Стандартный поток ошибок linux - Решение и исправление самых разных ошибок на TopOshibok.ru

Введение

Стандартные потоки ввода и вывода в Linux являются одним из наиболее распространенных средств для обмена информацией процессов, а перенаправление >, >> и | является одной из самых популярных конструкций командного интерпретатора.

В данной статье мы ознакомимся с возможностями перенаправления потоков ввода/вывода, используемых при работе файлами и командами.

Требования

Linux-система, например, Ubuntu 20.04

Потоки

Стандартный ввод при работе пользователя в терминале передается через клавиатуру.

Стандартный вывод и стандартная ошибка отображаются на дисплее терминала пользователя в виде текста.

Ввод и вывод распределяется между тремя стандартными потоками:

stdin — стандартный ввод (клавиатура),
stdout — стандартный вывод (экран),
stderr — стандартная ошибка (вывод ошибок на экран).

Потоки также пронумерованы:

stdin — 0,
stdout — 1,
stderr — 2.

Из стандартного ввода команда может только считывать данные, а два других потока могут использоваться только для записи. Данные выводятся на экран и считываются с клавиатуры, так как стандартные потоки по умолчанию ассоциированы с терминалом пользователя. Потоки можно подключать к чему угодно: к файлам, программам и даже устройствам. В командном интерпретаторе bash такая операция называется перенаправлением:

< file — использовать файл как источник данных для стандартного потока ввода.
> file — направить стандартный поток вывода в файл. Если файл не существует, он будет создан, если существует — перезаписан сверху.
2> file — направить стандартный поток ошибок в файл. Если файл не существует, он будет создан, если существует — перезаписан сверху.
>>file — направить стандартный поток вывода в файл. Если файл не существует, он будет создан, если существует — данные будут дописаны к нему в конец.
2>>file — направить стандартный поток ошибок в файл. Если файл не существует, он будет создан, если существует — данные будут дописаны к нему в конец.
&>file или >&file — направить стандартный поток вывода и стандартный поток ошибок в файл. Другая форма записи: >file 2>&1.

Стандартный ввод

Стандартный входной поток обычно переносит данные от пользователя к программе. Программы, которые предполагают стандартный ввод, обычно получают входные данные от устройства типа клавиатура. Стандартный ввод прекращается по достижении EOF (конец файла), который указывает на то, что данных для чтения больше нет.

EOF вводится нажатием сочетания клавиш Ctrl+D.

Рассмотрим работу со стандартным выводом на примере команды cat (от CONCATENATE, в переводе «связать» или «объединить что-то»).

Cat обычно используется для объединения содержимого двух файлов.

Cat отправляет полученные входные данные на дисплей терминала в качестве стандартного вывода и останавливается после того как получает EOF.

Пример

cat

В открывшейся строке введите, например, 1 и нажмите клавишу Enter. На дисплей выводится 1. Введите a и нажмите клавишу Enter. На дисплей выводится a.

Дисплей терминала выглядит следующим образом:

test@111:~/stream$ cat
1
1
a
a

Для завершения ввода данных следует нажать сочетание клавиш Ctrl + D.

Стандартный вывод

Стандартный вывод записывает данные, сгенерированные программой. Когда стандартный выходной поток не перенаправляется в какой-либо файл, он выводит текст на дисплей терминала.

При использовании без каких-либо дополнительных опций, команда echo выводит на экран любой аргумент, который передается ему в командной строке:

echo Пример

Аргументом является то, что получено программой, в результате на дисплей терминала будет выведено:

Пример

При выполнении echo без каких-либо аргументов, возвращается пустая строка.

Пример

Команда объединяет три файла: file1, file2 и file3 в один файл bigfile:

cat file1 file1 file1 > bigfile

Команда cat по очереди выводит содержимое файлов, перечисленных в качестве параметров на стандартный поток вывода. Стандартный поток вывода перенаправлен в файл bigfile.

Стандартная ошибка

Стандартная ошибка записывает ошибки, возникающие в ходе исполнения программы. Как и в случае стандартного вывода, по умолчанию этот поток выводится на терминал дисплея.

