Хотя обычно, как было сказано, ввод/вывод программы связаны со стандартными потоками, в оболочке существуют специальные средства для перенаправления ввода/вывода.
5.5.1 Операторы >, < и >>
Для обозначения перенаправления используются символы "> ", "< " и ">> ". Чаще всего используется перенаправление вывода команды в файл. Вот соответствующий пример:
$ ls -l > /home/jim/dir.txt
По этой команде в файле /home/jim/dir.txt будет сохранен перечень файлов и подкаталогов того каталога, который был текущим на момент выполнения команды ls ; при этом если указанного файла не существовало, то он будет создан; если он существовал, то будет перезаписан; если же вы хотите, чтобы вывод команды был дописан в конец существующего файла, то надо вместо символа > использовать >> . При этом наличие пробелов до или после символов > или >> несущественно и служит только для удобства пользователя.
Вы можете направить вывод не только в файл, но и на вход другой команды или на устройство (например, принтер). Так, для подсчета числа слов в файле /home/jim/report.txt можно использовать следующую команду:
$ cat /home/jim/report.txt > wc -w
а для вывода файла на печать — команду:
$ cat /home/jim/report.txt > lpr
Как видите, оператор > служит для перенаправления выходного потока. По отношению к входному потоку аналогичную функцию выполняет оператор < . Приведенный выше пример команды для подсчета числа слов в определенном файле можно переписать следующим образом (обратите внимание на отсутствие команды cat ):
$ wc -w < /home/jim/report.txt
Этот вариант перенаправления часто используется в различных скриптах, применительно к тем командам, которые обычно воспринимают ввод (или ожидают ввода) с клавиатуры. В скрипте же, автоматизирующем какие-то рутинные операции, можно дать команде необходимую информацию из файла, в который заранее записано то, что нужно ввести для выполнения этой команды.
В силу того, что символы < , > и >> действуют на стандартные потоки, их можно использовать не только тем привычным образом, как это делается обычно, но и несколько по-другому. Так, следующие команды эквивалентны:
$ cat > file
$ cat>file
$ >file cat
$ > file cat
Однако сам по себе (без какой-либо команды, для которой определены стандартные потоки) символ перенаправления не может использоваться, так что нельзя, например, введя в командной строке
$ file1 > file2
получить копию какого-то файла. Но это не уменьшает значения данного механизма, ведь стандартные потоки определены для любой команды. При этом перенаправить можно не только стандартный ввод и вывод, но и другие потоки. Для этого надо указать перед символом перенаправления номер перенаправляемого потока. Стандартный ввод stdin имеет номер 0, стандартный вывод stdout — номер 1, стандартный поток сообщений об ошибках stderr — номер 2. То есть полный формат команды перенаправления имеет вид (напомним, что пробелы возле > не обязательны):
command N > M
где N и M — номера стандартных потоков (0,1,2) или имена файлов. Употребление в некоторых случаях символов < , > и>> без указания номера канала или имени файла возможно только потому, что вместо отсутствующего номера по умолчанию подставляется 1, т. е. стандартный вывод. Так, оператор > без указания номера интерпретируется как 1 > .
Кроме простого перенаправления стандартных потоков существует еще возможность не просто перенаправить поток в тот или иной канал, а сделать копию содержимого стандартного потока. Для этого служит специальный символ & , который ставится перед номером канала, на который перенаправляется поток:
command N > &M
Такая команда означает, что выход канала с номером N направляется как на стандартный вывод, так и дублируется в канал с номером M . Например, для того, чтобы сообщения об ошибках дублировались на стандартный вывод, надо дать команду 2>&1, в то время как 1>&2 дублирует stdout в stderr. Такая возможность особенно полезна при перенаправлении вывода в файл, так как мы тогда одновременно и видим сообщения на экране, и сохраняем их в файле.
5.5.2 Оператор |
Особым вариантом перенаправления вывода является организация программного канала (иногда называет трубопроводом или конвейером). Для этого две или несколько команд, таких, что вывод предыдущей служит вводом для следующей, соединяются (или разделяются, если вам это больше нравится) символом вертикальной черты — "|". При этом стандартный выходной поток команды, расположенной слева от символа | , направляется на стандартный ввод программы, расположенной справа от символа | . Например:
$ cat myfile | grep Linux | wc -l
Эта строка означает, что вывод команды cat , т. е. текст из файла myfile, будет направлен на вход команды grep , которая выделит только строки, содержащие слово "Linux". Вывод команды grep будет, в свою очередь, направлен на вход команды wc -l , которая подсчитает число таких строк.
Программные каналы используются для того, чтобы скомбинировать несколько маленьких программ, каждая из которых выполняет только определенные преобразования над своим входным потоком, для создания обобщенной команды, результатом которой будет какое-то более сложное преобразование.
Надо отметить, что оболочка одновременно вызывает на выполнение все команды, включенные в конвейер, запуская для каждой из команд отдельный экземпляр оболочки, так что как только первая программа начинает что-либо выдавать в свой выходной поток, следующая команда начинает его обрабатывать. Точно так же каждая следующая команда выполняет свою операцию, ожидая данных от предыдущей команды и выдавая свои результаты на вход последующей. Если вы хотите, чтобы какая-то команда полностью завершилась до начала выполнения последующей, вы можете использовать в одной строке как символ конвейера | , так и точку с запятой ; . Перед каждой точкой с запятой оболочка будет останавливаться и ожидать, пока завершится выполнение всех предыдущих команд, включенных в конвейер.
Статус выхода (логическое значение, возвращаемое после завершения работы программы) из канала совпадает со статусом выхода, возвращаемым последней командой конвейера. Перед первой командой конвейера можно поставить символ "!", тогда статус выхода из конвейера будет логическим отрицанием статуса выхода из последней команды. Оболочка ожидает завершения всех команд конвейера, прежде чем установить возвращаемое значение.
5.5.3 Фильтры
Последний из приведенных выше примеров (с командой grep ) можно использовать для иллюстрации еще одного важного понятия, а именно, программы-фильтра. Фильтры — это команды (или программы), которые воспринимают входной поток данных, производят над ним некоторые преобразования и выдают результат на стандартный вывод (откуда его можно перенаправить куда-то еще по желанию пользователя). К числу команд-фильтров относятся уже упоминавшиеся выше команды cat, more, less, wc, cmp, diff , а также следующие команды.
