Linux：终端(terminal)与终端管理器(agetty)

终端的设备文件

打开/dev目录可以发现其中有许多字符设备文件，例如对于我的RedHat操作系统，拥有tty0到tty59，它们是操作系统提供的终端设备。对于tty1-tty12使用ctrl+alt+F*可以进行快捷切换，下面的命令可以进行通用切换。

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sudo chvt 13

/dev/pts是伪终端设备目录，伪终端(Pseudo-Terminal Slave, PTS)是虚拟终端的一种，用于提供通过软件模拟的终端设备。/dev/pts中的字符设备文件对应打开的伪终端会话（例如，当你通过SSH登录或在GUI界面右击选择Open Terminal创建终端(GNOME Terminal)时，系统会自动创建一个伪终端设备）。

使用ps -el命令，可以查看进程运行在哪个终端上，如下所示。

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# GUI界面创建终端(GNOME Terminal)查询 
[zhangchen@EDA ~]$ ps -el
F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
***
4 R     0   2606   1957  1  80   0 - 92017 ?      tty1     00:00:08 X
0 D  1000   5802      1  4  80   0 - 187419 flush_ ?       00:00:00 gnome-terminal
0 S  1000   5815   5802  0  80   0 - 29251 do_wai pts/0    00:00:00 bash
***

GUI界面运行在tty1终端上（默认行为），而在GUI界面创建终端(GNOME Terminal)并运行Bash时，系统自动创建了伪终端设备pts/0。

终端的切换

当切换到tty2-tty6时，会发现图1所示的CLI界面提示登录；但切换到tty6以上时，却只有如图2所示的空白界面。

图1 CLI界面

图2 空白界面

这是因为切换到tty2-tty6时，系统自动在相应终端创建了一个agetty进程用于管理终端登录，如下所示。这是在切换后自动进行的，也就是说如果不进行切换，则不会创建agetty进程。

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# 当使用ctrl+alt+F2切换后，回到GUI界面创建终端(GNOME Terminal)查询
[zhangchen@EDA ~]$ ps -el
F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
***
4 R     0   2606   1957  1  80   0 - 89542 ?      tty1     00:00:12 X
0 D  1000   5802      1  1  80   0 - 189988 flush_ ?       00:00:01 gnome-terminal
0 S  1000   5815   5802  0  80   0 - 29251 do_wai pts/0    00:00:00 bash
4 S     0   6069      1  0  80   0 - 27551 n_tty_ tty2     00:00:00 agetty
***

但对于tty6以上，则不会自动创建agetty进程需要人为创建，需要使用下面的命令进行人为出那个键，此时再切换到tty7，则会有和图1一样的登录界面。

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# 创建tty7的agetty进程
[zhangchen@EDA ~]$ sudo systemctl start [email protected]

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# 创建tty7的agetty进程后再查询
[zhangchen@EDA ~]$ ps -el
F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
***
4 S     0   2606   1957  1  80   0 - 89542 ep_pol tty1     00:00:18 X
0 R  1000   5802      1  1  80   0 - 190042 -     ?        00:00:03 gnome-terminal
0 S  1000   5815   5802  0  80   0 - 29251 do_wai pts/0    00:00:00 bash
4 S     0   6069      1  0  80   0 - 27551 n_tty_ tty2     00:00:00 agetty
4 S     0   6491      1  0  80   0 - 27551 n_tty_ tty7     00:00:00 agetty
***

下面的命令用于杀死某个终端的agetty进程，这会导致所有用户创建的进程都被杀死。

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# 杀死tty7的agetty进程
[zhangchen@EDA ~]$ sudo systemctl stop [email protected]

使用下面的命令管理agetty进程在Linux启动时相应终端的自动创建。

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# 允许启动时agetty进程在tty7自动创建
[zhangchen@EDA ~]$ sudo systemctl enable [email protected] # 
# 取消启动时agetty进程在tty7自动创建
[zhangchen@EDA ~]$ sudo systemctl disable [email protected]
# 查询启动时agetty进程在tty7自动创建
[zhangchen@EDA ~]$ systemctl is-enabled [email protected]

