1、综述
伪终端对于一个应用程序而言，看上去像一个终端，但事实上伪终端并不是一个真正的终端。从内核角度看，伪终端看起来像一个双向管道，而事实上Solaris的伪终端就是用STREAMS构建的。伪终端总是成对地使用的，就好像是个管道的两端。一端的设备称为"主设备"(master)，另一端的设备称为"从设备"(slave)，每一对伪终端设备，例如/dev/ptys0和/dev/ttys0，就好像是通过一个管道连在一起，其"从设备"一端与普通的终端设备没有什么区别，而"主设备"一端则跟管道文件相似。
伪终端的用途：
（1）构造网络登录服务器，例如telnetd和rlogind服务器。
（2）script程序，将终端会话的所有输入和输出信息复制到一个文件中，自己置于终端和登录shell的一个新调用之间。
（3）expect程序，伪终端可以在非交互模式中驱动交互程序的运行
（4）运行协同进程
（5）观看长时间运行程序的输出
2、打开伪终端设备
各种平台打开伪终端设备的方法有所不同，posix_openpt用来打开一个可用的伪终端主设备，该函数可移植的。伪终端从设备可被使用之前，必须设置它的权限，调用grantpt函数设置权限，使得应用程序可以访问它。unlockpt函数批准读伪终端从设备的访问，从而允许应用程序打开该设备。ptsname函数找到从伪终端设备的路径名。函数原型如下：
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>int posix_openpt(int oflag); //成功返回下一个可以用的PTY主设备的文件描述符，出错返回-1int grantpt(int fildes); //更改从PTY设备的权限int unlockpt(int fildes) //允许从PTY设备被打开char *ptsname(int fildes); //成功返回指向PTY从设备名的指针，出错返回NULL写个程序调用以上函数获取一个可用的PTY主设备描述符，然后获取该主设备的从伪终端的路径名。程序如下：
1 #define _XOPEN_SOURCE 2 #include3 #include 4 #include 5 #include 6 7 int main() 8 { 9 int masterfd,slavefd;10 char *slavedevice;11 if((masterfd = posix_openpt(O_RDWR|O_NOCTTY)) == -1)12 {13 perror("posix_openpt() error");14 exit(-1);15 }16 if(grantpt(masterfd) == -1)17 {18 perror("grantpt() error");19 exit(-1);20 }21 if(unlockpt(masterfd) == -1)22 {23 perror("unlockpt() error");24 exit(-1);25 }26 if((slavedevice=ptsname(masterfd)) == NULL)27 {28 perror("ptsname() error");29 exit(-1);30 }31 printf("slave device is: %s\n", slavedevice);32 exit(0);33 }
程序执行结果如下：
打开一个终端，输入tty 这个命令来查看当前所使用的终端名。参考自
介绍另外两个函数ptym_open和ptys_open，前者用于打开下一个可用的PTY主设备，后者打开相应的从设备。这两个函数需要自己实现，函数声明如下所示：
int ptym_open(char *pts_name,int pts_namesz);
int pyts_open(char *pts_name);
3、基于STREAMS的伪终端
基于STREAMS的PTY主克隆设备是/dev/ptmx。打开该设备，其克隆open例程自动决定第一个未被使用的PTY主设备，并打开这个设备。ptym_open和ptys_open实现如下所示：
1 #define _XOPEN_SOURCE 2 #include3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 9 int ptym_open(char *pts_name,int pts_namesz)10 {11 char *ptr;12 int fdm;13 strncpy(pts_name,"/dev/ptmx",pts_namesz);14 pts_name[pts_namesz-1] = '\0';15 if((fdm = open(pts_name,O_RDWR)) < 0)16 return -1;17 if(grantpt(fdm) < 0)18 {19 close(fdm);20 return -2;21 }22 if(unlockpt(fdm) < 0)23 {24 close(fdm);25 return -3;26 }27 if((ptr = ptsname(fdm)) == NULL)28 {29 close(fdm);30 return -4;31 }32 strncpy(pts_name,ptr,pts_namesz);33 pts_name[pts_namesz-1] = '\0';34 return (fdm);35 }36 int ptys_open(char *pts_name)37 {38 int fds,setup;39 if((fds = open(pts_name,O_RDWR)) < 0)40 return -5;41 return fds;42 }43 int main()44 {45 int fdm,fds;46 char slave_name[20];47 fdm = ptym_open(slave_name,sizeof(slave_name));48 if(fdm<0)49 {50 perror("ptym_open() error");51 exit(-1);52 }53 printf("open master device successfully.\n");54 printf("slave device name is:%s\n",slave_name);55 fds = ptys_open(slave_name);56 if(fds < 0)57 {58 perror("ptys_open() error");59 exit(-1);60 }61 printf("open slave device successfully.\n");62 exit(0);63 }
测试结果如下：
4、基于BSD的伪终端
需要自己确定第一个可用的PTY主设备，主设备名为/dev/ptyAX(/dev/ptys0)，这里的A表示16个字母"pqrstuvwxyQPRST"中的一个，X则为16个16进制数字(0~f)之一，这样一共可以256个伪终端主设备。从/dev/ptyp0开始不断尝试，直到成功打开一个可用的PTY主设备或试完了所有设备。ptym_open和ptys_open实现如下所示：