Таблица 5.1. Команды-фильтры
|
Команда |
Краткое описание |
|
grep , fgrep , egrep |
Ищут во входном файле или данных со стандартного ввода строки, содержащие указанный шаблон, и выдают их на стандартный вывод |
|
Заменяет во входном потоке все встречающиеся символы, перечисленные в заданном перечне, на соответствующие символы из второго заданного перечня |
|
|
comm |
Сравнивает два файла по строкам и выдает на стандартный вывод 3 колонки: в одной — строки, которые встречаются только в 1 файле, во второй — строки, которые встречаются только во 2-ом файле: и в третьей — строки, имеющиеся в обоих файлах |
|
Форматирует для печати текстовый файл или содержимое стандартного ввода |
|
|
sed |
Строковый редактор, использующийся для выполнения некоторых преобразований над входным потоком данных (берется из файла или со стандартного ввода) |
Особым фильтром является команда tee , которая "раздваивает" входной поток, с одной стороны направляя его на стандартный вывод, а с другой — в файл (имя которого вы должны задать). Легко видеть, что по своему действию команда tee аналогична оператору перенаправления 1>&file .
Возможности фильтров можно существенно расширить за счет использования регулярных выражений, позволяющих организовать, например, поиск по различным, зачастую очень сложным, шаблонам.
О перенаправлении и фильтрах можно было бы говорить очень много. Но этот материал имеется в большинстве книг по UNIX и Linux, например у Петерсена [П1.4] и Келли-Бутла [П1.8] . Поэтому ограничимся сказанным, и перейдем к рассмотрению так называемой среды или окружения, создаваемого оболочкой.
В. Костромин (kos at rus-linux dot net) - 5.5. Перенаправление ввода/вывода, каналы и фильтрыВы уже знакомы с двумя методами работы с тем, что выводят сценарии командной строки:
- Отображение выводимых данных на экране.
- Перенаправление вывода в файл.
Стандартные дескрипторы файлов
Всё в Linux - это файлы, в том числе - ввод и вывод. Операционная система идентифицирует файлы с использованием дескрипторов.Каждому процессу позволено иметь до девяти открытых дескрипторов файлов. Оболочка bash резервирует первые три дескриптора с идентификаторами 0, 1 и 2. Вот что они означают.
- 0 , STDIN - стандартный поток ввода.
- 1 , STDOUT - стандартный поток вывода.
- 2 , STDERR - стандартный поток ошибок.
Вам нужно как следует разобраться в стандартных потоках. Их можно сравнить с фундаментом, на котором строится взаимодействие скриптов с внешним миром. Рассмотрим подробности о них.
STDIN
STDIN - это стандартный поток ввода оболочки. Для терминала стандартный ввод - это клавиатура. Когда в сценариях используют символ перенаправления ввода - < , Linux заменяет дескриптор файла стандартного ввода на тот, который указан в команде. Система читает файл и обрабатывает данные так, будто они введены с клавиатуры.Многие команды bash принимают ввод из STDIN , если в командной строке не указан файл, из которого надо брать данные. Например, это справедливо для команды cat .
Когда вы вводите команду cat в командной строке, не задавая параметров, она принимает ввод из STDIN . После того, как вы вводите очередную строку, cat просто выводит её на экран.
STDOUT
STDOUT - стандартный поток вывода оболочки. По умолчанию это - экран. Большинство bash-команд выводят данные в STDOUT , что приводит к их появлению в консоли. Данные можно перенаправить в файл, присоединяя их к его содержимому, для этого служит команда >> .Итак, у нас есть некий файл с данными, к которому мы можем добавить другие данные с помощью этой команды:
Pwd >> myfile
То, что выведет pwd , будет добавлено к файлу myfile , при этом уже имеющиеся в нём данные никуда не денутся.
Перенаправление вывода команды в файл
Пока всё хорошо, но что если попытаться выполнить что-то вроде показанного ниже, обратившись к несуществующему файлу xfile , задумывая всё это для того, чтобы в файл myfile попало сообщение об ошибке.
Ls –l xfile > myfile
После выполнения этой команды мы увидим сообщения об ошибках на экране.
Попытка обращения к несуществующему файлу
При попытке обращения к несуществующему файлу генерируется ошибка, но оболочка не перенаправила сообщения об ошибках в файл, выведя их на экран. Но мы-то хотели, чтобы сообщения об ошибках попали в файл. Что делать? Ответ прост - воспользоваться третьим стандартным дескриптором.
STDERR
STDERR представляет собой стандартный поток ошибок оболочки. По умолчанию этот дескриптор указывает на то же самое, на что указывает STDOUT , именно поэтому при возникновении ошибки мы видим сообщение на экране.Итак, предположим, что надо перенаправить сообщения об ошибках, скажем, в лог-файл, или куда-нибудь ещё, вместо того, чтобы выводить их на экран.
▍Перенаправление потока ошибок
Как вы уже знаете, дескриптор файла STDERR - 2. Мы можем перенаправить ошибки, разместив этот дескриптор перед командой перенаправления:Ls -l xfile 2>myfile
cat ./myfile
Сообщение об ошибке теперь попадёт в файл myfile .
Перенаправление сообщения об ошибке в файл
▍Перенаправление потоков ошибок и вывода
При написании сценариев командной строки может возникнуть ситуация, когда нужно организовать и перенаправление сообщений об ошибках, и перенаправление стандартного вывода. Для того, чтобы этого добиться, нужно использовать команды перенаправления для соответствующих дескрипторов с указанием файлов, куда должны попадать ошибки и стандартный вывод:Ls –l myfile xfile anotherfile 2> errorcontent 1> correctcontent
Перенаправление ошибок и стандартного вывода
Оболочка перенаправит то, что команда ls обычно отправляет в STDOUT , в файл correctcontent благодаря конструкции 1> . Сообщения об ошибках, которые попали бы в STDERR , оказываются в файле errorcontent из-за команды перенаправления 2> .
Если надо, и STDERR , и STDOUT можно перенаправить в один и тот же файл, воспользовавшись командой &> :
Перенаправление STDERR и STDOUT в один и тот же файл
После выполнения команды то, что предназначено для STDERR и STDOUT , оказывается в файле content .