Пример

Рассмотрим пример стандартной ошибки с помощью команды ls, которая выводит список содержимого каталогов.

При запуске без аргументов ls выводит содержимое в пределах текущего каталога.

Введем команду ls с каталогом % в качестве аргумента:

ls %

В результате должно выводиться содержимое соответствующей папки. Но так как каталога % не существует, на дисплей терминала будет выведен следующий текст стандартной ошибки:

ls: cannot access %: No such file or directory

Перенаправление потока

Linux включает в себя команды перенаправления для каждого потока.

Команды со знаками > или < означают перезапись существующего содержимого файла:

> — стандартный вывод,
< — стандартный ввод,
2> — стандартная ошибка.

Команды со знаками >> или << не перезаписывают существующее содержимое файла, а присоединяют данные к нему:

>> — стандартный вывод,
<< — стандартный ввод,
2>> — стандартная ошибка.

Пример

В приведенном примере команда cat используется для записи в файл file1, который создается в результате цикла:

cat > file1
a
b
c

Для завершения цикла нажмите сочетание клавиш Ctrl + D.

Если файла file1 не существует, то в текущем каталоге создается новый файл с таким именем.

Для просмотра содержимого файла file1 введите команду:

cat file1

В результате на дисплей терминала должно быть выведено следующее:

a
b
c

Для перезаписи содержимого файла введите следующее:

cat > file1
1
2
3

Для завершения цикла нажмите сочетание клавиш Ctrl + D.

В результате на дисплей терминала должно быть выведено следующее:

1
2
3

Предыдущего текста в текущем файле больше не существует, так как содержимое файла было переписано командой >.

Для добавления нового текста к уже существующему в файле с помощью двойных скобок >> выполните команду:

cat >> file1
a
b
c

Для завершения цикла нажмите сочетание клавиш Ctrl + D.

Откройте file1 снова и в результате на дисплее монитора должно быть отражено следующее:

1
2
3
a
b
c

Каналы

Каналы используются для перенаправления потока из одной программы в другую. Стандартный вывод данных после выполнения одной команды перенаправляется в другую через канал. Данные первой программы, которые получает вторая программа, не будут отображаться. На дисплей терминала будут выведены только отфильтрованные данные, возвращаемые второй командой.

Пример

Введите команду:

ls | less

В результате каждый файл текущего каталога будет размещен на новой строке:

file1
file2
t1
t2

Перенаправлять данные с помощью каналов можно как из одной команды в другую, так и из одного файла к другому, а перенаправление с помощью > и >> возможно только для перенаправления данных в файлах.

Пример

Для сохранения имен файлов, содержащих строку «LOG», используется следующая команда:

dir /catalog | find "LOG" > loglist

Вывод команды dir отсылается в команду-фильтр find. Имена файлов, содержащие строку «LOG», хранятся в файле loglist в виде списка (например, Config.log, Logdat.svd и Mylog.bat).

При использовании нескольких фильтров в одной команде рекомендуется разделять их с помощью знака канала |.

Фильтры

Фильтры представляют собой стандартные команды Linux, которые могут быть использованы без каналов:

find — возвращает файлы с именами, которые соответствуют передаваемому аргументу.
grep — возвращает только строки, содержащие (или не содержащие) заданное регулярное выражение.
tee — перенаправляет стандартный ввод как стандартный вывод и один или несколько файлов.
tr — находит и заменяет одну строку другой.
wc — подсчитывает символы, линии и слова.

Как правило, все нижеприведенные команды работают как фильтры, если у них нет аргументов (опции могут быть):

