Linux API. Исчерпывающее руководство

Ключевая особенность псевдотерминалов заключается в том, что вторичное устройство выглядит как стандартный терминал. К нему можно применять любые операции, поддерживаемые терминальным устройством. Некоторые из данных операций не имеют смысла в контексте псевдотерминала (например, установка скорости последовательного порта или четности), но это нормально, поскольку вторичное устройство их просто игнорирует.

Как программы используют псевдотерминалы

На рис. 60.2 показан стандартный способ применения псевдотерминала двумя программами (псевдотерминалы часто обозначаются с помощью сокращения pty; мы будем применять его в различных диаграммах и именах функций, приводимых в этой главе). Стандартные ввод, вывод и поток stderr программы, ориентированной на работу с терминалом, подключаются ко вторичному псевдотерминалу, который в данном случае является еще и управляющим. На другом конце соединения находится драйвер терминала; он выступает в качестве промежуточного звена для пользователя, поставляя программе ввод и считывая ее вывод.

Обычно драйвер терминала одновременно считывает и записывает данные в другой канал ввода/вывода. Он действует как реле, передавая информацию в обоих направлениях между псевдотерминалом и другой программой. Для этого ему нужно следить за вводом одновременно с двух направлений. Здесь обычно используются мультиплексирование ввода/вывода (вызова select() или poll()) или два отдельных процесса/потока, которые передают данные в разных направлениях.

Приложение, работающее с псевдотерминалом, обычно выполняет следующие шаги.

1. Драйвер открывает первичное устройство псевдотерминала.

2. Драйвер делает вызов fork() для создания дочернего процесса, совершающего действия, описанные ниже.

• Делает вызов setsid(), чтобы начать сессию, в которой он является лидером (см. раздел 34.3). Этот шаг также приводит к потере дочерним процессом управляющего терминала.

• Открывает вторичное устройство псевдотерминала, подключенное к первичному. Поскольку дочерний процесс является лидером сессии и не имеет управляющего терминала, данную роль для него начинает выполнять вторичное устройство псевдотерминала.

• Использует вызов dup() (или аналогичный), чтобы продублировать дескриптор вторичного устройства в качестве стандартного ввода, вывода и stderr.

• Вызывает exec() в целях запустить программу, ориентированную на работу с терминалом, которая будет подключена ко вторичному устройству псевдотерминала.

Рис. 60.2.Две программы, общающиеся через псевдотерминал

На данном этапе обе стороны могут взаимодействовать друг с другом с помощью псевдотерминала. Вся информация, записанная драйвером в первичное устройство, появляется в виде ввода во вторичном устройстве, к которому подключена программа, ориентированная на работу с терминалом. А все, что записывает данная программа во вторичное устройство, становится доступным для чтения драйвером из первичного устройства. Дальнейшие подробности о вводе/выводе в псевдотерминале мы рассмотрим в разделе 60.5.

Псевдотерминалы можно также применять для соединения произвольных процессов (которые не обязательно являются родительским и дочерним). Для этого лишь нужно, чтобы процесс, открывающий первичное устройство, передал другому процессу имя соответствующего вторичного устройства. Здесь можно воспользоваться файлом или каким-нибудь механизмом межпроцессного взаимодействия (если вызвать fork() так, как было описано выше, то потомок автоматически унаследует от родителя информацию, достаточную для определения имени вторичного устройства).

До настоящего момента наше обсуждение псевдотерминалов носило абстрактный характер. На рис. 60.3 показан конкретный пример: использование псевдотерминала приложением ssh, которое дает возможность пользователю создавать безопасную сессию на удаленном компьютере, подключенном к сети (эта диаграмма по сути объединяет содержимое рис. 60.1 и 60.2). Роль драйвера в удаленной системе играет SSH-сервер, подключенный к первичному устройству псевдотерминала (sshd), а в качестве программы, ориентированной на работу с терминалом и подключенной ко вторичному устройству, применяется командная оболочка. SSH-сервер задействует сокет, чтобы связать между собой псевдотерминал и SSH-клиент. Выполнив все действия, необходимые для входа в систему, сервер и клиент начинают передавать символы между пользовательским терминалом на локальном компьютере и удаленной командной оболочкой.