pty

PTY：Pseudo Terminal，伪终端，通常泛指整套伪终端机制。
PTS：Pseudo Terminal Slave，伪终端从端，对应 /dev/pts/N。
PTMX：Pseudo Terminal Multiplexer，伪终端多路复用器；打开 /dev/ptmx 会创建一对新的 master/slave。

必须成人 pty 不是一个很容易理解的机制，非常的违背直觉。

我打开了一个 ghostty ，我可以里面敲各种命令。

在我的设想中，数据的处理流程是这样的，

用户输入
ghostty 接受到字符串，fork 程序，获取结果
ghostty 展示出来

1. ghostty 和 bash 如何通信?

很明显，bash 才是真的交互对象，ghostty 需要将结果都传递到 bash 中去，然后接受 bash 的输出，在展示出来。这是两个 process ，他们需要互相通信。Linux 中，进程通信的方法有非常多，Unix domain socket 是一个非常方便的方法，性能不算太差，

终端 A：

socat UNIX-LISTEN:/tmp/serial-demo.sock STDIO,raw,echo=0,escape=0x1d

终端 B：

socat STDIO,raw,echo=0,escape=0x1d UNIX-CONNECT:/tmp/serial-demo.sock

连接后，两边输入的字符会立即显示到对方，按 Ctrl-] 退出。这里的 /tmp/serial-demo.sock 是 socket 文件。socat 手册 (https://man7.org/linux/man-pages/man1/socat.1.html)

但是，你会发现测试数据收发、命令交互，这样可以。

测试真实终端行为，例如 termios、终端 ioctl、行规程：socket 无法替代 PTY。
只是想避免手动找 /dev/pts/N：可以在之前的 PTY 参数中加入 link=/tmp/demo-tty，客户端打开 /tmp/demo-tty。这只是创建固定名称的软链接，底层仍然使用 /dev/pts/N。

这里的 STDIO,raw 仍在配置你当前终端；替换成 socket 的是两个 socat 之间的连接。

### 把终端 A 的 STDIO 换成启动 Bash，就能在终端 B 执行命令。命令会以终端 A 的当前用户身份在本机运行。

终端 A，启动服务：

socat UNIX-LISTEN:/tmp/serial-demo.sock,mode=0600
EXEC:’bash –noprofile –norc -i’,pty,setsid,ctty,stderr

socat UNIX-LISTEN:/tmp/serial-demo.sock,mode=0600
EXEC:’bash –noprofile –norc’,stderr

终端 B，连接：

socat STDIO,raw,echo=0,escape=0x1d
UNIX-CONNECT:/tmp/serial-demo.sock

socat STDIO UNIX-CONNECT:/tmp/serial-demo.sock

连接后会看到 Bash 提示符，可以测试：

pwd tty ls sleep 100

运行 sleep 100 后按 Ctrl-C 可以中断它；输入 exit 正常退出，或按 Ctrl-] 断开连接。

服务端的几个参数分别是：

pty：为 Bash 创建伪终端。
setsid：让子进程创建新会话。
ctty：把伪终端设为子进程的控制终端，支持交互 shell 的作业控制。
stderr：把错误输出也传给客户端。socat 手册 (https://man7.org/linux/man-pages/man1/socat.1.html)

此时数据路径为：

终端 B ↔ socat ↔ Unix socket ↔ socat ↔ PTY ↔ Bash

这里不用手动指定 /dev/pts/N，但底层仍创建了 PTY，在 Bash 中执行 tty 就能看到。若你仍希望完全不创建新的 PTY，可以把终端 A 的第二行改为：

  EXEC:'bash --noprofile --norc',stderr

这样也能逐行执行命令、返回结果，但没有正常的交互提示符、终端编辑和作业控制。

除了 ctrl c 可以处理外，还可以做什么?

• PTY 的核心作用是：让程序面对一个具有终端语义的设备，而不只是能读写字节的管道或 socket。除了 Ctrl-C，主要还提供这些能力：

能力具体表现 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 行缓冲和基本编辑 canonical 模式下，输入先保存在内核中，按回车后程序才读到；支持退格、Ctrl-U 清除当前行 ────────────────── ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────── 输入回显输入的字符自动显示；输入密码时，程序可以通过关闭 ECHO 隐藏字符 ────────────────── ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────── 特殊字符处理 Ctrl-D 表示输入结束的语义，Ctrl-Z 触发挂起，Ctrl-\ 触发退出信号；这些行为可以配置 ────────────────── ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────── 作业控制配合控制终端和前台进程组，让 Bash 的 fg、bg、挂起和恢复正常工作 ────────────────── ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────── 终端尺寸程序可以查询行列数；尺寸变化时，前台进程组可收到 SIGWINCH ────────────────── ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────── 输入输出转换根据配置处理回车、换行，以及 Ctrl-S / Ctrl-Q 软件流控 ────────────────── ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────── 终端接口提供 isatty()、tcgetattr()、tcsetattr() 等接口，让程序识别和配置终端