使用下面的命令可以查询某个终端上的agetty进程的情况，可以从其中的active看出，此时agetty进程正在运行。

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# 查询tty2上的agetty进程的情况
[zhangchen@EDA ~]$ systemctl status [email protected]
● [email protected] - Getty on tty2
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/[email protected]; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Sun 2024-09-22 18:12:50 CST; 6min ago
     Docs: man:agetty(8)
           man:systemd-getty-generator(8)
           http://0pointer.de/blog/projects/serial-console.html
 Main PID: 6069 (agetty)
   CGroup: /system.slice/system-getty.slice/[email protected]
           └─6069 /sbin/agetty --noclear tty2 linux

当在某个终端上成功登录后，此时再查询其agetty进程的情况，会有些许不同，可以看出agetty进程被login进程替换了(PID不变)，如下所示。

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# 在tty2登录成功后，再查询tty2上的agetty进程的情况
[zhangchen@EDA ~]$ systemctl status [email protected]
● [email protected] - Getty on tty2
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/[email protected]; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Sun 2024-09-22 18:12:50 CST; 7min ago
     Docs: man:agetty(8)
           man:systemd-getty-generator(8)
           http://0pointer.de/blog/projects/serial-console.html
 Main PID: 6069 (login)
   CGroup: /system.slice/system-getty.slice/[email protected]
           ‣ 6069 login -- zhangchen

此时bash运行在tty2上，它的父进程是被进程替换后的login，如下所示。

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# 在tty2登录成功后，再查询
[zhangchen@EDA ~]$ ps -el
F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
***
4 S     0   2606   1957  2  80   0 - 89542 ep_pol tty1     00:00:31 X
0 D  1000   5802      1  0  80   0 - 190042 flush_ ?       00:00:06 gnome-terminal
0 S  1000   5815   5802  0  80   0 - 29251 do_wai pts/0    00:00:00 bash
4 S     0   6069      1  0  80   0 - 34137 do_wai ?        00:00:00 login
4 S  1000   6960   6069  0  80   0 - 29293 n_tty_ tty2     00:00:00 bash
***

下面的命令可以查询所有正在运行的agetty进程（即使已成功登录，仍然能查询到）。

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[zhangchen@EDA ~]$ systemctl list-units --type=service | grep getty
[email protected]                 loaded active running Getty on tty2

顺带一提，如果某个终端正常退出登录(exit)后，agetty进程在该终端又会重新出现，但此时PID就是不同的了，如下所示。

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# 在tty2退出登录后，再查询tty2上的agetty进程的情况
[zhangchen@EDA ~]$ systemctl status [email protected]
● [email protected] - Getty on tty2
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/[email protected]; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Sun 2024-09-22 18:29:46 CST; 23s ago
     Docs: man:agetty(8)
           man:systemd-getty-generator(8)
           http://0pointer.de/blog/projects/serial-console.html
 Main PID: 8212 (agetty)
   CGroup: /system.slice/system-getty.slice/[email protected]
           └─8212 /sbin/agetty --noclear tty2 linux

如果已经在tty2成功登陆再执行下面的命令，则会导致该终端由用户登录后创建的进程都被杀死（如果是tty2-tty6，再次切换到它时系统又会自动在相应终端创建了一个agetty进程，否则如图2所示）。

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# 杀死tty2的agetty进程
[zhangchen@EDA ~]$ sudo systemctl stop [email protected]

在终端中使用startx命令，会创建一个新的GUI界面（不论是在CLI还是GUI界面创建的终端)。

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# 创建GUI子进程
[zhangchen@EDA ~]$ startx

如果使用下面的命令在tty1创建一个agetty进程，会导致原本的GUI界面被杀死。

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# 创建tty1的agetty进程
[zhangchen@EDA ~]$ sudo systemctl start [email protected]