cat — считывает данные со стандартного потока ввода и передает их на стандартный поток вывода. Без опций работает как простой повторитель. С опциями может фильтровать пустые строки, нумеровать строки и делать другую подобную работу.
head — показывает первые 10 строк (или другое заданное количество), считанных со стандартного потока ввода.
tail — показывает последние 10 строк (или другое заданное количество), считанные со стандартного потока ввода. Важный частный случай tail -f, который в режиме слежения показывает концовку файла. Это используется, в частности, для просмотра файлов журнальных сообщений.
cut — вырезает столбец (по символам или полям) из потока ввода и передает на поток вывода. В качестве разделителей полей могут использоваться любые символы.
sort — сортирует данные в соответствии с какими-либо критериями, например, арифметически по второму столбцу.
uniq — удаляет повторяющиеся строки. Или (с ключом -с) не просто удалить, а написать сколько таких строк было. Учитываются только подряд идущие одинаковые строки, поэтому часто данные сортируются перед тем как отправить их на вход программе.
bc — вычисляет каждую отдельную строку потока и записывает вместо нее результат вычисления.
hexdump — показывает шестнадцатеричное представление данных, поступающих на стандартный поток ввода.
strings — выделяет и показывает в стандартном потоке (или файле) то, что напоминает строки. Всё что не похоже на строковые последовательности, игнорируется. Команда полезна в сочетании с grep для поиска интересующих строковых последовательностей в бинарных файлах.
sed — обрабатывает текст в соответствии с заданным скриптом. Наиболее часто используется для замены текста в потоке: sed s/было/стало/g.
awk — обрабатывает текст в соответствии с заданным скриптом. Как правило, используется для обработки текстовых таблиц, например, вывод ps aux и т.д.
sh -s — текст, который передается на стандартный поток ввода sh -s. может интерпретироваться как последовательность команд shell. На выход передается результат их исполнения.
ssh — средство удаленного доступа ssh, может работать как фильтр, который подхватывает данные, переданные ему на стандартный поток ввода, затем передает их на удаленный хост и подает на вход процессу программы, имя которой было передано ему в качестве аргумента. Результат выполнения программы (то есть то, что она выдала на стандартный поток вывода) передается со стандартного вывода ssh.

Если в качестве аргумента передается файл, команда-фильтр считывает данные из этого файла, а не со стандартного потока ввода (есть исключения, например, команда tr, обрабатывающая данные, поступающие исключительно через стандартный поток ввода).

Пример

Команда tee, как правило, используется для просмотра выводимого содержимого при одновременном сохранении его в файл.

wc ~/stream | tee file2

Пример

Допускается перенаправление нескольких потоков в один файл:

ls -z >> file3 2>&1

В результате сообщение о неверной опции «z» в команде ls будет записано в файл t2, поскольку stderr перенаправлен в файл.

Для просмотра содержимого файла file3 введите команду cat:

cat file3

В результате на дисплее терминала отобразиться следующее:

ls: invalid option -- 'z'
Try 'ls --help' for more information.

Заключение

Мы рассмотрели возможности работы с перенаправлениями потоков >, >> и |, использование которых позволяет лучше работать с bash-скриптами.

Источник

Время на прочтение
9 мин

Количество просмотров 348K

Bash-скрипты: начало
Bash-скрипты, часть 2: циклы
Bash-скрипты, часть 3: параметры и ключи командной строки
Bash-скрипты, часть 4: ввод и вывод
Bash-скрипты, часть 5: сигналы, фоновые задачи, управление сценариями
Bash-скрипты, часть 6: функции и разработка библиотек
Bash-скрипты, часть 7: sed и обработка текстов
Bash-скрипты, часть 8: язык обработки данных awk
Bash-скрипты, часть 9: регулярные выражения
Bash-скрипты, часть 10: практические примеры
Bash-скрипты, часть 11: expect и автоматизация интерактивных утилит

В прошлый раз, в третьей части этой серии материалов по bash-скриптам, мы говорили о параметрах командной строки и ключах. Наша сегодняшняя тема — ввод, вывод, и всё, что с этим связано.

Вы уже знакомы с двумя методами работы с тем, что выводят сценарии командной строки:

Отображение выводимых данных на экране.
Перенаправление вывода в файл.

Иногда что-то надо показать на экране, а что-то — записать в файл, поэтому нужно разобраться с тем, как в Linux обрабатывается ввод и вывод, а значит — научиться отправлять результаты работы сценариев туда, куда нужно. Начнём с разговора о стандартных дескрипторах файлов.

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.

Эти три специальных дескриптора обрабатывают ввод и вывод данных в сценарии.
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.

Для того, чтобы узнать PID текущего процесса, можно использовать специальную переменную окружения $$, в которую оболочка записывает текущий PID.

