伪终端

引言

在终端和运行的程序之间有一个终端行规程（见http://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3575752.html中的图18-2），经过它咱们可以在终端上设置特殊字符（退格、行删除、中断等）。可是，当一个登录请求到达网络链接时，终端行规程并非自动被加载到网络链接和登录程序shell之间的。

概述

伪终端这个术语暗示对于一个应用程序而言，它看上去像一个终端，但事实上伪终端并非一个真正的终端。下图显示了使用伪终端时相关进程的典型结构。其中关键点以下：

    一般一个进程打开伪终端设备，而后调用fork。子进程创建了一个新会话，打开一个相应的伪终端从设备，将其描述符复制到标准输入、标准输出和标准出错，而后调用exec。伪终端从设备成为子进程的控制终端。

1. 对于伪终端从设备上的用户进程来讲，其标准输入、标准输出和标准出错都是终端设备。对于这些文件描述符，用户进程可以调用终端I/O章节中介绍的全部输入/输出函数。可是由于在伪终端从设备之下并无真正的终端设备，无心义的函数调用（改变波特率、发送中断符、设置奇偶校验等）将被忽略。
2. 任何写道伪终端设备的东西都会做为从设备的输入，反之亦然。事实上全部从设备端的输入都来自于伪终端主设备上的用户进程。这看起来像一个双向管道，但从设备上的终端行规程使咱们拥有普通管道没有的其余处理能力。

咱们一般用pty表示伪终端，而用tty表示终端。

伪终端的典型用途

1. 网络登陆服务器

   伪终端可用于构造网络登陆服务器。典型的例子是telnetd和rlogind服务器。一旦登录shell运行在远端主机上，便可获得以下图所示的结构。Telnetd服务器使用相似的结构。

   在rlogind服务器和登陆shell之间有两个exec调用，这是由于login程序一般是在两个exec之间检验用户是否合法。

   本图的另外一个关键点是驱动PTY主设备的进程一般同时在读写另外一个I/O流。图中另外一个I/O流是TCP/IP框。这表示该进程必然使用了如select或poll那样的I/O多路转接，或被分红两个进程或线程。

2. script程序

   script（1）程序是随大多数UNIX系统提供的，它将终端会话的全部输入和输出信息复制到一个文件中。它将本身置于终端和登陆shell的一个新调用之间，从而完成此工做。下图详细描述了script程序中有关的交互。这里要特别指出，script程序一般是从登陆shell启动的，该shell而后等待script程序的结束。

   Script程序运行时，位于PTY从设备之上的终端行规程的全部输出都被复制到script文件中（一般叫作typescript）。由于击键一般由该行规程模块回显，因此该script文件也包括了输入的内容。可是，由于键入的口令（密码）不被回显，因此该文件不会包含口令。

3. expect程序

   伪终端能够用来在非交互模式中驱动交互程序的运行。许多程序须要一个终端才能运行，passwd（1）命令就是一个例子，它要求用户在系统提示后输入命令。

   为了支持处理操做模式而修改全部交互式程序，是很是麻烦的。相比之下，一个更好的解决方法是经过一个脚原本驱动交互式程序。Expect程序提供了这样的方法，它使用伪终端来运行其余程序。

4. 运行协同进程

   程序清单15-10（http://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3561379.html）所示的协同进程例子中，咱们不能调用使用标准I/O库进行输入、输出的协同进程，这是由于当经过管道与协同进程进行通讯时，标准I/O库会将标准输入和输出的内容放到缓冲区中，从而引发死锁。若是协同进程是一个已经编译的程序而咱们又没有源程序，则没法在源程序中加入fflush语句来解决这个问题。图15-8（http://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3561379.html）显示了一个进程驱动协同进程的状况。咱们需要作的是将一个伪终端放到两个进程之间(以下图所示)，这诱使协同进程认为它是由终端而非另外一个进程驱动的。

   如今协同进程的标准输入和标准输出就像终端设备同样，因此标准I/O库会将这两个流设置为行缓冲。

5. 观看长时间运行程序的输出

   使用任何一个标准shell，能够将一个须要长时间运行的程序放到后台去运行。可是若是将该程序的标准输出重定向到一个文件，而且它产生的输出又很少，那么咱们就不能方便地监控程序的进展，这是由于标准I/O库会将标准输出所有放在缓冲区中。咱们看到的将只是标准I/O库函数写到输出文件中的成块输出，有时甚至是大到8192字节的一块。

   若是有源程序，则能够加入fflush调用。另外一种方法是，能够在pty程序下运行该程序，让标准I/O库认为标准输出是终端。下图说明了这个结构，咱们将这个缓慢输出的程序称为slowout。从登陆shell到pty进程的fork/exec箭头用 虚线表示，以强调pty进程是做为后台任务运行的。