【Linux C | 终端设备】Linux下 tty、ttyS*、ttyAMA*、console 的区别，以及系统输出重定向(附带代码)

news2024/9/24 20:46:43

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⏰发布时间⏰： 2024-09-11 15:08:27

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目录

  • 🎄一、概述
  • 🎄二、概念区别
    • ✨2.1 /dev/tty*
    • ✨2.2 /dev/ttyS*
    • ✨2.3 /dev/ttyAMA*
    • ✨2.4 /dev/console
    • ✨2.5 /dev/pts/*
  • 🎄三、系统输出重定向
    • ✨3.1 预备知识
    • ✨3.2 输出重定向代码实现
  • 🎄四、总结

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🎄一、概述

在 Linux 系统中，有几个常见的终端设备名称，如 tty*、ttyS* 、ttyAMA* 和 console。这些设备在系统中扮演着不同的角色，对于理解 Linux 系统的输入输出和用户交互至关重要。

几种设备的介绍：

  • 控制台终端(console)：指计算机的输出设备, 通常是printk信息输出的设备，对应到/dev/console 文件；
  • 控制终端(controlling terminal)：代表当前tty设备，对应到 /dev/tty文件；
  • 虚拟控制台终端：仿真了类型为Linux的一种终端(TERM=Linux)，并且有一些设备特殊文件与之相关联：/dev/tty0、/dev/tty1、/dev/tty2 等。其中/dev/tty0会指向当前所使用虚拟终端，类似于别名；
  • 串行端口终端(serial port terminal)：指使用计算机串行端口连接的终端设备，一般对应到/dev/ttySn文件。但在某些ARM架构处理器的系统中，则是对应到/dev/ttyAMAn文件；
  • 伪终端(pseudo terminal)：通常是通过ssh登陆的终端，对应到/dev/pts/*文件。

针对 tty 设备，可以在终端输入 tty 命令查看当前tty设备(终端)名称：

tty

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Linux系统中，还可使用下面命令，查看登录到本系统的所有 tty 设备：

who

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怎么理解 控制台 和 终端：
在监控系统中，一般有个监控室，这就类似于控制台；但有时使用手机也可以查看监控，这个手机就类似于终端。

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🎄二、概念区别

✨2.1 /dev/tty*

tty 的全称是TeleTYpe，原来指的是电传打字机，是通过串行线用打印机键盘通过阅读和发送信息的东西，后来这东西被键盘与显示器取代，所以现在叫终端比较合适。在 Linux 中，tty 设备通常代表一个物理或虚拟终端。它可以是一个本地终端连接到系统，也可以是一个通过网络连接的远程终端。终端是一种字符型设备，它有多种类型，通常使用 tty 来简称各种类型的终端设备。

  • /dev/tty：控制终端(controlling terminal)，会指向 当前tty设备。你在终端输入下面命令都会打印到当前终端窗口；

    echo "abc" > /dev/tty

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  • /dev/tty0：在 Linux 系统中，/dev/tty0 指向 当前虚拟控制台设备，通常与系统的图形终端或第一个文本终端相关联。你在一个虚拟终端(/dev/tty*)输入下面命令会直接打印到当前窗口，只有系统或超级用户root可以向 /dev/tty0 进行写操作：

    echo "abc" > /dev/tty0

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  • /dev/tty1 ~ /dey/tty63：在 Linux 系统中，通常代表独立的 虚拟控制台终端，/dev/tty1 表示第一个虚拟控制台终端，可以通过按下特定的组合键（如 Ctrl+Alt+F1、Ctrl+Alt+F2 等）来切换到这些终端。每个这样的终端都是一个独立的用户会话，可以由不同的用户登录和使用。
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✨2.2 /dev/ttyS*

ttyS*设备，全称TeleTYpe Serial，这些是 串行端口终端(Serial Port Terminal)设备。在过去，串口是连接外部设备（如调制解调器、打印机、终端等）的常见方式。

串行端口终端(Serial Port Terminal)是使用计算机串行端口连接的终端设备。计算机把每个串行端口都看作是一个字符设备。有段时间这些串行端口设备通常被称为终端设备，因为 那时它的最大用途就是用来连接终端。这些串行端口所对应的设备名称是/dev/tts/0(或/dev/ttyS0), /dev/tts/1(或/dev/ttyS1)等，设备号分别是(4,0), (4,1)等，分别对应于DOS系统下的COM1、COM2等。若要向一个端口发送数据，可以在命令行上把标准输出重定向到这些特殊文件名上即可。例如， 在命令行提示符下键入：echo test > /dev/ttyS1会把单词”test”发送到连接在ttyS1(COM2)端口的设备上。可接串口来实验。