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.

Источник

После того, как вы освоили базовые принципы работы с Linux, позволяющие более-менее уверенно чувствовать себя в среде этой операционной системы, следует начать углублять свои знания, переходя к более глубоким и фундаментальным принципам, на которых основаны многие приемы работы в ОС. Одним из важнейших является понятие потоков, которые позволяют передавать данные от одной программы к другой, а также конвейера, позволяющего выстраивать целые цепочки из программ, каждая из которых будет работать с результатом действий предыдущей. Все это очень широко используется и понимание того, как это работает важно для любого Linux-администратора.

Научиться настраивать MikroTik с нуля или систематизировать уже имеющиеся знания можно на углубленном курсе по администрированию MikroTik. Автор курса, сертифицированный тренер MikroTik Дмитрий Скоромнов, лично проверяет лабораторные работы и контролирует прогресс каждого своего студента. В три раза больше информации, чем в вендорской программе MTCNA, более 20 часов практики и доступ навсегда.

Прежде всего определимся с терминами. Мы часто говорим: «консоль», «терминал», «командная строка» — не сильно задумываясь о смысле этих слов и подразумевая под этим в большинстве своем CLI — интерфейс командной строки. Во многих случаях такое упрощение допустимо и широко используется в профессиональной среде. Но в данном случае точный смысл этих терминов имеет значение для правильного понимания происходящих процессов.

Стандартные потоки

Начнем с основного понятия — терминал. Он уходит корнями в далекое (по компьютерным меркам) прошлое и обозначает собой оконечное устройство, предназначенное для взаимодействия оператора и компьютера, к одному компьютеру может быть присоединено несколько терминалов, каждый из которых работает самостоятельно и независимо от других. Смысл современного терминала, а приложение для работы с командной строкой называется в Linux именно так, не изменился и сегодня, хотя, если быть точными, его название — эмулятор терминала.

Данное приложение все также эмулирует оконечное устройство, предназначенное для взаимодействия пользователя с компьютером. Точно также мы можем запустить сразу несколько терминалов, каждый из которых будет работать независимо. Кроме того, следует понимать, что терминал может быть запущен как локально, так и удаленно, способ подключения к компьютеру может быть разным, но свойства терминала от этого не изменяются.

Работая с терминалом нам нужно каким-то образом передавать ему команды и получать результаты. Для этого предназначена консоль — совокупность устройств ввода-вывода обеспечивающих взаимодействие пользователя и компьютера. В качестве консоли на современных ПК выступают клавиатура и монитор, но это только один из возможных вариантов, например, в самых первых моделях терминалов в качестве консоли использовался телетайп. Консоль всегда подключена к текущему рабочему месту, в то время как терминал может быть запущен и удаленно.

Но в нашей схеме все еще чего-то не хватает. При помощи консоли мы вводим определенные команды и передаем их в терминал, а дальше? Терминал — это всего лишь оконечное устройство для взаимодействия с компьютером, но не сам компьютер, выполнять команды или производить какие-либо другие вычисления он не способен. Поэтому на сцену выходит третий компонент — командный интерпретатор. Это специальная программа, обеспечивающая базовое взаимодействие пользователя и ОС, а также дающая возможность запускать другие программы. В большинстве Linux-дистрибутивов командным интерпретатором по умолчанию является bash.

Теперь все становится на свои места. Для каждого сеанса взаимодействия пользователя и компьютера создается отдельный терминал, внутри терминала работает специальная программа — командный интерпретатор. При помощи консоли пользователь передает командному интерпретатору или запущенной с его помощью программе входящие данные и получает назад результат их работы. Осталось разобраться каким именно образом это происходит.