Перенаправление вывода в скриптах
Существует два метода перенаправления вывода в сценариях командной строки:- Временное перенаправление, или перенаправление вывода одной строки.
- Постоянное перенаправление, или перенаправление всего вывода в скрипте либо в какой-то его части.
▍Временное перенаправление вывода
В скрипте можно перенаправить вывод отдельной строки в STDERR . Для того, чтобы это сделать, достаточно использовать команду перенаправления, указав дескриптор STDERR , при этом перед номером дескриптора надо поставить символ амперсанда (&): #!/bin/bash
echo "This is an error" >&2
echo "This is normal output"
Если запустить скрипт, обе строки попадут на экран, так как, как вы уже знаете, по умолчанию ошибки выводятся туда же, куда и обычные данные.
Временное перенаправление
Запустим скрипт так, чтобы вывод STDERR попадал в файл.
./myscript 2> myfile
Как видно, теперь обычный вывод делается в консоль, а сообщения об ошибках попадают в файл.
Сообщения об ошибках записываются в файл
▍Постоянное перенаправление вывода
Если в скрипте нужно перенаправлять много выводимых на экран данных, добавлять соответствующую команду к каждому вызову echo неудобно. Вместо этого можно задать перенаправление вывода в определённый дескриптор на время выполнения скрипта, воспользовавшись командой exec: #!/bin/bash
exec 1>outfile
echo "This is a test of redirecting all output"
echo "from a shell script to another file."
echo "without having to redirect every line"
Запустим скрипт.
Перенаправление всего вывода в файл
Если просмотреть файл, указанный в команде перенаправления вывода, окажется, что всё, что выводилось командами echo , попало в этот файл.
Команду exec можно использовать не только в начале скрипта, но и в других местах:
#!/bin/bash
exec 2>myerror
echo "This is the start of the script"
echo "now redirecting all output to another location"
exec 1>myfile
echo "This should go to the myfile file"
echo "and this should go to the myerror file" >&2
Вот что получится после запуска скрипта и просмотра файлов, в которые мы перенаправляли вывод.
Перенаправление вывода в разные файлы
Сначала команда exec задаёт перенаправление вывода из STDERR в файл myerror . Затем вывод нескольких команд echo отправляется в STDOUT и выводится на экран. После этого команда exec задаёт отправку того, что попадает в STDOUT , в файл myfile , и, наконец, мы пользуемся командой перенаправления в STDERR в команде echo , что приводит к записи соответствующей строки в файл myerror.
Освоив это, вы сможете перенаправлять вывод туда, куда нужно. Теперь поговорим о перенаправлении ввода.
Перенаправление ввода в скриптах
Для перенаправления ввода можно воспользоваться той же методикой, которую мы применяли для перенаправления вывода. Например, команда exec позволяет сделать источником данных для STDIN какой-нибудь файл:Exec 0< myfile
Эта команда указывает оболочке на то, что источником вводимых данных должен стать файл myfile , а не обычный STDIN . Посмотрим на перенаправление ввода в действии:
#!/bin/bash
exec 0< testfile
count=1
while read line
do
echo "Line #$count: $line"
count=$(($count + 1))
done
Вот что появится на экране после запуска скрипта.
Перенаправление ввода
В одном из предыдущих материалов вы узнали о том, как использовать команду read для чтения данных, вводимых пользователем с клавиатуры. Если перенаправить ввод, сделав источником данных файл, то команда read , при попытке прочитать данные из STDIN , будет читать их из файла, а не с клавиатуры.
Некоторые администраторы Linux используют этот подход для чтения и последующей обработки лог-файлов.
Создание собственного перенаправления вывода
Перенаправляя ввод и вывод в сценариях, вы не ограничены тремя стандартными дескрипторами файлов. Как уже говорилось, можно иметь до девяти открытых дескрипторов. Остальные шесть, с номерами от 3 до 8, можно использовать для перенаправления ввода или вывода. Любой из них можно назначить файлу и использовать в коде скрипта.Назначить дескриптор для вывода данных можно, используя команду exec:
#!/bin/bash
exec 3>myfile
echo "This should display on the screen"
echo "and this should be stored in the file" >&3
echo "And this should be back on the screen"
После запуска скрипта часть вывода попадёт на экран, часть - в файл с дескриптором 3 .
Перенаправление вывода, используя собственный дескриптор
Создание дескрипторов файлов для ввода данных
Перенаправить ввод в скрипте можно точно так же, как и вывод. Сохраните STDIN в другом дескрипторе, прежде чем перенаправлять ввод данных.После окончания чтения файла можно восстановить STDIN и пользоваться им как обычно:
#!/bin/bash
exec 6<&0
exec 0< myfile
count=1
while read line
do
echo "Line #$count: $line"
count=$(($count + 1))
done
exec 0<&6
read -p "Are you done now? " answer
case $answer in
y) echo "Goodbye";;
n) echo "Sorry, this is the end.";;
esac
Испытаем сценарий.
Перенаправление ввода
В этом примере дескриптор файла 6 использовался для хранения ссылки на STDIN . Затем было сделано перенаправление ввода, источником данных для STDIN стал файл. После этого входные данные для команды read поступали из перенаправленного STDIN , то есть из файла.
После чтения файла мы возвращаем STDIN в исходное состояние, перенаправляя его в дескриптор 6 . Теперь, для того, чтобы проверить, что всё работает правильно, скрипт задаёт пользователю вопрос, ожидает ввода с клавиатуры и обрабатывает то, что введено.
Закрытие дескрипторов файлов
Оболочка автоматически закрывает дескрипторы файлов после завершения работы скрипта. Однако, в некоторых случаях нужно закрывать дескрипторы вручную, до того, как скрипт закончит работу. Для того, чтобы закрыть дескриптор, его нужно перенаправить в &- . Выглядит это так: #!/bin/bash
exec 3> myfile
echo "This is a test line of data" >&3
exec 3>&-
echo "This won"t work" >&3
После исполнения скрипта мы получим сообщение об ошибке.
Попытка обращения к закрытому дескриптору файла
Всё дело в том, что мы попытались обратиться к несуществующему дескриптору.
Будьте внимательны, закрывая дескрипторы файлов в сценариях. Если вы отправляли данные в файл, потом закрыли дескриптор, потом - открыли снова, оболочка заменит существующий файл новым. То есть всё то, что было записано в этот файл ранее, будет утеряно.
