第七章：重定向 · The Linux Command Line 中文版

這堂課，我們來介紹可能是命令行最酷的特性。它叫做 I/O 重定向。”I/O”代表輸入/輸出，通過這個工具，你可以重定向命令的輸入輸出，命令的輸入來自文件，而輸出也存到文件。也可以把多個命令連接起來組成一個強大的命令管道。為了炫耀這個工具，我們將敘述以下命令： > * cat －連接文件 > * sort －排序文本行 > * uniq －報道或省略重復行 > * grep －打印匹配行 > * wc －打印文件中換行符，字，和字節個數 > * head －輸出文件第一部分 > * tail - 輸出文件最后一部分 ## 標準輸入，輸出，和錯誤到目前為止，我們用到的許多程序都會產生某種輸出。這種輸出，經常由兩種類型組成。第一，程序運行結果；這是說，程序要完成的功能。第二，我們得到狀態和錯誤信息，這些告訴我們程序進展。如果我們觀察一個命令，像 ls，會看到它的運行結果和錯誤信息顯示在屏幕上。與 Unix 主題“任何東西都是一個文件”保持一致，程序，比方說 ls，實際上把他們的運行結果輸送到一個叫做標準輸出的特殊文件（經常用 stdout 表示），而它們的狀態信息則送到另一個叫做標準錯誤的文件（stderr）。默認情況下，標準輸出和標準錯誤都連接到屏幕，而不是保存到磁盤文件。除此之外，許多程序從一個叫做標準輸入（stdin）的設備得到輸入，默認情況下，標準輸入連接到鍵盤。 I/O 重定向允許我們可以更改輸出走向和輸入來向。一般地，輸出送到屏幕，輸入來自鍵盤，但是通過 I/O 重定向，我們可以改變輸入輸出方向。 ## 重定向標準輸出 I/O 重定向允許我們來重定義標準輸出送到哪里。重定向標準輸出到另一個文件除了屏幕，我們使用 “>” 重定向符，其后跟著文件名。為什么我們要這樣做呢？因為有時候把一個命令的運行結果存儲到一個文件很有用處。例如，我們可以告訴 shell 把 ls 命令的運行結果輸送到文件 ls-output.txt 中去，由文件代替屏幕。 ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l /usr/bin > ls-output.txt ~~~ 這里，我們創建了一個長長的目錄/usr/bin 列表，并且輸送程序運行結果到文件 ls-output.txt 中。我們檢查一下重定向的命令輸出結果： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l ls-output.txt -rw-rw-r-- 1 me me 167878 2008-02-01 15:07 ls-output.txt ~~~ 好；一個不錯的大型文本文件。如果我們用 less 閱讀器來查看這個文件，我們會看到文件 ls-output.txt 的確包含 ls 命令的執行結果。 ~~~ [me@linuxbox ~]$ less ls-output.txt ~~~ 現在，重復我們的重定向測試，但這次有改動。我們把目錄換成一個不存在的目錄。 ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr > ls-output.txt ls: cannot access /bin/usr: No such file or directory ~~~ 我們收到一個錯誤信息。這很有意義，因為我們指定了一個不存在的目錄/bin/usr, 但是為什么這條錯誤信息顯示在屏幕上而不是被重定向到文件 ls-output.txt？答案是， ls 程序不把它的錯誤信息輸送到標準輸出。反而，像許多寫得不錯的 Unix 程序，ls 把錯誤信息送到標準錯誤。因為我們只是重定向了標準輸出，而沒有重定向標準錯誤，所以錯誤信息被送到屏幕。馬上，我們將知道怎樣重定向標準錯誤，但是首先看一下我們的輸出文件發生了什么事情。 ~~~ me@linuxbox ~]$ ls -l ls-output.txt -rw-rw-r-- 1 me me 0 2008-02-01 15:08 ls-output.txt ~~~ 文件長度成為零！這是因為，當我們使用 “>” 重定向符來重定向輸出結果時，目標文件總是從開頭被重寫。