Для взаимодействия запускаемых в терминале программ и пользователя используются стандартные потоки ввода-вывода, имеющие зарезервированный номер (дескриптор) зарезервированный на уровне операционной системы. Всего существует три стандартных потока:

stdin (standard input, 0) — стандартный ввод, по умолчанию нацелен на устройство ввода текущей консоли (клавиатура)
stdout (standard output, 1) — стандартный вывод, по умолчанию нацелен на устройство вывода текущей консоли (экран)
stderr (standard error, 2) — стандартный вывод ошибок, специальный поток для вывода сообщения об ошибках, также направлен на текущее устройство вывода (экран)

Как мы помним, в основе философии Linux лежит понятие — все есть файл. Стандартные потоки не исключение, с точки зрения любой программы — это специальные файлы, которые открываются либо на чтение (поток ввода), либо на запись (поток вывода). Это вызывает очевидный вопрос, а можно ли вместо консоли использовать файлы? Да, можно и здесь мы вплотную подошли к понятию перенаправления потоков.

Перенаправление потоков

Начнем с наиболее простого и понятного — потока вывода. В него программа отправляет результат своей работы, и он отображается на подключенном к консоли устройстве вывода, в современных системах это экран. Допустим мы хотим получить список файлов в директории, для этого мы набираем на устройстве ввода консоли команду:

ls -l dir1

Которая через стандартный поток ввода будет доставлена командному интерпретатору, тот запустит указанную программу и передаст ей требуемые аргументы, а результат вернет через стандартный поток вывода на устройство отображения информации.

Но что, если мы хотим сохранить результат работы команды в файл? Нет ничего проще, воспользуемся перенаправлением, для этого следует использовать знак >.

ls -l dir1 > result

На экран теперь не будет выведено ничего, но весь вывод команды окажется в файле result, который мы можем прочитать следующим образом:

cat result

При таком перенаправлении вывода файл-приемник каждый раз будет создаваться заново, т.е. будет перезаписан. Это очень важный момент, сразу и навсегда запомните > — всегда перезаписывает файл!

Можно ли этого избежать? Можно, для того, чтобы перенаправленный поток был дописан в конец уже существующего файла используйте для перенаправления знак >>.

Немного изменим последовательность команд:

ls -l dir1 > result
ls -l dir2 >> result

Теперь в файл попал вывод сразу двух команд, при этом, обратите внимание, первой командой мы перезаписали файл, а второй добавили в него содержимое из стандартного потока вывода.

Пойдем дальше. Как видим в выводе кроме списка файлов присутствуют строки «итого», нам они не нужны, и мы хотим от них избавиться. В этом нам поможет утилита grep, которая позволяет отфильтровать строки согласно некому выражению. Например, можно сделать так:

ls -l dir1 > result
ls -l dir2 >> result
grep rw result > result2

В целом результат достигнут, но ценой трех команд и наличием одного промежуточного файла. Можно ли сделать проще?

До этого мы перенаправляли поток вывода, но тоже самое можно сделать и с потоком ввода, используя для этого знак <. Например, мы можем сделать так:

grep rw < result

Но это ничего не изменит, поэтому мы пойдем другим путем и перенаправим на ввод одной команды вывод другой:

grep rw <(ls -l dir1) <(ls -l dir2)

На первый взгляд выглядит несколько сложно, но обратимся к man по grep:

grep [OPTIONS] PATTERN [FILE][FILE...]

В качестве паттерна мы используем rw, который есть в каждой интересующей нас строке, а в качестве файлов отдаем стандартный файл потока ввода, содержимого которого является результатом работы команды, указанной в скобках. А можно направить результат этой команды в файл? Конечно, можно:

grep rw <(ls -l dir1) <(ls -l dir2) > result

В последней команде мы перенаправили не только потоки ввода, но и поток вывода, при этом нужно понимать, что все перенаправления относятся к первой команде, иначе можно подумать, что в result будет выведен результат работы ls -l dir2, однако это неверно.

Немного особняком стоит стандартный поток вывода ошибок, допустим мы хотим получить список файлов несуществующей директории с перенаправлением вывода в файл, но сообщение об ошибке мы все равно получим на экран.

Почему так? Да потому что вывод ошибок производится в отдельный поток, который мы никуда не перенаправляли. Если мы хотим подавить вывод сообщений об ошибках на экран, то можно использовать конструкцию:

ls -l dir3 > result 2>/dev/null

В данном примере весь вывод стандартного потока ошибок будет перенаправлен в пустое устройство /dev/null.

