Архитектура терминального доступа

Алфавитно-цифровой терминал -- последовательное устройство и операционная система производит обмен данными с терминалом через последовательный интерфейс, называемый терминальной линией. терминальной линией в UNIX ассоциирован специальный файл символьного устройства /dev/ttyxx.

Терминальные драйверы выполняют ту же функцию, что и остальные драйверы: управление передачей данных от/на терминалы. Однако терминалы имеют одну особенность, связанную с тем, что они обеспечивают интерфейс пользователя с системой. Обеспечивая интерактивное использование системы UNIX, терминальные драйверы имеют свой внутренний интерфейс с модулями, интерпретирующими ввод и вывод строк. Модуль, отвечающий за такую обработку, называется дисциплиной линии (line discipline).

Существуют два режима терминального ввода/вывода:

1.Канонический режим. В этом режиме ввод с терминала обрабатывает­ся в виде законченных строк.

2.Неканонический режим, при котором ввод не интерпретируется.

В каноническом режиме интерпретаторы строк преобразуют неструктурированные последовательности данных, введенные с клавиатуры, в каноническую форму (то есть в форму, соответствующую тому, что поль­зователь имел в виду на самом деле) прежде, чем послать эти данные при­нимающему процессу. Например, программисты работают на клавиатуре терминала довольно быстро, но иногда допускают ошибки. На этот случай имеется клавиша стирания, и пользователь имеет возможность удалять часть введенной строки и вводить коррективы. Драйвер терминала получа­ет всю введенную последовательность, включая и символы стирания. В каноническом режиме модуль дисциплины линии буферизует информа­цию в строку (набор символов, заканчивающийся символом возврата ка­ретки) и стирает символы в буфере, прежде чем переслать исправленную последовательность считывающему процессу. В таком режиме, например, работает командный интерпретатор shell.

В режиме без обработки строковый интерфейс передает данные между

процессами и терминалом без каких-либо преобразований. Например,

текстовый редактор работает с драйвером в неканоническом режиме, благодаря чему любой символ, введенный пользователем интерпретируется

самим процессом.

В функции модуля дисциплины линии входят:

• строчный разбор введенных последовательностей.

• обработка символов стирания.

обработка символов удаления, отменяющих всех предыдущих символов.

• отображение символов, полученных терминалом

• расширение выходных данных, например, преобразование символов

табуляции последовательности пробелов.

Предоставление возможности не обрабатывать специальные символы, такие как символы стирания, удаления и возврата каретки.

Существует дополнительная возможность обработки данных, получаемых

И передаваемых устройству — отображение вводимых и выводимых символов

в символы, определенные таблицей отображения. Данную возможность поддерживает утилита mapchan.

Псевдотерминалы

Псевдотерминалы являются специальным устройством, эмулирующим стандартную терминальную линию. Псевдотерминалы напоминаю каналы как средство межпроцессного взаимодействия, позволяющее двум процессам обмениваться данными. Однако в отличие от каналов, псевдотерминалы обеспечивают дополнительную функциональность, специфичную для терминальных линий. Схематически архитектура псевдотерминала представлена на рисунке 5.11

Ярким примером использования псевдотерминалов является регистрация в системе по сети с использованием серверов удаленного доступа rlogin(1) или telnet(1), или использование графического эмулятора терминала xterm в системе X Window System. Когда пользователь регистрируется в системе подобным образом, псевдотерминал эмулирует обычную терминальную линию, поэтому пользователь не видит различия между удаленной и локальной работой с помощью терминала, подключенного по последова­тельной линии. Например, пользователь может установить различные режимы обработки и использовать соответствующие комбинации клавиш для генерации сигналов, как он это делает в случае обычного терминала.

Псевдотерминал по существу представляет собой два отдельных драйверв. Один из них выглядит как обычный терминальный драйвер и носит название подчиненного устройства (slave). Второй драйвер называется основным (master).

Поскольку подчиненное устройство имеет все характеристики терминала,

процесс может связать свои стандартные потоки ввода, вывода и вывода

ошибок с этим устройством. Однако в отличие от обычного терминала, в

случае которого запись процесса приводит к отображению данных на фи

зическомм устройстве, а ввод данных пользователем с клавиатуры может

быть получен чтением терминальной линии, все данные, записанные в

подчиненное устройство, передаются основному и наоборот — почти так,

как работает канал. Однако модуль дисциплины линии позволяет обеспе-

чить дополнительные возможности этого канала, которые могут потребо-

боваться некоторым приложениям, например, командному интерпретатору

shell.

В качестве иллюстрации использования псевдотерминала, рассмотрим схему работы в режиме командной строки пользователя, находящегося на некоторой удаленной системе в сети.

Польльзователь удаленной системы запускает программу удаленного доступа rlogin(l), которая формирует запрос и передает его по сети на требуемый компьютер. Там этот запрос доставляется серверу удаленного доступа rlogind(l), который (после надлежащей проверки) запускает программу iogin(l). При этом стандартные потоки ввода, вывода и вывода ошибок программы login(l) связываются не с терминальным файлом, как в случае входа в систему с помощью сервера getty(lM), а с подчиненным устройст­вом псевдотерминала. Основное же устройство оказывается связанным с сервером rhgind(l). Программа login(l) запрашивает имя пользователя и его пароль точно так же, как она это делает при входе через getty(lM). Более того, login(l) и "не представляет", что на самом деле работает с эмулятором терминала, а не с традиционной терминальной линией. Весь ввод login(l) поступает серверу rlogind(l) и затем передается по сети клиентской * rtogin(l) на удаленном компьютере. Далее работа ничем не отличается от работы локального пользователя, подключенного к системе с помощью обыкновенного терминала или консоли. Если имя пользователя и пароль были введены правильно, программа login(l) запустит требуемый интерпретатор (login shell), который также не заметит подмены. Действительно, по всем характеристикам терминал будет неотличим от традиционной последовательной линии, включая различные установки и генерацию сигналов при нажатии определенных клавиш клавиатуры. Следует , правда, оговориться, что поскольку псевдотерминал не является “полноценным” терминальным устройством, часть установок для него не имеет смысла (например, скорость передачи, четность и т. д.) и просто игнорируются.

На рисунке 5.12 приведена схема работы удаленного пользователя в системе с

использованием псевдотерминала.