拿你刚才的实验来说，有几个区别特别容易观察。

密码输入：程序通过 termios 关闭 PTY 的回显，用户仍然能输入，但屏幕上不会显示密码。普通 socket 没有这个终端属性。

挂起和恢复：执行 sleep 100，按 Ctrl-Z，Bash 会重新显示提示符；输入 fg，它又回到前台。这依赖终端的前台进程组机制，以及 shell 对作业的管理。

全屏程序：Vim、top 等程序会查询终端尺寸，并把终端切换到逐字符输入模式，这样按键不必等回车才生效。不过，PTY 本身不负责画界面、颜色和移动光标，这些由终端模拟器解释程序输出的转义序列完成。

还有两个容易混淆的地方：

历史记录、Tab 补全、左右移动光标，通常由 Bash 的 Readline 等用户态代码实现。PTY 提供它们需要的逐字符输入和终端控制接口。
窗口尺寸不会自动穿过 socket 传播。你刚才那组 socat 命令没有实现尺寸同步；SSH 这类程序会专门传递尺寸变化，再更新远端 PTY。

所以完整的交互体验来自三者配合：PTY 提供终端机制，shell/应用处理交互逻辑，终端模拟器负责显示和键盘输入。

window size 的过程

可以用一个具体场景理解：你正在终端里运行 Vim，然后把终端窗口从 80 列拉宽到 120 列。Vim 需要知道这个变化，才能重新排版。

这里有两个独立的机制：查询当前尺寸，以及通知尺寸发生变化。

“行列数”是内核保存的一份终端属性

每个 TTY 的 tty_struct 中都有 winsize，其中主要是：

struct winsize { unsigned short ws_row; /* 行数 / unsigned short ws_col; / 列数 */ unsigned short ws_xpixel; unsigned short ws_ypixel; };

例如 ws_row = 24、ws_col = 80，表示显示区域能容纳 24 行、每行 80 个字符单元。

程序通过下面的调用查询：

struct winsize ws; ioctl(tty_fd, TIOCGWINSZ, &ws);

你执行：

stty size

就能看到当前终端的行数和列数。接口文档 (https://man7.org/linux/man-pages/man2/TIOCSWINSZ.2const.html)

谁告诉内核“窗口变大了”？

对于终端模拟器里的 PTY，通常是终端模拟器自己，比如 Kitty、WezTerm。

它收到图形窗口的尺寸变化事件后，根据字体和显示区域计算新的行列数，然后对 PTY 调用：

ioctl(master_fd, TIOCSWINSZ, &new_size);

内核不会自己观察屏幕窗口。它需要用户态程序把尺寸告诉它。

完整过程是：

你拖动终端窗口 ↓ 终端模拟器计算新的行列数 ↓ ioctl(PTY master, TIOCSWINSZ, …) ↓ 内核记录新尺寸，并向前台进程组发送 SIGWINCH ↓ Vim 收到通知，再通过 TIOCGWINSZ 查询尺寸 ↓ Vim 按新尺寸重新绘制界面

SIGWINCH 可以记成 window change。这个信号本身不携带新的行列数，只表示“尺寸变了，去查询”。

为什么是“前台进程组”？

因为一个终端里可以存在很多进程，但当前与用户交互的通常只有一个作业：

Bash 提示符等待输入时：前台进程组是 Bash 所在的组

Bash 启动 Vim 后：前台进程组切换为 Vim 所在的组

因此，运行 Vim 时，内核会通知 Vim 所在的前台进程组。对于一个前台管道作业，同组的多个进程都可能收到信号。

这里的“前台”指的是 TTY 的作业控制状态，不是桌面上哪个窗口被鼠标选中。

对应的内核实现

你本地源码中：

/home/martins3/data/kernel/linux/drivers/tty/tty_io.c 的 tiocgwinsz()：把 tty->winsize 复制给查询者。
同文件的 tiocswinsz()：读取用户提供的新尺寸，调用驱动的 resize 回调。
/home/martins3/data/kernel/linux/drivers/tty/pty.c 的 pty_resize()：检查尺寸是否变化，获取两端的前台进程组，调用 kill_pgrp(…, SIGWINCH, …)，并同步两端的 winsize。

联系你之前的 socat 实验：终端 B 的窗口与服务端 Bash 的 PTY 是两个不同的终端。那组 socat 命令只转发字节，没有转发窗口尺寸变化，所以拖动终端 B，不会自动更新 Bash 那个 PTY 的尺寸。SSH 则专门实现了这条通知和同步路径。