Но можно пойти и другим путем, перенаправив поток ошибок в стандартный поток вывода:

ls -l dir3 > result 2>&1

В этом случае мы перенаправили поток вывода об ошибках в стандартный поток вывода и сообщение об ошибке не было выведено на экран, а было записано в файл, куда мы перенаправили стандартный поток вывода.

Конвейер

В предыдущих примерах мы научились перенаправлять стандартные потоки ввода-вывода и даже частично коснулись вопроса о направлении вывода одной команды на вход другой. А почему бы и нет? Потоки стандартные, это позволяет использовать вывод одной команды как ввод другой. Это еще один очень важный механизм, позволяющий раскрыть всю мощь Linux в реализации очень сложных сценариев достаточно простым способом.

Для того, чтобы перенаправить вывод одной программы на вход другой используйте знак |, на жаргоне «труба».

Самый простой пример:

dpkg -l | grep gnome

Первая команда выведет список всех установленных пакетов, вторая отфильтрует только те, в наименовании которых есть строка «gnome».

Длинна конвейера ограничена лишь нашей фантазией и здравым смыслом, никаких ограничений со стороны системы в этом нет. Но также в Linuх нет и единственно верных путей, каждую задачу можно решить самыми различными способами. Возвращаясь к получению списка файлов двух директорий мы можем сделать так:

cat <(ls -l dir1) <(ls -l dir2) | grep rw > result

Какой из этих способов лучше? Любой, Linux ни в чем не ограничивает пользователей и предоставляет им много путей для решения одной и той же задачи.

Еще один важный момент, если вы повышаете права с помощью команды sudo, то данное повышение прав через конвейер не распространяется. Например, если мы решим выполнить:

sudo command1 | command2

То первая команда будет выполнена с правами суперпользователя, а вторая с правами запустившего терминал пользователя.

Источник

Материал из Xgu.ru

Перейти к: навигация, поиск

Короткий URL: stdin

Стандартные потоки ввода и вывода в UNIX/Linux наряду с файлами
являются одним из наиболее распространённых средств
для обмена информацией процессов с внешним миром,
а перенаправления >, >> и |,
одной из самых популярных конструкций командного интерпретатора.

На этой странице рассматриваются как базовые вопросы использования потоков ввода/вывода,
так и тонкости и хитрости, например, почему не работает echo text | read ver
и многие другие.

Содержание

1 Потоки и файлы
2 Каналы
3 Программы фильтры
4 Переменные командного интерпретатора и потоки
5 Именованные каналы
6 Потоки ввода/вывода и терминал
7 Подстановка процесса
8 Перенаправление вывода скрипта
9 Поменять местами стандартный поток вывода и стандартный поток ошибок
10 Просмотр прогресса и скорости обработки данных в потоке
11 Дополнительная информация

[править] Потоки и файлы

Процесс взаимодействия с пользователем выполняется в терминах записи и чтения в файл. То есть вывод на экран представляется как запись в файл, а ввод — как чтение файла. Файл, из которого осуществляется чтение, называется стандартным потоком ввода, а в который осуществляется запись — стандартным потоком вывода.

Стандартные потоки — воображаемые файлы, позволяющие осуществлять взаимодействие с пользователем как чтение и запись в файл.
Кроме потоков ввода и вывода, существует еще и стандартный поток ошибок, на который выводятся все сообщения об ошибках и те информативные сообщения о ходе работы программы, которые не могут быть выведены в стандартный поток вывода.

Стандартные потоки привязаны к файловым дескрипторам с номерами 0, 1 и 2.

Стандартный поток ввода (stdin) — 0;
Стандартный поток вывода (stdout) — 1;
Стандартный поток ошибок (stderr) — 2.

Вывод данных на экран и чтение их с клавиатуры происходит потому, что по умолчанию стандартные потоки ассоциированы с терминалом пользователя. Это не является обязательным — потоки можно подключать к чему угодно — к файлам, программам и даже устройствам. В командном интерпретаторе bash такая операция называется перенаправлением.