Получение сведений об открытых дескрипторах
Для того, чтобы получить список всех открытых в Linux дескрипторов, можно воспользоваться командой lsof . Во многих дистрибутивах, вроде Fedora, утилита lsof находится в /usr/sbin . Эта команда весьма полезна, так как она выводит сведения о каждом дескрипторе, открытом в системе. Сюда входит и то, что открыли процессы, выполняемые в фоне, и то, что открыто пользователями, вошедшими в систему.У этой команды есть множество ключей, рассмотрим самые важные.
- -p Позволяет указать ID процесса.
- -d Позволяет указать номер дескриптора, о котором надо получить сведения.
Ключ -a используется для выполнения операции логического И над результатами, возвращёнными благодаря использованию двух других ключей:
Lsof -a -p $$ -d 0,1,2
Вывод сведений об открытых дескрипторах
Тип файлов, связанных с STDIN , STDOUT и STDERR - CHR (character mode, символьный режим). Так как все они указывают на терминал, имя файла соответствует имени устройства, назначенного терминалу. Все три стандартных файла доступны и для чтения, и для записи.
Посмотрим на вызов команды lsof из скрипта, в котором открыты, в дополнение к стандартным, другие дескрипторы:
#!/bin/bash
exec 3> myfile1
exec 6> myfile2
exec 7< myfile3
lsof -a -p $$ -d 0,1,2,3,6,7
Вот что получится, если этот скрипт запустить.
Просмотр дескрипторов файлов, открытых скриптом
Скрипт открыл два дескриптора для вывода (3 и 6) и один - для ввода (7). Тут же показаны и пути к файлам, использованных для настройки дескрипторов.
Подавление вывода
Иногда надо сделать так, чтобы команды в скрипте, который, например, может исполняться как фоновый процесс, ничего не выводили на экран. Для этого можно перенаправить вывод в /dev/null . Это - что-то вроде «чёрной дыры».Вот, например, как подавить вывод сообщений об ошибках:
Ls -al badfile anotherfile 2> /dev/null
Тот же подход используется, если, например, надо очистить файл, не удаляя его:
Cat /dev/null > myfile
Итоги
Сегодня вы узнали о том, как в сценариях командной строки работают ввод и вывод. Теперь вы умеете обращаться с дескрипторами файлов, создавать, просматривать и закрывать их, знаете о перенаправлении потоков ввода, вывода и ошибок. Всё это очень важно в деле разработки bash-скриптов.В следующий раз поговорим о сигналах Linux, о том, как обрабатывать их в сценариях, о запуске заданий по расписанию и о фоновых задачах.
Уважаемые читатели! В этом материале даны основы работы с потоками ввода, вывода и ошибок. Уверены, среди вас есть профессионалы, которые могут рассказать обо всём этом то, что приходит лишь с опытом. Если так - передаём слово вам.
Для того, чтобы записать данные в файл или прочитать их оттуда, процессу необходимо сначала открыть этот файл (при открытии на запись, возможно, придётся предварительно создать его). При этом процесс получает дескриптор (описатель) открытого файла - уникальное для этого процесса число, которое он и будет использовать во всех операциях записи. Первый открытый файл получит дескриптор, второй - 1 и так далее. Закончив работу с файлом, процесс закрывает его, при этом дескриптор освобождается и может быть использован повторно. Если процесс завершается, не закрыв файлы, за него это делает система. Строго говоря, только в операции открытия дескриптора указывается, какой именно файл будет использоваться. В качестве «файла» используются и обычные файлы, и файлы-дырки (чаще всего - терминалы), и каналы , описанные в разделе Pipeline..Конвейер. Дальнейшие операции - чтение, запись и закрытие, работают с дескриптором, как с потоком данных , а куда именно ведёт этот поток, неважно.
Каждый процесс Linux получает при старте три «файла», открытых для него системой. Первый из них (дескриптор) открыт на чтение , это стандартный ввод процесса. Именно со стандартным вводом работают все операции чтения, если в них не указан дескриптор файла. Второй (дескриптор 1) - открыт на запись, это стандартный вывод процесса. С ним работают все операции записи, если дескриптор файла не указан в них явно. Наконец, третий поток данных (дескриптор 2) предназначается для вывода диагностических сообщений, он называется стандартный вывод ошибок . Поскольку эти три дескриптора уже открыты к моменту запуска процесса, первый файл, открытый самим процессом, будет, скорее всего, иметь дескриптор 3 .
Дескриптор Описатель потока данных, открытого процессом. Дескрипторы нумеруются начиная с. При открытии нового потока данных его дескриптор получает наименьший из неиспользуемых в этот момент номеров. Три заранее открытых дескриптора: стандартный ввод (), стандартный вывод (1) и стандартный вывод ошибок (2) процессу выдаются при запуске.
Механизм копирования окружения , описанный в лекции , подразумевает, в числе прочего, копирование всех открытых дескрипторов родительского процесса дочернему. В результате, и родительский, и дочерний процесс имеют под одинаковыми дескрипторами одни и те же потоки данных. Когда запускается стартовый командный интерпретатор , все три заранее открытых дескриптора связаны у него с терминалом (точнее, с соответствующим файлом-дыркой типа tty): пользователь вводит команды с клавиатуры и видит сообщения на экране. Следовательно, любая команда, запускаемая из командной оболочки, будет выводить на тот же терминал, а любая команда, запущенная интерактивно (не в фоне) - вводить оттуда.
Стандартный вывод
Мефодий уже сталкивался с тем, что некоторые программы умеют выводить не только на терминал, но и в файл, например, info при указании параметрического ключа « -o » с именем файла выведет текст руководства в файл, вместо того, чтобы отображать его на мониторе. Даже если разработчиками программы не предусмотрен такой ключ, Мефодию известен и другой способ сохранить вывод программы в файле вместо того, чтобы выводить его на монитор: поставить знак « > » и указать после него имя файла. Таким образом Мефодий уже создавал короткие текстовые файлы (сценарии) при помощи утилиты cat (см. лекцию Доступ процессов к файлам и каталогам).
