僞終端

引言

在終端和運行的程序之間有一個終端行規程（見http://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3575752.html中的圖18-2），經過它咱們可以在終端上設置特殊字符（退格、行刪除、中斷等）。可是，當一個登錄請求到達網絡鏈接時，終端行規程並非自動被加載到網絡鏈接和登錄程序shell之間的。

概述

僞終端這個術語暗示對於一個應用程序而言，它看上去像一個終端，但事實上僞終端並非一個真正的終端。下圖顯示了使用僞終端時相關進程的典型結構。其中關鍵點以下：

    一般一個進程打開僞終端設備，而後調用fork。子進程創建了一個新會話，打開一個相應的僞終端從設備，將其描述符複製到標準輸入、標準輸出和標準出錯，而後調用exec。僞終端從設備成爲子進程的控制終端。

1. 對於僞終端從設備上的用戶進程來講，其標準輸入、標準輸出和標準出錯都是終端設備。對於這些文件描述符，用戶進程可以調用終端I/O章節中介紹的全部輸入/輸出函數。可是由於在僞終端從設備之下並無真正的終端設備，無心義的函數調用（改變波特率、發送中斷符、設置奇偶校驗等）將被忽略。
2. 任何寫道僞終端設備的東西都會做爲從設備的輸入，反之亦然。事實上全部從設備端的輸入都來自於僞終端主設備上的用戶進程。這看起來像一個雙向管道，但從設備上的終端行規程使咱們擁有普通管道沒有的其餘處理能力。

咱們一般用pty表示僞終端，而用tty表示終端。

僞終端的典型用途

1. 網絡登陸服務器

   僞終端可用於構造網絡登陸服務器。典型的例子是telnetd和rlogind服務器。一旦登錄shell運行在遠端主機上，便可獲得以下圖所示的結構。Telnetd服務器使用相似的結構。

   在rlogind服務器和登陸shell之間有兩個exec調用，這是由於login程序一般是在兩個exec之間檢驗用戶是否合法。

   本圖的另外一個關鍵點是驅動PTY主設備的進程一般同時在讀寫另外一個I/O流。圖中另外一個I/O流是TCP/IP框。這表示該進程必然使用瞭如select或poll那樣的I/O多路轉接，或被分紅兩個進程或線程。

2. script程序

   script（1）程序是隨大多數UNIX系統提供的，它將終端會話的全部輸入和輸出信息複製到一個文件中。它將本身置於終端和登陸shell的一個新調用之間，從而完成此工做。下圖詳細描述了script程序中有關的交互。這裏要特別指出，script程序一般是從登陸shell啓動的，該shell而後等待script程序的結束。

   Script程序運行時，位於PTY從設備之上的終端行規程的全部輸出都被複制到script文件中（一般叫作typescript）。由於擊鍵一般由該行規程模塊回顯，因此該script文件也包括了輸入的內容。可是，由於鍵入的口令（密碼）不被回顯，因此該文件不會包含口令。

3. expect程序

   僞終端能夠用來在非交互模式中驅動交互程序的運行。許多程序須要一個終端才能運行，passwd（1）命令就是一個例子，它要求用戶在系統提示後輸入命令。

   爲了支持處理操做模式而修改全部交互式程序，是很是麻煩的。相比之下，一個更好的解決方法是經過一個腳原本驅動交互式程序。Expect程序提供了這樣的方法，它使用僞終端來運行其餘程序。

4. 運行協同進程

   程序清單15-10（http://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3561379.html）所示的協同進程例子中，咱們不能調用使用標準I/O庫進行輸入、輸出的協同進程，這是由於當經過管道與協同進程進行通訊時，標準I/O庫會將標準輸入和輸出的內容放到緩衝區中，從而引發死鎖。若是協同進程是一個已經編譯的程序而咱們又沒有源程序，則沒法在源程序中加入fflush語句來解決這個問題。圖15-8（http://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3561379.html）顯示了一個進程驅動協同進程的狀況。咱們需要作的是將一個僞終端放到兩個進程之間(以下圖所示)，這誘使協同進程認爲它是由終端而非另外一個進程驅動的。

   如今協同進程的標準輸入和標準輸出就像終端設備同樣，因此標準I/O庫會將這兩個流設置爲行緩衝。

5. 觀看長時間運行程序的輸出

   使用任何一個標準shell，能夠將一個須要長時間運行的程序放到後臺去運行。可是若是將該程序的標準輸出重定向到一個文件，而且它產生的輸出又很少，那麼咱們就不能方便地監控程序的進展，這是由於標準I/O庫會將標準輸出所有放在緩衝區中。咱們看到的將只是標準I/O庫函數寫到輸出文件中的成塊輸出，有時甚至是大到8192字節的一塊。

   若是有源程序，則能夠加入fflush調用。另外一種方法是，能夠在pty程序下運行該程序，讓標準I/O庫認爲標準輸出是終端。下圖說明了這個結構，咱們將這個緩慢輸出的程序稱爲slowout。從登陸shell到pty進程的fork/exec箭頭用 虛線表示，以強調pty進程是做爲後臺任務運行的。