< файл: Использовать файл как источник данных для стандартного потока ввода.
> файл: Направить стандартный поток вывода в файл. Если файл не существует, он будет создан; если существует — перезаписан сверху.
2> файл: Направить стандартный поток ошибок в файл. Если файл не существует, он будет создан; если существует — перезаписан сверху.
>>файл: Направить стандартный поток вывода в файл. Если файл не существует, он будет создан; если существует — данные будут дописаны к нему в конец.
2>>файл: Направить стандартный поток ошибок в файл. Если файл не существует, он будет создан; если существует — данные будут дописаны к нему в конец.
&>файл или >&файл: Направить стандартный поток вывода и стандартный поток ошибок в файл. Другая форма записи: >файл 2>&1.
>&-: Закрыть поток вывода перед вызовом команды (спасибо [1]);
2>&-: Закрыть поток ошибок перед вызовом команды (спасибо [2]);
cat <<EOF

Весь текст между блоками EOF (в общем случае вместо EOF можно использовать любое слово) будет выведен на экран. Важно: перед последним EOF не должно быть пробелов! (heredoc синтаксис).

EOF
<<<string: Аналогично, но только для одной строки (для bash версии 3 и выше)

Пример.
Эта команда объединяет три файла: header, body и footer в один файл letter:

%$ cat header body footer > letter

Команда cat по очереди выводит содержимое файлов, перечисленных в качестве параметров на стандартный поток вывода. Стандартный поток вывода перенаправлен в файл letter.

Здесь используется сразу перенаправление стандартного потока ввода и стандартного потока вывода:

%$ sort < unsortedlines > sortedlines

Программа sort сортирует данные, поступившие в стандартный поток ввода, и выводит их на стандартный поток вывода. Стандартный поток ввода подключен к файлу unsortedlines, а выход записывается в sortedlines.

Здесь перенаправлены потоки вывода и ошибок:

%$ find /home -name '*.rpm' >rpmlist 2> /dev/null

Программа find ищет в каталоге /home файлы с суффиксом .rpm. Список найденных файлов записывается в файл rpmlist. Все сообщения об ошибках удаляются. Удаление достигается при помощи перенаправления потока ошибок на устройство /dev/null — специальный файл, означающий ничто. Данные, отправленные туда, безвозвратно исчезают. Если же прочитать содержимое этого файла, он окажется пуст.

Для того чтобы лучше понять, что потоки работают как файлы,
рассмотрим такой пример:

%$ cat > /tmp/fff &
[1] 28378
[1]+  Stopped                 cat > /tmp/fff
%$ ls -l /proc/28378/fd/
total 0
lrwx------ 1 igor igor 64 2009-06-24 18:58 0 -> /dev/pts/1
l-wx------ 1 igor igor 64 2009-06-24 18:58 1 -> /tmp/fff
lrwx------ 1 igor igor 64 2009-06-24 18:58 2 -> /dev/pts/1
l-wx------ 1 igor igor 64 2009-06-24 18:58 5 -> pipe:[13325]
lr-x------ 1 igor igor 64 2009-06-24 18:58 7 -> pipe:[13329]

Программа cat запускается для записи данных в файл /tmp/fff.
Он запускается в фоне (&), и получает номер работы 1 ([1]).
Процесс этой программы имеет номер 28378.

Информация о процессе 28738 находится в каталоге /proc/28738
специальной псевдофайловой системы /proc.
В частности, в подкаталоге /proc/28738/fd/
находится список файловых дескрипторов для открытых процессом файлов.

Здесь видно, что стандартный поток ввода (0), и стандартный поток ошибок (2) процесса
подключены на терминал, а вот стандартный поток вывода (1) перенаправлен в файл.

Завершить работу программы cat можно командой kill %1.

Командный интерпретатор — это тоже процесс.
И у него есть стандартные потоки ввода и вывода.
Если интерпретатор работает в интерактивном режиме,
то они подключены на консоль (вывода на экран; чтение с клавиатуры).
Можно обратиться напрямую к этим потокам изнутри интерпретатора:

/dev/stdin — стандартный поток ввода;
/dev/stdout — стандартный поток вывода;
/dev/stderr — стандартный поток ошибок.