因為我們 ls 命令沒有產生運行結果，只有錯誤信息，重定向操作開始重寫文件，然后由于錯誤而停止，導致文件內容刪除。事實上，如果我們需要刪除一個文件內容（或者創建一個新的空文件），可以使用這樣的技巧： ~~~ [me@linuxbox ~]$ > ls-output.txt ~~~ 簡單地使用重定向符，沒有命令在它之前，這會刪除一個已存在文件的內容或是創建一個新的空文件。所以，怎樣才能把重定向結果追加到文件內容后面，而不是從開頭重寫文件？為了這個目的，我們使用”>>“重定向符，像這樣： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l /usr/bin >> ls-output.txt ~~~ 使用”>>“操作符，將導致輸出結果添加到文件內容之后。如果文件不存在，文件會被創建，就如使用了”>”操作符。把它放到測試中： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l /usr/bin >> ls-output.txt [me@linuxbox ~]$ ls -l ls-output.txt -rw-rw-r-- 1 me me 503634 2008-02-01 15:45 ls-output.txt ~~~ 我們重復執行命令三次，導致輸出文件大小是原來的三倍。 ## 重定向標準錯誤重定向標準錯誤缺乏專用的重定向操作符。重定向標準錯誤，我們必須參考它的文件描述符。一個程序可以在幾個編號的文件流中的任一個上產生輸出。然而我們必須把這些文件流的前三個看作標準輸入，輸出和錯誤，shell 內部參考它們為文件描述符0，1和2，各自地。shell 提供了一種表示法來重定向文件，使用文件描述符。因為標準錯誤和文件描述符2一樣，我們用這種表示法來重定向標準錯誤： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr 2> ls-error.txt ~~~ 文件描述符”2”，緊挨著放在重定向操作符之前，來執行重定向標準錯誤到文件 ls-error.txt 任務。 ## 重定向標準輸出和錯誤到同一個文件可能有這種情況，我們希望捕捉一個命令的所有輸出到一個文件。為了完成這個，我們必須同時重定向標準輸出和標準錯誤。有兩種方法來完成任務。第一個，傳統的方法，在舊版本 shell 中也有效： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr > ls-output.txt 2>&1 ~~~ 使用這種方法，我們完成兩個重定向。首先重定向標準輸出到文件 ls-output.txt，然后重定向文件描述符2（標準錯誤）到文件描述符1（標準輸出）使用表示法2>&1。 * * * 注意重定向的順序安排非常重要。標準錯誤的重定向必須總是出現在標準輸出重定向之后，要不然它不起作用。上面的例子， ~~~ >ls-output.txt 2>&1 ~~~ 重定向標準錯誤到文件 ls-output.txt，但是如果命令順序改為： ~~~ 2>&1 >ls-output.txt ~~~ 則標準錯誤定向到屏幕。 * * * 現在的 bash 版本提供了第二種方法，更精簡合理的方法來執行這種聯合的重定向。 ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr &> ls-output.txt ~~~ 在這個例子里面，我們使用單單一個表示法 &> 來重定向標準輸出和錯誤到文件 ls-output.txt。 ## 處理不需要的輸出有時候“沉默是金”，我們不想要一個命令的輸出結果，只想把它們扔掉。這種情況尤其適用于錯誤和狀態信息。系統為我們提供了解決問題的方法，通過重定向輸出結果到一個特殊的叫做”/dev/null”的文件。這個文件是系統設備，叫做位存儲桶，它可以接受輸入，并且對輸入不做任何處理。為了隱瞞命令錯誤信息，我們這樣做： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr 2> /dev/null ~~~ > Unix 文化中的/dev/null > > 位存儲桶是個古老的 Unix 概念，由于它的普遍性，它的身影出現在 Unix 文化的許多部分。