$ cat > textfile Это файл для примеров. ^D $ ls -l textfile -rw-r--r-- 1 methody methody 23 Ноя 15 16:06 textfile
Пример 2 . Перенаправление стандартного вывода в файл
От использования символа « > » возможности самой утилиты cat , конечно, не расширились. Более того, cat в этом примере не получила от командной оболочки никаких параметров: ни знака « > », ни последующего имени файла. В этом случае cat работала как обычно, не зная (и даже не интересуясь!), куда попадут выведенные данные: на экран монитора, в файл или куда-нибудь ещё. Вместо того, чтобы самой обеспечивать доставку вывода до конечного адресата (будь то человек или файл), cat отправляет все данные на стандартный вывод (сокращённо - stdout).
Подмена стандартного вывода - задача командной оболочки (shell). В данном примере shell создаёт пустой файл, имя которого указано после знака « > », и дескриптор этого файла передаётся программе cat под номером 1 (стандартный вывод ). Делается это очень просто. В лекции Доступ процессов к файлам и каталогам было рассказано о том, как запускаются команды из оболочки. В частности, после выполнения fork() появляется два одинаковых процесса, один из которых - дочерний - должен запустить вместо себя команду (выполнить exec()). Так вот, перед этим он закрывает стандартный вывод (дескриптор 1 освобождается) и открывает файл (с ним связывается первый свободный дескриптор, т. е. 1), а запускаемой команде ничего знать и не надо: её стандартный вывод уже подменён. Эта операция называется перенаправлением стандартного вывода. В том случае, если файл уже существует, shell запишет его заново, полностью уничтожив всё, что в нём содержалось до этого. Поэтому Мефодию, чтобы продолжить записывать данные в textfile , потребуется другая операция - « >> ».
$ cat >> textfile Пример 1. ^D $ cat textfile Это файл для примеров. Пример 1. $
Пример 3 . Недеструктивное перенаправление стандартного вывода
Мефодий получил именно тот результат, который ему требовался: добавил в конец уже существующего файла данные со стандартного вывода очередной команды.
Стандартный вывод Поток данных, открываемый системой для каждого процесса в момент его запуска, и предназначенный для данных, выводимых процессом.
Стандартный ввод
Аналогичным образом для передачи данных на вход программе может быть использован стандартный ввод (сокращённо - stdin). При работе с командной строкой стандартный ввод - это символы, вводимые пользователем с клавиатуры. Стандартный ввод можно перенаправить при помощи командной оболочки, подав на него данные из некоторого файла. Символ « < » служит для перенаправления содержимого файла на стандартный ввод программе. Например, если вызвать утилиту sort без параметра, она будет читать строки со стандартного ввода. Команда « sort < имя_файла » подаст на ввод sort данные из файла.
$ sort < textfile Пример 1. Это файл для примеров. $
Пример 4 . Перенаправление стандартного ввода из файла
Результат действия этой команды совершенно аналогичен команде sort textfile , разница в том, что когда используется « < », sort получает данные со стандартного ввода, ничего не зная о файле « textfile », откуда они поступают. Механизм работы shell в данном случае тот же, что и при перенаправлении вывода: shell читает данные из файла « textfile », запускает утилиту sort и передаёт ей на стандартный ввод содержимое файла.
Стоит помнить, что операция « > » деструктивна : она всегда создаёт файл нулевой длины. Поэтому для, допустим, сортировки данных в файле надо применять последовательно sort < файл > новый_файл и mv новый_файл файл . Команда вида команда < файл > тот_же_файл просто урежет его до нулевой длины!
Стандартный ввод Поток данных, открываемый системой для каждого процесса в момент его запуска, и предназначенный для ввода данных.
Стандартный вывод ошибок
В качестве первого примера и упражнения на перенаправление Мефодий решил записать руководство по cat в свой файл cat.info:
$ info cat > cat.info info: Запись ноды (coreutils.info.bz2)cat invocation... info: Завершено. $ head -1 cat.info File: coreutils.info, Node: cat invocation, Next: tac invocation, Up: Output of entire files $
Пример 5 . Стандартный вывод ошибок
Удивлённый Мефодий обнаружил, что вопреки его указанию отправляться в файл две строки, выведенные командой info , всё равно проникли на терминал. Очевидно, эти строки не попали на стандартный вывод потому, что не относятся непосредственно к руководству, которое должна вывести программа, они информируют пользователя о ходе выполнения работы: записи руководства в файл. Для такого рода диагностических сообщений , а также для сообщений об ошибках, возникших в ходе выполнения программы, в Linux предусмотрен стандартный вывод ошибок (сокращённо - stderr).
Стандартный вывод ошибок Поток данных, открываемый системой для каждого процесса в момент его запуска, и предназначенный для диагностических сообщений , выводимых процессом.
Использование стандартного вывода ошибок наряду со стандартным выводом позволяет отделить собственно результат работы программы от разнообразной сопровождающей информации, например, направив их в разные файлы. Стандартный вывод ошибок может быть перенаправлен так же, как и стандартный ввод/вывод, для этого используется комбинация символов « 2 ».
$ info cat > cat.info 2> cat.stderr $ cat cat.stderr info: Запись ноды (coreutils.info.bz2)cat invocation... info: Завершено. $
Пример 6 . Перенаправление стандартного вывода ошибок
В этот раз на терминал уже ничего не попало, стандартный вывод отправился в файл cat.info , стандартный вывод ошибок - в cat.stderr . Вместо « > » и « 2 » Мефодий мог бы написать « 1> » и « 2> ». Цифры в данном случае обозначают номера дескрипторов открываемых файлов. Если некая утилита ожидает получить открытый дескриптор с номером, допустим, 4 , то чтобы её запустить обязательно потребуется использовать сочетание « 4> ».