✨2.3 /dev/ttyAMA*

ttyAMA0 是ARM特定的 串行端口设备 文件，表示某些ARM架构处理器（如Broadcom SoC中的UART接口）。会关联到ARM处理器的内置UART接口。/dev/ttyAMA0 是第一个ARM特定的UART设备，其他类似的设备可能有不同的名称

✨2.4 /dev/console

/dev/console是 Linux 系统的 控制台。在系统启动时显示内核消息和系统日志的主要设备。它通常是一个物理终端设备，直接连接到系统的硬件。

在系统出现严重问题时，控制台是获取关键信息的重要途径。即使系统的其他部分出现故障，控制台通常仍然可以访问，以便进行故障排除和恢复操作。

✨2.5 /dev/pts/*

/dev/pts/*通常代表 伪终端设备。伪终端在很多情况下用于模拟物理终端的行为，例如在网络连接中，当你使用 SSH 连接到远程服务器时，服务器端会为你的连接分配一个伪终端设备，通常命名为 /dev/pts/*（其中 * 是一个数字）。

作用：伪终端在实现远程登录、终端复用器（如 screen 和 tmux）等方面起着关键作用。它们允许在不同的进程之间进行终端输入输出的模拟和传递。

在使用 ssh 的终端，输入 tty 查看当前tty设备名称如下：
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🎄三、系统输出重定向

从上面可以得知，LInux系统的一些系统消息、系统日志都会 /dev/console 打印，在arm开发板中，通常可以以设置内核命令行参数的形式将 /dev/console 文件关联到串口中，这样有利于程序调试阶段从串口查看打印，命令行参数格式一般如下：

console=ttyAMA0,115200n8

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但是有些时候，我们希望在所登录的终端就可以查看系统消息、系统日志等输出打印，Linux 针对 tty 设备提供了 输出重定向 的功能，可以将 /dev/console 重定向(Redirecting) 到其他 tty 设备。下面就来看看怎么实现。

✨3.1 预备知识

  • ttyname
    首先，认识一个函数 ttyname，可以在Ubuntu输入man ttyname查看更多内容，这个函数返回一个指针，指向文件描述符fd上打开的终端设备的以空结尾的路径名，或者在错误时返回NULL(例如，如果fd没有连接到终端)。

  • TIOCCONS
    这是用于终端的 ioctl 函数的一个接口，可以Ubuntu输入man tty ioctl查看更多内容。
    TIOCCONS会将本来会到/dev/console或/dev/tty0的输出重定向到给定的终端。如果这是一个伪终端主服务器，将其发送到从服务器。
    如果输出已经被重定向，返回EBUSY，但是可以通过使用这个ioctl来停止重定向，fd指向/dev/console或/dev/tty0。
    在2.6.10版本之前的Linux中，只要没有重定向输出，任何人都可以这样做;从2.6.10版本开始，只有具有CAP_SYS_ADMIN功能的进程才能执行此操作。

✨3.2 输出重定向代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	int tty = -1;
	char *tty_name = NULL;
	
	if(argc < 2)
	{
		printf("miss argument\n");
		return 0;
	}

	/* 获取当前tty名称 */
	tty_name = ttyname(STDOUT_FILENO);
	printf("tty_name: %s\n", tty_name);
	
	if(!strcmp(argv[1], "on"))
	{
		/* 重定向console到当前tty */
		tty = open(tty_name, O_RDONLY | O_WRONLY);
		ioctl(tty, TIOCCONS);
		perror("ioctl TIOCCONS");
	}
	else if(!strcmp(argv[1], "off"))
	{
		/* 恢复console */
		tty = open("/dev/console", O_RDONLY | O_WRONLY);
		ioctl(tty, TIOCCONS);
		perror("ioctl TIOCCONS");
	}
	else
	{
		printf("error argument\n");
		return 0;
	}
	
	close(tty);
	return 0;
}

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🎄四、总结

👉本文介绍了Linux系统中，tty、ttyS*、ttyAMA*、console 的区别，以及系统输出重定向，最后给出了系统输出重定向的例子代码。

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参考：
在Linux中，ttyS0、ttyUSB0和ttyAMA0有什么区别？
Linun开发总结之串口日志重定向
Linux中tty、pty、pts的概念区别
Linux TTY基本概念之ttys*、tty*、ttyS*、console理解
Linux下的consolen(控制台)和terminal(终端)

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