我最近开始学习操作系统和 Linux 内核。我对终端很感兴趣,所以我从那里开始,但是,我很快就遇到了一个问题。我写了一个稍长的问题,因为我想让你确切地看到问题可能出现在我的理解中的位置,并确切地知道我不清楚的地方。提前谢谢 :)
我已阅读以下文章和问答:
然而,我无法理解终端(tty)线路规则的确切逻辑位置,因为我发现第一篇文章和Stéphane Chazelas的回答之间存在不一致(正如我天真的理解的那样)。
TTY 揭秘首先使用下面的图片:
它表示 TTY 驱动程序通过 表示tty_io.c
,而默认线路规程通过 表示n_tty.c
。进程(如 bash)与 TTY 驱动程序(tty_io.c
)通信。实际上,在实践中,使用代表整个设备(UART 驱动程序 + 线路规程 + TTY 驱动程序)的文件。UART 驱动程序是某种“串行”类驱动程序,它一方面与物理线路(和进一步的终端)通信,另一方面与线路规程通信。
下一张来自《TTY 揭秘》的图片是:
一切都一样,只是现在我们有了模拟器和虚拟终端。唯一的区别是不再使用 UART 驱动程序,而是使用“控制台”驱动程序。
最后一张图显示了伪终端的情况。在这种情况下,我们有一个主端和一个从端。终端仿真器被“推入”用户空间。此外,我们有两个文件,其中仿真器与主文件交互(/dev/ptmx
),而进程(shell)与从文件交互(/dev/pts/..
)。在这种情况下,使用 pty 驱动程序,我想说,从逻辑上讲,与前面的情况一样,它位于图中写有“PTY 主端”的位置。
一切都对我有用 (或者至少我认为是这样),然后我偶然看到了Stéphane Chazelas的回答:
很多智能都存在于 tty 线路规则中。线路规则是一个软件模块(驻留在驱动程序中,在内核中),它被推到串行/pty 设备之上,位于该设备和线路/电线之间(pty 的主端)。
根据图片,我们有一个通过内核中的驱动程序表示的串行/控制台/pty“设备”(第一张是 UART 驱动程序,第二张是模拟器,第三张是“主端”),然后是线路规程(作为驱动程序的一部分,位于其上方)。但是,图片上的下一个组件是 TTY 驱动程序(tty_io.c
),而不是 Stéphane Chazelas 所写的线路/电线……也许 Stéphane 说“串行/pty 设备”时想到的是 TTY 驱动程序,但这对我来说没有意义,因为那样的话我们就会得到,例如。UART (serial) driver <-> line discipline <-> TTY driver/UART (serial) driver
此外,在图片上,TTY 驱动程序不会对它们进行区分,它只是tty_io.c
我很困惑。我遗漏了什么?tty 线路规则“逻辑上”到底位于哪里?
因此实际上第一种情况是完整设置,后两种情况虚拟化了第一种情况的部分内容。
对于后两种情况,可以将 UART 视为事物的中心,但当它被虚拟化时,它就会消失并且被排除在图表之外。
在第二种情况下,硬件终端在终端仿真器中虚拟化,硬件 vga 和键盘充当真实终端的视频和键盘。如果 UART 被表示出来,它将位于线路规程和终端仿真器之间。
在第三种情况下,视频和键盘也被虚拟化,由伪终端驱动程序和用户级软件(xterm、screen 等)虚拟化,与第二种情况下内核控制台驱动程序虚拟化的相同。如果 UART 被表示出来,它实际上位于线路规程和 PTY 主控端之间。
如果您增加第一张图中的细节,您实际上会发现终端内的第一个设备是另一个 UART,如果您进一步增加它,您会发现每个 UART 在其与物理线路之间都有一个线路驱动器。因此,当硬件虚拟化时,首先消失的是(uart<->线路驱动器<->物理线路<->线路驱动器<->uart)连接。线路驱动器甚至可能包括两个调制解调器,线路是电话线。
深入挖掘一下,你会发现很多硬件终端都是用 6502 CPU 实现的。任何比这更深层次的内容都属于https://retrocomputing.stackexchange.com/
我认为 Stéphane Chazelas 的回答没有任何问题。它只是使用片面的视角,只关注本地 uart 和用户进程之间的内容,而不是整个路径。从这个角度来看,UART 和串行线之间几乎没有区别,它们都在同一个黑盒子里。
此外,在传统终端上,终端中不会有太多串行驱动程序,因为它没有运行 unix,而是一个运行单片程序的嵌入式系统,根本没有单独的软件驱动程序。虽然您可能有两个 UART,但没有两个串行驱动程序。
将其称为“串行/pty 设备”是正确的...因为 pty 正在模拟/虚拟化硬件串行部分。请记住,当您对其进行虚拟化时,两个 UART 之间的所有内容(包括 uart)都会消失。