Иногда, однако, требуется объединить стандартный вывод и страндартный вывод ошибок в одном файле, а не разделять их. В командной оболочке bash для этого имеется специальная последовательность « 2>&1 ». Это означает «направить стандартный вывод ошибок туда же, куда и стандартный вывод»:
$ info cat > cat.info 2>&1 $ head -3 cat.info info: Запись ноды (coreutils.info.bz2)cat invocation... info: Завершено. File: coreutils.info, Node: cat invocation, Next: tac invocation, Up: Output of entire files $
Пример 7 . Объединение стандартного вывода и стандартного вывода ошибок
В этом примере важен порядок перенаправлений: в командной строке Мефодий сначала указал, куда перенаправить стандартный вывод (« > cat.info ») и только потом велел направить туда же стандартный вывод ошибок. Сделай он наоборот (« 2>&1 > cat.info »), результат получился бы неожиданный: в файл попал бы только стандартный вывод, а диагностические сообщения появились бы на терминале. Однако логика здесь железная: на момент выполнения операции « 2>&1 » стандартный вывод был связан с терминалом, значит, после её выполнения стандартный вывод ошибок тоже будет связан с терминалом. А последующее перенаправление стандартного вывода в файл, конечно, никак не отразится на стандартном выводе ошибок. Номер в конструкции « &номер » - это номер открытого дескриптора. Если бы упомянутая выше утилита, записывающая в четвёртый дескриптор, была написана на shell, в ней бы использовались перенаправления вида « >&4 ». Чтобы не набирать громоздкую конструкцию « > файл 2>&1 » в bash используются сокращения: « &> файл » или, что то же самое, « >& файл ».
Перенаправление в никуда
Иногда заведомо известно, что какие-то данные, выведенные программой, не понадобятся. Например, предупреждения со стандартного вывода ошибок. В этом случае можно перенаправить стандартный вывод ошибок в файл-дырку , специально предназначенный для уничтожения данных - /dev/null . Всё, что записывается в этот файл, просто будет выброшено и нигде не сохранится .
$ info cat > cat.info 2> /dev/null $
Пример 8 . Перенаправление в /dev/null
Точно таким же образом можно избавиться и от стандартного вывода, отправив его в /dev/null .
Встроенные возможности перенаправления в Linux предоставляют вам широкий набор инструментов, используемых упрощения для всех видов задач. Умение управлять различными потоками ввода-вывода в значительно увеличит производительность, как при разработке сложного программного обеспечения, так и при управлении файлами с помощью командной строки.
Потоки ввода-вывода
Ввод и вывод в окружении Linux распределяется между тремя потоками:
- Стандартный ввод (standard input, stdin, поток номер 0)
- Стандартный вывод (standard output, stdout, номер 1)
- Стандартная ошибка, или поток диагностики (standard error, stderr, номер 2)
При взаимодействии пользователя с терминалом стандартный ввод передается через клавиатуру пользователя. Стандартный вывод и стандартная ошибка отображаются на терминале пользователя в виде текста. Все эти три потока называются стандартными потоками.
Стандартный ввод
Стандартный входной поток обычно передаёт данные от пользователя к программе. Программы, которые предполагают стандартный ввод, обычно получают входные данные от устройства (например, клавиатуры). Стандартный ввод прекращается по достижении EOF (end-of-file, конец файла). EOF указывает на то, что больше данных для чтения нет.
Чтобы увидеть, как работает стандартный ввод, запустите программу cat. Название этого инструмента означает «concatenate» (связать или объединить что-либо). Обычно этот инструмент используется для объединения содержимого двух файлов. При запуске без аргументов cat открывает командную строку и принимает содержание стандартного ввода.
Теперь введите несколько цифр:
1
2
3
ctrl-d
Вводя цифру и нажимая enter, вы отправляете стандартный ввод запущенной программе cat, которая принимает эти данные. В свою очередь, программа cat отображает полученный ввод в стандартном выводе.
Пользователь может задать EOF, нажав ctrl-d, после чего программа cat остановится.
Стандартный вывод
Стандартный вывод записывает данные, сгенерированные программой. Если стандартный выходной поток не был перенаправлен, он выведет текст в терминал. Попробуйте запустить следующую команду для примера:
echo Sent to the terminal through standard output
Команда echo без дополнительных опций отображает на экране все аргументы, переданные ей в командной строке.
Теперь запустите echo без аргументов:
Команда вернёт пустую строку.
Стандартная ошибка
Этот стандартный поток записывает ошибки, создаваемые программой, которая вышла из строя. Как и стандартный вывод, этот поток отправляет данные в терминал.
Рассмотрим пример потока ошибок команды ls. Команда ls отображает содержимое каталогов.
Без аргументов эта команда возвращает содержимое текущего каталога. Если указать в качестве аргумента ls имя каталога, команда вернёт его содержимое.
Поскольку каталога % не существует, команда вернёт стандартную ошибку:
ls: cannot access %: No such file or directory
Перенаправление потоков
Linux предоставляет специальные команды для перенаправления каждого потока. Эти команды записывают стандартный вывод в файл. Если вывод перенаправлен в несуществующий файл, команда создаст новый файл с таким именем и сохранит в него перенаправленный вывод.
Команды с одной угловой скобкой переписывают существующий контент целевого файла:
- > — стандартный вывод
- < — стандартный ввод
- 2> — стандартная ошибка
Команды с двойными угловыми скобками не переписывают содержимое целевого файла:
- >> — стандартный вывод
- << — стандартный ввод
- 2>> — стандартная ошибка
Рассмотрим следующий пример:
cat > write_to_me.txt
a
b
c
ctrl-d
В данном примере команда cat используется для записи выходных данных в файл.
Просмотрите содержимое write_to_me.txt:
cat write_to_me.txt
Команда должна вернуть:
Снова перенаправьте cat в файл write_to_me.txt и введите три цифры.
cat > write_to_me.txt
1
2
3
ctrl-d
Теперь проверьте содержимое файла.
cat write_to_me.txt
Команда должна вернуть:
Как видите, файл содержит только последние выходные данные, поскольку в команде, перенаправляющей выход, использовалась одна угловая скобка.
Теперь попробуйте запустить ту же команду с двумя угловыми скобками:
cat >> write_to_me.txt
a
b
c
ctrl-d
Откройте write_to_me.txt:
1
2
3
a
b
c
Команды с двойными угловыми скобками не перезаписывают существующий контент, а дополняют его.
Конвейеры
Конвейеры (pipes) перенаправляют потоки вывода одной команды на вход другой. При этом данные, передаваемые второй программе, не отображаются в терминале. На экране данные появятся только после обработки второй программой.
Конвейеры в Linux представлены вертикальной чертой.
Например:
Такая команда передаст вывод ls (содержимое текущего каталога) программе less, которая отображает передаваемые ей данные построчно. Как правило, ls выводит содержимое каталогов подряд, не разбивая на строки. Если перенаправить вывод ls в less, то последняя команда разделит вывод на строки.
Как видите, конвейер может перенаправить вывод одной команды на вход другой, в отличие от > и >>, которые перенаправляют данные только в файлы.