这个需要继续调查可以实现什么功能

输入处理：实现行编辑（回删、Ctrl-W 删除单词等）而无需用户态程序介入

TTY 的历史演变

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Phase 1: 物理电传打字机 (1960s-1970s)                                        │
│  ┌─────────┐      Serial      ┌───────────────┐                              │
│  │ 用户终端 │  ═══════════════► │ 大型机 (Unix) │                              │
│  │(Teletype)│      RS-232      │               │                              │
│  └─────────┘                   └───────────────┘                              │
│                              硬件实现: UART 芯片                               │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                                      ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Phase 2: 物理终端 + 视频终端 (1970s-1980s)                                   │
│  ┌─────────┐      Serial      ┌───────────────┐     ┌─────────────┐          │
│  │ 视频终端 │  ═══════════════► │   Line        │────►│   Shell     │          │
│  │ (VT100)  │                  │  Discipline   │     │  (用户态)    │          │
│  └─────────┘                  │  (n_tty)      │     └─────────────┘          │
│                               └───────────────┘                              │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                                      ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Phase 3: 虚拟终端 VT (1990s-现在)                                            │
│  ┌──────────┐                ┌───────────────┐     ┌─────────────┐           │
│  │ 键盘+显卡 │ ─────────────► │ Virtual Term. │────►│   Shell     │           │
│  │(本地物理) │                │  (/dev/ttyN)  │     │             │           │
│  └──────────┘                └───────────────┘     └─────────────┘           │
│                               绕过 X11，直接使用 frame buffer                        │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                                      ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Phase 4: 伪终端 PTY (现代图形界面时代)                                        │
│  ┌─────────────┐             ┌───────────────┐     ┌─────────────┐           │
│  │ Terminal    │             │  PTY Master   │     │  PTY Slave  │           │
│  │ Emulator    │◄═══════════►│  (如 pts/0)   │◄────│  (/dev/pts/N)│           │
│  │(alacritty)  │             │               │     │             │           │
│  └─────────────┘             └───────────────┘     │  Shell/vim  │           │
│                                                    └─────────────┘           │
│  终端模拟器在用户态实现，PTY 在内核中实现，完全兼容 TTY 接口                      │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

(这个是真的吗?)

Phase 2 和 phase 3 的区别是什么?

一个是键盘接受中断，然后到 tty 机制中去，然后写入到 frame buffer 中去

一个是 serial 接受中断，然后还是写入 serial 中去

TODO 这里的 backtrace 都可以看看

ghostty -> zsh -> tmux

这是有多个 tty 和 pts ，那么特殊符号是被谁劫持的?

pty 太神奇了

来连接 pty 的方法:

# 这时候你立刻在另一个终端执行：
screen /dev/pts/12 115200
# 或者
minicom -D /dev/pts/12

思考一下在 bmc 界面中，使用 aspeed 显卡，然后使用 vim 的结果是什么

也就是清屏的操作现在是在驱动来实现了，可以分别找一下，在 alacritty 和驱动中实现这个的证据

有趣的观察，标准输入输出在 systemd 中切换了

systemd 中程序

total 0
dr-x------ 2 root root  0 Jun  3 15:41 .
dr-xr-xr-x 9 root root  0 Jun  3 15:41 ..
lr-x------ 1 root root 64 Jun  3 15:41 0 -> /dev/null
lrwx------ 1 root root 64 Jun  3 15:41 1 -> 'socket:[37045]'
lrwx------ 1 root root 64 Jun  3 15:41 2 -> 'socket:[37045]'
lrwx------ 1 root root 64 Jun  3 15:41 7 -> 'socket:[25320]'

普通模式运行:

lrwx------ - martins3  4 Jun 12:18  0 -> /dev/pts/17
lrwx------ - martins3  4 Jun 12:18  1 -> /dev/pts/17
lrwx------ - martins3  4 Jun 12:18  2 -> /dev/pts/17
lrwx------ - martins3  4 Jun 12:18  7 -> socket:[11477421]

我是没想到，原来 /dev/pts 也有文件系统的定义

fs/devpts/inode.c

static struct file_system_type devpts_fs_type = {
	.name		= "devpts",
	.mount		= devpts_mount,
	.kill_sb	= devpts_kill_sb,
	.fs_flags	= FS_USERNS_MOUNT,
};

mesg 工具

https://www.man7.org/linux/man-pages/man1/mesg.1.html

mesg 用来控制其他用户能否向你的终端写入消息，例如通过 write 或 talk。手册说明 (https://www.man7.org/linux/man-pages/man1/mesg.1.html)

命令作用 ━━━━━━━━ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ mesg 查看当前状态：is y 或 is n ──────── ──────────────────────────── mesg y 允许接收消息 ──────── ──────────────────────────── mesg n 禁止接收消息

它的实现是修改终端设备文件的组写权限；通常对应 /dev/pts/N。因此，它控制的是终端写入权限，不是聊天软件或桌面通知开关。自 util-linux 2.41 起，只修改 group 权限。DESCRIPTION (https://www.man7.org/linux/man-pages/man1/mesg.1.html#DESCRIPTION)

两个容易忽略的细节：

• 操作对象是标准错误输出 stderr 所关联的终端。 • 退出码 0 表示允许，1 表示禁止，>1 才表示出错；没有关联终端时返回 2，默认不打印警告，可用 mesg -v 查看。手册说明 (https://www.man7.org/linux/man-pages/man1/mesg.1.html)

write 配合使用

write -h

Usage:
 write [options] <user> [<ttyname>]

Send a message to another user.

Options:
 -h, --help     display this help
 -V, --version  display version

For more details see write(1).

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