终端I/O工作模式#

1. 规范模式（Canonical Mode）：

   • 在这模式下，输入是以行为单位进行处理。终端驱动程序会缓冲输入，直到检测到行结束符（如换行符），才将整行数据提供给程序。
   • 适用于需要行编辑功能的应用，比如shell命令输入。用户可以在输入过程中使用诸如退格键等编辑功能。
   • 默认情况下，终端设备工作在规范模式。

2. 非规范模式（Non-canonical Mode）：

   • 输入不需要以行为单位进行处理，程序可以立即读取输入的每个字符。
   • 适用于需要即时处理输入的应用，比如文本编辑器vi，它的命令可能由单个字符组成，并且不以换行符终止。
   • 此模式下，特殊字符处理可以被禁用。

终端设备的逻辑结构#

终端设备在内核中由终端驱动程序控制，包含：

1. 输入队列：
   • 用于存储用户输入，受最大长度MAX_INPUT限制。
   • 如果开启回显功能，输入会被自动回显到输出队列。
2. 输出队列：
   • 用于存储程序输出。
   • 当输出队列填满时，内核会让写进程休眠，直到队列有空间。

终端行规程#

在Unix系统中，规范输入处理在一个称为终端行规程（terminal line discipline）的模块中完成。这个模块位于通用读、写函数和实际设备驱动程序之间，负责处理终端I/O的详细逻辑。 在使用串口设备时，通常禁用行规程来防止对数据流的处理。

串行端口#

串行端口是一种硬件通信接口，用于通过串行方式与其他设备进行通信。在 Linux 中，串行端口通常被映射成设备文件。
例如

• /dev/ttySx：传统串行端口（x 从 0 开始）。
• /dev/ttyUSBx：通过 USB 转串口适配器连接的串行端口。

串行端口对应现实存在的物理接口，口通常是一个 UART（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter，通用异步收发器）硬件设备的接口。有TTL、RS232、RS485等多种标准。

虚拟终端#

虚拟终端是 Linux 系统中的一种终端抽象，是提供用户与系统交互的虚拟控制台。Linux 的虚拟终端通过键盘和显示器模拟物理终端的功能，通常用于本地登录到系统。

通过Alt+Fn1～12可以切换虚拟终端界面： 经测试在Fedora下 /dev/tty1绑定GDM程序 /dev/tty2绑定Gnome Shell /dev/tty3～6绑定tty登陆程序 /dev/tty7~12没有绑定任何程序，只能看到闪烁的光标。

伪终端#

伪终端是一种软件实现的终端接口，用于模拟终端行为。伪终端通常用于支持网络终端登录（例如 SSH）或模拟终端程序之间的通信。

我们平常所使用的终端软件，比如ptyxis gnome-console Konsole等被成为终端模拟器。终端模拟器本质上是一个应用程序，它通过伪终端的主设备与操作系统内核和用户进程进行交互。伪终端提供了一个抽象的终端环境，使得终端模拟器可以模拟传统物理终端的行为。

可以尝试通过反复打开或关闭终端软件，观察/dev/pts目录下内容变化。可以发现一个每个终端窗口对应/dev/pts下的一个设备。

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➜  ~ ls /dev/pts
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0  ptmx