當有人說他/她正在發送你的評論到/dev/null，現在你應該知道那是什么意思了。更多的例子，可以閱讀 Wikipedia 關于”/dev/null”的文章。 ## 重定向標準輸入到目前為止，我們還沒有遇到一個命令是利用標準輸入的（實際上我們遇到過了，但是一會兒再揭曉謎底），所以我們需要介紹一個。 ## cat －連接文件 cat 命令讀取一個或多個文件，然后復制它們到標準輸出，就像這樣: ~~~ cat [file] ~~~ 在大多數情況下，你可以認為 cat 命令相似于 DOS 中的 TYPE 命令。你可以使用 cat 來顯示文件而沒有分頁，例如： ~~~ [me@linuxbox ~]$ cat ls-output.txt ~~~ 將會顯示文件 ls-output.txt 的內容。cat 經常被用來顯示簡短的文本文件。因為 cat 可以接受不只一個文件作為參數，所以它也可以用來把文件連接在一起。比方說我們下載了一個大型文件，這個文件被分離成多個部分（USENET 中的多媒體文件經常以這種方式分離），我們想把它們連起來。如果文件命名為：我們能用這個命令把它們連接起來： ~~~ cat movie.mpeg.0* > movie.mpeg ~~~ 因為通配符總是以有序的方式展開，所以這些參數會以正確順序安排。這很好，但是這和標準輸入有什么關系呢？沒有任何關系，讓我們試著做些其他的工作。如果我們輸入不帶參數的”cat”命令，會發生什么呢： ~~~ [me@linuxbox ~]$ cat ~~~ 沒有發生任何事情，它只是坐在那里，好像掛掉了一樣。看起來是那樣，但是它正在做它該做的事情：如果 cat 沒有給出任何參數，它會從標準輸入讀入數據，因為標準輸入，默認情況下，連接到鍵盤。它正在等待我們輸入數據！試試這個： ~~~ [me@linuxbox ~]$ cat The quick brown fox jumped over the lazy dog. ~~~ 下一步，輸入 Ctrl-d（按住 Ctrl 鍵同時按下”d”），來告訴 cat，在標準輸入中，它已經到達文件末尾（EOF）： ~~~ [me@linuxbox ~]$ cat The quick brown fox jumped over the lazy dog. ~~~ 由于文件名參數的缺席，cat 復制標準輸入到標準輸出，所以我們看到文本行重復出現。我們可以使用這種行為來創建簡短的文本文件。比方說，我們想創建一個叫做”lazy_dog.txt” 的文件，這個文件包含例子中的文本。我們這樣做： ~~~ [me@linuxbox ~]$ cat > lazy_dog.txt The quick brown fox jumped over the lazy dog. ~~~ 輸入命令，其后輸入要放入文件中的文本。記住，最后輸入 Ctrl-d。通過使用這個命令，我們實現了世界上最低能的文字處理器！看一下運行結果，我們使用 cat 來復制文件內容到標準輸出： ~~~ [me@linuxbox ~]$ cat lazy_dog.txt The quick brown fox jumped over the lazy dog. ~~~ 現在我們知道怎講接受標準輸入，除了文件名參數，讓我們試著重定向標準輸入： ~~~ [me@linuxbox ~]$ cat < lazy_dog.txt The quick brown fox jumped over the lazy dog. ~~~ 使用“<”重定向操作符，我們把標準輸入源從鍵盤改到文件 lazy_dog.tx。我們看到結果和傳遞單個文件名作為參數的執行結果一樣。把這和傳遞一個文件名參數作比較，尤其沒有意義，但它是用來說明把一個文件作為標準輸入源。在我們繼續之前，查看 cat 的手冊頁，因為它有幾個有趣的選項。 ## 管道線命令可以從標準輸入讀取數據，然后再把數據輸送到標準輸出，命令的這種能力被一個 shell 特性所利用，這個特性叫做管道線。