1 #define _XOPEN_SOURCE 2 #include3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 #include 11 12 #ifndef _HAS_OPENPT 13 int posix_openpt(int oflag) 14 { 15 int fdm; 16 char *ptr1,*ptr2; 17 char ptm_name[16]; 18 19 strcpy(ptm_name,"/dev/ptyXY"); 20 for(ptr1="pqrstuvwxyzPQRST"; *ptr1 != 0; ptr1++) 21 { 22 ptm_name[8] = *ptr1; 23 for(ptr2="0123456789abcdef";*ptr2 != 0;ptr2++) 24 { 25 ptm_name[9] = *ptr2; 26 //try to open the master 27 if((fdm = open(ptm_name,oflag)) < 0) 28 { 29 if(errno == ENOENT) 30 return -1; 31 else 32 continue; 33 } 34 return fdm; 35 } 36 } 37 errno = EAGAIN; 38 return -1; 39 } 40 #endif 41 42 #ifndef _HAS_PTSNAME 43 char *ptsname(int fdm) 44 { 45 static char pts_name[16]; 46 char *ptm_name; 47 ptm_name = ttyname(fdm); 48 if(ptm_name == NULL) 49 return NULL; 50 strncpy(pts_name,ptm_name,sizeof(pts_name)); 51 pts_name[sizeof(pts_name)-1] = '\0'; 52 if(strncmp(pts_name,"/dev/pty",9) == 0) 53 pts_name[9] = 's'; 54 else 55 pts_name[5] = 't'; 56 return pts_name; 57 } 58 #endif 59 60 #ifndef _HAS_GRANTPT 61 int grantpt(int fdm) 62 { 63 struct group *grptr; 64 int gid; 65 char *pts_name; 66 67 pts_name = ptsname(fdm); 68 if((grptr = getgrnam("tty")) != NULL) 69 gid = grptr->gr_gid; 70 else 71 gid = -1; 72 if(chown(pts_name,getuid(),gid) < 0) 73 return -1; 74 return chmod(pts_name,S_IRUSR | S_IWUSR | S_IWGRP); 75 } 76 #endif 77 78 #ifndef _HAS_UNLOCKPT 79 int unlockput(int fdm) 80 { 81 return 0; 82 } 83 #endif 84 int ptym_open(char *pts_name,int pts_namesz) 85 { 86 char *ptr; 87 int fdm; 88 strncpy(pts_name,"/dev/ptyXX",pts_namesz); 89 pts_name[pts_namesz-1] = '\0'; 90 if((fdm = posix_openpt(O_RDWR)) < 0) 91 return -1; 92 if(grantpt(fdm) < 0) 93 { 94 close(fdm); 95 return -2; 96 } 97 if(unlockput(fdm) < 0) 98 { 99 close(fdm);100 return -3;101 }102 if((ptr = ptsname(fdm)) < 0)103 {104 close(fdm);105 return -4;106 }107 strncpy(pts_name,ptr,pts_namesz);108 pts_name[pts_namesz-1] = '\0';109 return fdm;110 }111 int ptys_open(char *pts_name)112 {113 int fds,setup;114 if((fds = open(pts_name,O_RDWR)) < 0)115 return -5;116 return fds;117 }
5、基于Linux的伪终端
Linux支持访问伪终端的BSD方法，也支持使用/dev/ptmx的克隆风格的伪终端接口。在Linux中PTY从设备以为组tty所拥有，ptym_open和ptys_open实现如下所示：
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 11 #define TIOCGPTN _IOR('T',0x30, unsigned int) /* Get Pty Number (of pty-mux device) */ 12 #define TIOCSPTLCK _IOW('T',0x31, int) /* Lock/unlock Pty */ 13 14 #ifndef _HAS_OPENPT 15 int posix_openpt(int oflag) 16 { 17 int fdm; 18 fdm = open("/dev/ptmx",oflag); 19 return fdm; 20 } 21 #endif 22 23 #ifndef _HAS_PTSNAME 24 char *ptsname(int fdm) 25 { 26 static char pts_name[16]; 27 int sminor; 28 if(ioctl(fdm,TIOCGPTN,&sminor) < 0) 29 return NULL; 30 snprintf(pts_name,sizeof(pts_name),"/dev/pts/%d",sminor); 31 return pts_name; 32 } 33 #endif 34 35 #ifndef _HAS_GRANTPT 36 int grantpt(int fdm) 37 { 38 char *pts_name; 39 pts_name = ptsname(fdm); 40 return chmod(pts_name,S_IRUSR | S_IWUSR | S_IWGRP); 41 } 42 #endif 43 44 #ifndef _HAS_UNLOCKPT 45 int unlockput(int fdm) 46 { 47 int lock = 0; 48 return (ioctl(fdm,TIOCSPTLCK,&lock)); 49 } 50 #endif 51 int ptym_open(char *pts_name,int pts_namesz) 52 { 53 char *ptr; 54 int fdm; 55 strncpy(pts_name,"/dev/ptmx",pts_namesz); 56 pts_name[pts_namesz-1] = '\0'; 57 if((fdm = posix_openpt(O_RDWR)) < 0) 58 return -1; 59 if(grantpt(fdm) < 0) 60 { 61 close(fdm); 62 return -2; 63 } 64 if(unlockput(fdm) < 0) 65 { 66 close(fdm); 67 return -3; 68 } 69 if((ptr = ptsname(fdm)) < 0) 70 { 71 close(fdm); 72 return -4; 73 } 74 strncpy(pts_name,ptr,pts_namesz); 75 pts_name[pts_namesz-1] = '\0'; 76 return fdm; 77 } 78 int ptys_open(char *pts_name) 79 { 80 int fds,setup; 81 if((fds = open(pts_name,O_RDWR)) < 0) 82 return -5; 83 return fds; 84 } 85 int main() 86 { 87 int fdm,fds; 88 char slave_name[20]; 89 fdm = ptym_open(slave_name,sizeof(slave_name)); 90 if(fdm<0) 91 { 92 perror("ptym_open() error"); 93 exit(-1); 94 } 95 printf("open master device successfully.\n"); 96 printf("slave device name is:%s\n",slave_name); 97 fds = ptys_open(slave_name); 98 if(fds < 0) 99 {100 perror("ptys_open() error");101 exit(-1);102 }103 printf("open slave device successfully.\n");104 exit(0);105 }
执行结果如下所示：
6、pty_fork函数
函数功能：用fork调用打开主设备和从设备，创建作为会话首进程的子进程并使其具有控制终端。函数声明如下：
#include <termios.h>
#include <sys/ioctl.h>pid_t ptt_fork(int *ptrfdm,char *slave_name,int slave_names,const struct termiosz *slave_termios,const struct winsize *slave_winsize);函数实现如下所示：
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 #include 11 #ifndef IIOCGWINSZ 12 #include 13 #endif 14 pid_t ptt_fork(int *ptrfdm,char *slave_name,int slave_namesz, 15 const struct termios *slave_termios, 16 const struct winsize *slave_winsize) 17 { 18 int fdm,fds; 19 pid_t pid; 20 char pts_name[20]; 21 22 if((fdm=ptym_open(pts_name,sizeof(pts_name))) < 0) 23 { 24 perror("ptym_open()error"); 25 exit(-1); 26 } 27 if(slave_name != NULL) 28 { 29 strncpy(slave_name,pts_name,slave_namesz); 30 slave_name[slave_namesz-1] = '\0'; 31 } 32 if((pid = fork()) < 0) 33 { 34 perror("fork() error"); 35 exit(-1); 36 } 37 else if(pid == 0) 38 { 39 if(setsid() < 0) 40 { 41 perror("setsid() error"); 42 exit(-1); 43 } 44 if((fds = ptys_open(pts_name)) < 0) 45 { 46 perror("ptys_open() error"); 47 exit(-1); 48 } 49 close(fdm); 50 #if defined (TIOCSCTTY) 51 if(ioctl(fds,TIOCSCTTY,(char *)0) < 0) 52 { 53 perror("TIOCSCTTY error"); 54 exit(-1); 55 } 56 #endif 57 if(slave_termios != NULL) 58 { 59 if(tcsetattr(fds,TCSANOW,slave_termios) < 0) 60 { 61 perror("tcsetattr error on slave pty"); 62 exit(-1); 63 } 64 } 65 if(slave_winsize != NULL) 66 { 67 if(ioctl(fds,TIOCSWINSZ,slave_winsize) < 0) 68 { 69 perror("TIOCSWINSZ error on slave pty"); 70 exit(-1); 71 } 72 } 73 74 if(dup2(fds,STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO) 75 { 76 perror("dups error to stdin"); 77 exit(-1); 78 } 79 if(dup2(fds,STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO) 80 { 81 perror("dups error to stdout"); 82 exit(-1); 83 } 84 if(dup2(fds,STDERR_FILENO) != STDERR_FILENO) 85 { 86 perror("dups error to stderr"); 87 exit(-1); 88 } 89 if(fds != STDIN_FILENO && fds != STDOUT_FILENO && fds != STDERR_FILENO) 90 close(fds); 91 return 0; 92 } 93 else 94 { 95 *ptrfdm = fdm; 96 return pid; 97 } 98 }