Фильтры
Фильтры – это команды, которые могут изменить перенаправление и вывод конвейера.
Примечание : Фильтры также являются стандартными командами Linux, которые можно использовать и без конвейера.
- find – выполняет поиск файла по имени.
- grep – выполняет поиск текста по заданному шаблону.
- tee – перенаправляет стандартный ввод в стандартный вывод и один или несколько файлов.
- tr – поиск и замена строк.
- wc – подсчёт символов, строк и слов.
Примеры перенаправления ввода-вывода
Теперь, когда вы ознакомились с основными понятиями и механизмами перенаправления, рассмотрим несколько базовых примеров их использования.
команда > файл
Такой шаблон перенаправляет стандартный вывод команды в файл.
ls ~ > root_dir_contents.txt
Эта команда передает содержимое root каталога системы в качестве стандартного вывода и записывает вывод в файл root_dir_contents. Это удалит все предыдущее содержимое в файле, так как в команде использована одна угловая скобка.
команда > /dev/null
/dev/null – это специальный файл (так называемое «пустое устройство»), который используется для подавления стандартного потока вывода или диагностики, чтобы избежать нежелательного вывода в консоль. Все данные, попадающие в /dev/null, сбрасываются. Перенаправление в /dev/null обычно используется в сценариях оболочки.
ls > /dev/null
Такая команда сбрасывает стандартный выходной поток, возвращаемый командой ls, передав его в /dev/null.
команда 2 > файл
Этот шаблон перенаправляет стандартный поток ошибок команды в файл, перезаписывая его текущее содержимое.
mkdir "" 2> mkdir_log.txt
Эта команда перенаправит ошибку, вызванную неверным именем каталога, и запишет её в log.txt. Обратите внимание: ошибка по-прежнему отображается в терминале.
команда >> файл
Этот шаблон перенаправляет стандартный выход команды в файл, не переписывая текущего содержимого файла.
echo Written to a new file > data.txt
echo Appended to an existing file"s contents >> data.txt
Эта пара команд сначала перенаправляет вводимый пользователем текст в новый файл, а затем вставляет его в существующий файл, не переписывая его содержимого.
команда 2>>файл
Этот шаблон перенаправляет стандартный поток ошибок команды в файл, не перезаписывая существующего содержимого файла. Он подходит для создания логов ошибок программы или сервиса, поскольку содержимое лога не будет постоянно обновляться.
find "" 2> stderr_log.txt
wc "" 2>> stderr_log.txt
Приведенная выше команда перенаправляет сообщение об ошибке, вызванное неверным аргументом find, в файл stderr_log.txt, а затем добавляет в него сообщение об ошибке, вызванной недействительным аргументом wc.
команда | команда
Этот шаблон перенаправляет стандартный выход первой команды на стандартный вход второй команды.
find /var lib | grep deb
Эта команда ищет в каталоге /var и его подкаталогах имена файлов и расширения deb и возвращает пути к файлам, выделяя шаблон поиска красным цветом.
команда | tee файл
Такой шаблон перенаправляет стандартный вывод команды в файл и переписывает его содержимое, а затем отображает перенаправленный выход в терминале. Если указанного файла не существует, он создает новый файл.
В данном шаблоне команда tee, как правило, используется для просмотра вывода программы и одновременного сохранения его в файл.
wc /etc/magic | tee magic_count.txt
Такая команда передаёт количество символов, строк и слов в файле magic (Linux использует его для определения типов файлов) команде tee, которая отправляет эти данные в терминал и в файл magic_count.txt.
команда | команда | команда >> файл
Этот шаблон перенаправляет стандартный вывод первой команды и фильтрует ее через следующие две команды, а затем добавляет окончательный результат в файл.
ls ~ | grep *tar | tr e E >> ls_log.txt
Такая команда отправляет вывод ls для каталога root команде grep. В свою очередь, grep ищет в полученных данных файлы tar. После этого результат grep передаётся команде tr, которая заменит все символы е символом Е. Полученный результат будет добавлен в файл ls_log.txt (если такого файла не существует, команда создаст его автоматически).
Заключение
Функции перенаправления ввода-вывода в Linux сначала кажутся слишком сложными. Однако работа с перенаправлением – один из важнейших навыков системного администратора.
Чтобы узнать больше о какой-либо команде, используйте:
man command | less
Например:
Такая команда вернёт полный список команд для tee.
Tags:- Перевод
Если вы уже освоились с основами терминала, возможно, вы уже готовы к тому, чтобы комбинировать изученные команды. Иногда выполнения команд оболочки по одной вполне достаточно для решения некоей задачи, но в некоторых случаях вводить команду за командой слишком утомительно и нерационально. В подобной ситуации нам пригодятся некоторые особые символы, вроде угловых скобок.
Для оболочки, интерпретатора команд Linux, эти дополнительные символы - не пустая трата места на экране. Они - мощные команды, которые могут связывать воедино различные фрагменты информации, разделять то, что было до этого цельным, и делать ещё много всего. Одна из самых простых, и, в то же время, мощных и широко используемых возможностей оболочки - это перенаправление стандартных потоков ввода/вывода.
Три стандартных потока ввода/вывода
Для того, чтобы понять то, о чём мы будем тут говорить, важно знать, откуда берутся данные, которые можно перенаправлять, и куда они идут. В Linux существует три стандартных потока ввода/вывода данных.Первый - это стандартный поток ввода (standard input). В системе это - поток №0 (так как в компьютерах счёт обычно начинается с нуля). Номера потоков ещё называют дескрипторами. Этот поток представляет собой некую информацию, передаваемую в терминал, в частности - инструкции, переданные в оболочку для выполнения. Обычно данные в этот поток попадают в ходе ввода их пользователем с клавиатуры.
Второй поток - это стандартный поток вывода (standard output), ему присвоен номер 1. Это поток данных, которые оболочка выводит после выполнения каких-то действий. Обычно эти данные попадают в то же окно терминала, где была введена команда, вызвавшая их появление.
