念。当系统启动时，会创建一定数量（通常是6个或更多）的虚拟TTY设备，如 /dev/tty1、/dev/tty2等。这些虚拟TTY可以被不同的用户会话或者系统进程使用，例如，在没有图形界面的多用户服务器环境中，不同的用户可以通过登录到不同的虚拟TTY来进行操作。

PTS
- PTS是为了支持伪终端而存在的。伪终端是一种软件模拟的终端设备。当一个程序（如SSH客户端或者图形界面中的终端模拟器）想要与另一个程序（如SSH服务器或者shell）进行交互，就好像是在一个真实的终端下一样时，就会使用伪终端。
- PTS是一对设备文件，主设备（如 /dev/pts/0中的主部分）和从设备（从部分）。主设备由发起交互的程序打开，用于向从设备发送控制信号和数据，从设备则被目标程序（如shell）当作普通的终端设备来使用。

二、优势

灵活性
- 对于开发人员来说，无论是编写需要在终端下运行的脚本还是构建远程登录等功能，理解TTY和PTS的概念有助于更好地处理终端相关的操作。例如，在编写一个可以通过SSH远程执行的自动化脚本时，利用伪终端（PTS）可以确保脚本的输出和输入能够正确地模拟本地终端的行为。

多用户支持
- 多个用户可以同时登录到不同的虚拟TTY或者通过伪终端（PTS）进行交互，互不干扰。这在服务器环境中非常重要，管理员可以同时管理多个用户会话，而每个用户都感觉自己在使用独立的终端。

三、应用场景

远程登录
- 当使用SSH（Secure Shell）进行远程登录时，SSH客户端和服务器之间通过伪终端（PTS）进行通信。这样，在远程服务器上运行的shell会话就像是在本地终端下一样，可以正确处理输入输出。

终端模拟器
- 在图形界面环境下，如GNOME Terminal或者Konsole等终端模拟器，它们内部使用伪终端（PTS）来与后台运行的shell或者其他命令行程序进行交互。

四、常见问题及解决方法

权限问题
- 有时候可能会遇到对 /dev/pts目录下设备文件权限不足的情况。例如，在某些系统中，默认情况下普通用户可能无法访问特定的PTS设备。这可能是由于系统的安全策略或者权限设置导致的。
- 解决方法：可以检查系统的 udev规则文件（通常位于 /etc/udev/rules.d/目录下），确保没有不合理的权限限制。如果是特定程序访问PTS设备出现问题，可以尝试以具有足够权限的用户身份运行该程序（如使用 sudo命令，但要注意安全性）。

终端显示异常
- 在某些情况下，使用伪终端（PTS）时可能会出现终端显示乱码或者控制字符无法正确处理的问题。
- 解决方法：
  - 检查终端模拟器的设置，确保其编码设置（如UTF - 8）与服务器端的设置一致。
  - 可以尝试重新启动终端模拟器或者重新建立伪终端连接。如果是脚本导致的问题，检查脚本中对终端相关操作（如输出控制字符）的处理是否正确。

以下是一个简单的在Python中使用伪终端（PTS）的示例代码（使用 pty模块）：

import pty
import os
import sys

def run_command(cmd):
    master_fd, slave_fd = pty.openpty()
    try:
        pid = os.fork()
        if pid == 0:
            # 子进程执行命令
            os.close(master_fd)
            os.dup2(slave_fd, sys.stdout.fileno())
            os.dup2(slave_fd, sys.stdin.fileno())
            os.dup2(slave_fd, sys.stderr.fileno())
            os.execlp(cmd, cmd)
        else:
            # 父进程读取命令输出
            while True:
                try:
                    data = os.read(master_fd, 1024)
                    if not data:
                        break
                    sys.stdout.write(data.decode())
                    sys.stdout.flush()
                except OSError:
                    break
    finally:
        os.close(master_fd)
        os.close(slave_fd)

run_command('ls -l')

这个示例代码展示了如何在Python中使用伪终端来执行一个命令（这里是 ls -l）并读取其输出。