使用管道操作符”|”（豎杠），一個命令的標準輸出可以管道到另一個命令的標準輸入： ~~~ command1 | command2 ~~~ 為了全面地說明這個命令，我們需要一些命令。是否記得我們說過，我們已經知道有一個命令接受標準輸入？它是 less 命令。我們用 less 來一頁一頁地顯示任何命令的輸出，命令把它的運行結果輸送到標準輸出： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls -l /usr/bin | less ~~~ 這極其方便！使用這項技術，我們可以方便地檢測會產生標準輸出的任一命令的運行結果。 ## 過濾器管道線經常用來對數據完成復雜的操作。有可能會把幾個命令放在一起組成一個管道線。通常，以這種方式使用的命令被稱為過濾器。過濾器接受輸入，以某種方式改變它，然后輸出它。第一個我們想試驗的過濾器是 sort。想象一下，我們想把目錄/bin 和/usr/bin 中的可執行程序都聯合在一起，再把它們排序，然后瀏覽執行結果： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls /bin /usr/bin | sort | less ~~~ 因為我們指定了兩個目錄（/bin 和/usr/bin），ls 命令的輸出結果由有序列表組成，各自針對一個目錄。通過在管道線中包含 sort，我們改變輸出數據，從而產生一個有序列表。 ## uniq - 報道或忽略重復行 uniq 命令經常和 sort 命令結合在一起使用。uniq 從標準輸入或單個文件名參數接受數據有序列表（詳情查看 uniq 手冊頁），默認情況下，從數據列表中刪除任何重復行。所以，為了確信我們的列表中不包含重復句子（這是說，出現在目錄/bin 和/usr/bin 中重名的程序），我們添加 uniq 到我們的管道線中： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls /bin /usr/bin | sort | uniq | less ~~~ 在這個例子中，我們使用 uniq 從 sort 命令的輸出結果中，來刪除任何重復行。如果我們想看到重復的數據列表，讓 uniq 命令帶上”-d”選項，就像這樣： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls /bin /usr/bin | sort | uniq -d | less ~~~ ## wc －打印行，字和字節數 wc（字計數）命令是用來顯示文件所包含的行，字和字節數。例如： ~~~ [me@linuxbox ~]$ wc ls-output.txt 7902 64566 503634 ls-output.txt ~~~ 在這個例子中，wc 打印出來三個數字：包含在文件 ls-output.txt 中的行數，單詞數和字節數，正如我們先前的命令，如果 wc 不帶命令行參數，它接受標準輸入。”-l”選項限制命令輸出只能報道行數。添加 wc 到管道線來統計數據，是個很便利的方法。查看我們的有序列表中程序個數，我們可以這樣做： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls /bin /usr/bin | sort | uniq | wc -l 2728 ~~~ ## grep －打印匹配行 grep 是個很強大的程序，用來找到文件中的匹配文本。這樣使用 grep 命令： ~~~ grep pattern [file...] ~~~ 當 grep 遇到一個文件中的匹配”模式”，它會打印出包含這個類型的行。grep 能夠匹配的模式可以很復雜，但是現在我們把注意力集中在簡單文本匹配上面。在后面的章節中，我們將會研究高級模式，叫做正則表達式。比如說，我們想在我們的程序列表中，找到文件名中包含單詞”zip”的所有文件。這樣一個搜索，可能讓我們了解系統中的一些程序與文件壓縮有關系。這樣做： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls /bin /usr/bin | sort | uniq | grep zip bunzip2 bzip2 gunzip ... ~~~ grep 有－對方便的選項：”-i”導致 grep 忽略大小寫當執行搜索時（通常，搜索是大小寫敏感的），”-v”選項會告訴 grep 只打印不匹配的行。 ## head / tail －打印文件開頭部分/結尾部分有時候你不需要一個命令的所有輸出。可能你只想要前幾行或者后幾行的輸出內容。 head 命令打印文件的前十行，而 tail 命令打印文件的后十行。默認情況下，兩個命令都打印十行文本，但是可以通過”-n”選項來調整命令打印的行數。 ~~~ [me@linuxbox ~]$ head -n 5 ls-output.txt total 343496 ... [me@linuxbox ~]$ tail -n 5 ls-output.txt ... ~~~ 它們也能用在管道線中： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls /usr/bin | tail -n 5 znew ... ~~~ tail 有一個選項允許你實時的瀏覽文件。當觀察日志文件的進展時，這很有用，因為它們同時在被寫入。在以下的例子里，我們要查看目錄/var/log 里面的信息文件。在一些 Linux 發行版中，要求有超級用戶權限才能閱讀這些文件，因為文件/var/log/messages 可能包含安全信息。 ~~~ [me@linuxbox ~]$ tail -f /var/log/messages Feb 8 13:40:05 twin4 dhclient: DHCPACK from 192.168.1.1 .... ~~~ 使用”-f”選項，tail 命令繼續監測這個文件，當新的內容添加到文件后，它們會立即出現在屏幕上。這會一直繼續下去直到你輸入 Ctrl-c。 ## tee －從 Stdin 讀取數據，并同時輸出到 Stdout 和文件為了和我們的管道隱喻保持一致，Linux 提供了一個叫做 tee 的命令，這個命令制造了一個”tee”，安裝到我們的管道上。tee 程序從標準輸入讀入數據，并且同時復制數據到標準輸出（允許數據繼續隨著管道線流動）和一個或多個文件。當在某個中間處理階段來捕捉一個管道線的內容時，這很有幫助。這里，我們重復執行一個先前的例子，這次包含 tee 命令，在 grep 過濾管道線的內容之前，來捕捉整個目錄列表到文件 ls.txt： ~~~ [me@linuxbox ~]$ ls /usr/bin | tee ls.txt | grep zip bunzip2 bzip2 .... ~~~ ## 總結歸納一如既往，查看這章學到的每一個命令的文檔。我們已經知道了他們最基本的用法。它們還有很多有趣的選項。隨著我們 Linux 經驗的積累，我們會了解命令行重定向特性在解決特殊問題時非常有用處。有許多命令利用標準輸入和輸出，而幾乎所有的命令行程序都使用標準錯誤來顯示它們的詳細信息。 > Linux 可以激發我們的想象 > > 當我被要求解釋 Windows 與 Linux 之間的差異時，我經常拿玩具來作比喻。 > > Windows 就像一個游戲機。你去商店，買了一個包裝在盒子里面的全新的游戲機。你把它帶回家，打開盒子，開始玩游戲。精美的畫面，動人的聲音。玩了一段時間之后，你厭倦了它自帶的游戲，所以你返回商店，又買了另一個游戲機。這個過程反復重復。最后，你玩膩了游戲機自帶的游戲，你回到商店，告訴售貨員，“我想要一個這樣的游戲！” 但售貨員告訴你沒有這樣的游戲存在，因為它沒有“市場需求”。然后你說，“但是我只需要修改一下這個游戲！“，售貨員又告訴你不能修改它。所有游戲都被封裝在它們的存儲器中。到頭來，你發現你的玩具只局限于別人為你規定好的游戲。 > > 另一方面，Linux 就像一個全世界上最大的建造模型。你打開它，發現它只是一個巨大的部件集合。有許多鋼支柱，螺釘，螺母，齒輪，滑輪，發動機，和一些怎樣來建造它的說明書。然后你開始擺弄它。你建造了一個又一個樣板模型。過了一會兒，你發現你要建造自己的模型。你不必返回商店，因為你已經擁有了你需要的一切。建造模型以你構想的形狀為模板，搭建你想要的模型。 > > 當然，選擇哪一個玩具，是你的事情，那么你覺得哪個玩具更令人滿意呢？