И, наконец, третий поток - это стандартный поток ошибок (standard error), он имеет дескриптор 2. Этот поток похож на стандартный поток вывода, так как обычно то, что в него попадает, оказывается на экране терминала. Однако, он, по своей сути, отличается от стандартного вывода, как результат, этими потоками, при желании, можно управлять раздельно. Это полезно, например, в следующей ситуации. Есть команда, которая обрабатывает большой объём данных, выполняя сложную и подверженную ошибкам операцию. Нужно, чтобы полезные данные, которые генерирует эта команда, не смешивались с сообщениями об ошибках. Реализуется это благодаря раздельному перенаправлению потоков вывода и ошибок.
Как вы, вероятно, уже догадались, перенаправление ввода/вывода означает работу с вышеописанными потоками и перенаправление данных туда, куда нужно программисту. Делается это с использованием символов > и < в различных комбинациях, применение которых зависит от того, куда, в итоге, должны попасть перенаправляемые данные.
Перенаправление стандартного потока вывода
Предположим, вы хотите создать файл, в который будут записаны текущие дата и время. Дело упрощает то, что имеется команда, удачно названная date , которая возвращает то, что нам нужно. Обычно команды выводят данные в стандартный поток вывода. Для того, чтобы эти данные оказались в файле, нужно добавить символ > после команды, перед именем целевого файла. До и после > надо поставить пробел.При использовании перенаправления любой файл, указанный после > будет перезаписан. Если в файле нет ничего ценного и его содержимое можно потерять, в нашей конструкции допустимо использовать уже существующий файл. Обычно же лучше использовать в подобном случае имя файла, которого пока не существует. Этот файл будет создан после выполнения команды. Назовём его date.txt . Расширение файла после точки обычно особой роли не играет, но расширения помогают поддерживать порядок. Итак, вот наша команда:
$ date > date.txt
Нельзя сказать, что сама по себе эта команда невероятно полезна, однако, основываясь на ней, мы уже можем сделать что-то более интересное. Скажем, вы хотите узнать, как меняются маршруты вашего трафика, идущего через интернет к некоей конечной точке, ежедневно записывая соответствующие данные. В решении этой задачи поможет команда traceroute , которая сообщает подробности о маршруте трафика между нашим компьютером и конечной точкой, задаваемой при вызове команды в виде URL. Данные включают в себя сведения обо всех маршрутизаторах, через которые проходит трафик.
Так как файл с датой у нас уже есть, будет вполне оправдано просто присоединить к этому файлу данные, полученные от traceroute . Для того, чтобы это сделать, надо использовать два символа > , поставленные один за другим. В результате новая команда, перенаправляющая вывод в файл, но не перезаписывающая его, а добавляющая новые данные после старых, будет выглядеть так:
$ traceroute google.com >> date.txt
Теперь нам осталось лишь изменить имя файла на что-нибудь более осмысленное, используя команду mv , которой, в качестве первого аргумента, передаётся исходное имя файла, а в качестве второго - новое:
$ mv date.txt trace1.txt
Перенаправление стандартного потока ввода
Используя знак < вместо > мы можем перенаправить стандартный ввод, заменив его содержимым файла.Предположим, имеется два файла: list1.txt и list2.txt , каждый из которых содержит неотсортированный список строк. В каждом из списков имеются уникальные для него элементы, но некоторые из элементов список совпадают. Мы можем найти строки, которые имеются и в первом, и во втором списках, применив команду comm , но прежде чем её использовать, списки надо отсортировать.
Существует команда sort , которая возвращает отсортированный список в терминал, не сохраняя отсортированные данные в файл, из которого они были взяты. Можно отправить отсортированную версию каждого списка в новый файл, используя команду > , а затем воспользоваться командой comm . Однако, такой подход потребует как минимум двух команд, хотя то же самое можно сделать в одной строке, не создавая при этом ненужных файлов.
Итак, мы можем воспользоваться командой < для перенаправления отсортированной версии каждого файла команде comm . Вот что у нас получилось:
$ comm <(sort list1.txt) <(sort list2.txt)
Круглые скобки тут имеют тот же смысл, что и в математике. Оболочка сначала обрабатывает команды в скобках, а затем всё остальное. В нашем примере сначала производится сортировка строк из файлов, а потом то, что получилось, передаётся команде comm , которая затем выводит результат сравнения списков.
Перенаправление стандартного потока ошибок
И, наконец, поговорим о перенаправлении стандартного потока ошибок. Это может понадобиться, например, для создания лог-файлов с ошибками или объединения в одном файле сообщений об ошибках и возвращённых некоей командой данных.Например, что если надо провести поиск во всей системе сведений о беспроводных интерфейсах, которые доступны пользователям, у которых нет прав суперпользователя? Для того, чтобы это сделать, можно воспользоваться мощной командой find .
Обычно, когда обычный пользователь запускает команду find по всей системе, она выводит в терминал и полезные данные и ошибки. При этом, последних обычно больше, чем первых, что усложняет нахождение в выводе команды того, что нужно. Решить эту проблему довольно просто: достаточно перенаправить стандартный поток ошибок в файл, используя команду 2> (напомним, 2 - это дескриптор стандартного потока ошибок). В результате на экран попадёт только то, что команда отправляет в стандартный вывод:
$ find / -name wireless 2> denied.txt
Как быть, если нужно сохранить результаты работы команды в отдельный файл, не смешивая эти данные со сведениями об ошибках? Так как потоки можно перенаправлять независимо друг от друга, в конец нашей конструкции можно добавить команду перенаправления стандартного потока вывода в файл:
$ find / -name wireless 2> denied.txt > found.txt
Обратите внимание на то, что первая угловая скобка идёт с номером - 2> , а вторая без него. Это так из-за того, что стандартный вывод имеет дескриптор 1, и команда > подразумевает перенаправление стандартного вывода, если номер дескриптора не указан.
И, наконец, если нужно, чтобы всё, что выведет команда, попало в один файл, можно перенаправить оба потока в одно и то же место, воспользовавшись командой &> :
$ find / -name wireless &> results.txt
Итоги
Тут мы разобрали лишь основы механизма перенаправления потоков в интерпретаторе командной строки Linux, однако даже то немногое, что вы сегодня узнали, даёт вам практически неограниченные возможности. И, кстати, как и всё остальное, что касается работы в терминале, освоение перенаправления потоков требует практики. Поэтому рекомендуем вам приступить к собственным экспериментам с > и < .Уважаемые читатели! Знаете ли вы интересные примеры использования перенаправления потоков в Linux, которые помогут новичкам лучше освоиться с этим приёмом работы в терминале?