Например, здесь видно, что потоки ссылаются в конечном итоге на файл-устройство
терминала, с которым работает интерпретатор:

%$ ls -l /dev/std*
lrwxrwxrwx 1 root root 15 2009-06-17 23:54 /dev/stderr -> /proc/self/fd/2
lrwxrwxrwx 1 root root 15 2009-06-17 23:54 /dev/stdin -> /proc/self/fd/0
lrwxrwxrwx 1 root root 15 2009-06-17 23:54 /dev/stdout -> /proc/self/fd/1
%$ ls -l /proc/self/fd/[012]
lrwx------ 1 igor igor 64 2009-06-24 18:16 /proc/self/fd/0 -> /dev/pts/1
lrwx------ 1 igor igor 64 2009-06-24 18:16 /proc/self/fd/1 -> /dev/pts/1
lrwx------ 1 igor igor 64 2009-06-24 18:16 /proc/self/fd/2 -> /dev/pts/1
%$ tty
/dev/pts/1

[править] Каналы

Стандартные потоки можно перенаправлять не только в файлы, но и на вход других программ. Если поток вывода одной программы соединить с потоком ввода другой программы, получится конструкция, называемая каналом, конвейером или пайпом (от англ. pipe, труба).

В bash канал выглядит как последовательность команд, отделенных друг от друга символом |:

команда1 | команда2 | команда3 …

Стандартный поток вывода команды1 подключается к стандартному потоку ввода команды2,
стандартный поток вывода команды2 в свою очередь подключается к потоку ввода команды3 и т.д.

В UNIX/Linux существует целый класс команд, предназначенных для преобразования потоков данных в каналах. Такие программы известны как фильтры. Программа-фильтр читает данные, поступающие со стандартного потока ввода (на вход), преобразовывает их требуемым образом и выводит на стандартный поток вывода (на выход). Существует множество хорошо известных фильтров, призванных решать определенные задачи, и являющихся незаменимым инструментом в руках пользователя ОС.

Каналы в ОС Linux являются одной из наиболее часто применяемых конструкций, а фильтры — наиболее часто применяемых программ. Большинство повседневных задач в Linux легко решаются при помощи конструкций построенных на основе нескольких фильтров.

Программы, образующие канал, выполняются параллельно как независимые процессы.

Можно создавать ответвление в каналах. Команда tee позволяет сохранять данные, передающиеся в канале:

tee [опции] файл

Программа tee копирует данные, поступающие на стандартный поток ввода, в указанные в качестве аргументов команды файлы, и передает данные на стандартный поток вывода.

Рассмотренный ниже пример: сортируется файл unsortedlines и результат записывается в sortedlines.

%$ cat unsortedlines | sort > sortedlines

Команда выполняет те же действия, но запись является более наглядной.

Вот пример посложнее. Вывести название и размер пользовательского каталога, занимающее наибольшее место на диске.

$ du -s /home/* | sort -nr | head -1

Программа du, при вызове ее с ключом -s, сообщает суммарный объем каждого каталога или файла, перечисленного в ее параметрах.

Ключ -n команды sort означает, что сортировка должна быть арифметической, т.е. строки должны рассматриваться как числа, а не как последовательности символов (Например, 12>5 в то время как строка ’12′<‘5’ т.к. сравнение строк производится посимвольно и ‘1’<‘5’). Ключ -r означает изменения порядка сортировки — с возрастающего на убывающий.

Команда head выводит несколько первых строк поступающего на ее вход потока, отбрасывая все остальные. Ключ -1 означает, что надо вывести только одну строку.

Таким образом, список пользовательских каталогов с их суммарным объемом арифметически сортируется по убыванию, и из полученного списка берется первая строка, т.е. строка с наибольшим числом, соответствующая самому объемному каталогу.

Использование команды tee:

$ sort text | tee sorted_text | head -n 1

Содержимое файла text сортируется, и результат сортировки записывается в файл sorted_text. Первая строка отсортированного текста выдается на экран.

[править] Программы фильтры

В UNIX/Linux существует целый класс команд, которые
принимают данные со стандартного потока ввода,
каким-то образом обрабатывают их,
и выдают результат на стандартный поток вывода.
Такие программы называются программами-фильтрами.

Как правило, все эти программы работают как фильтры,
если у них нет аргументов (опции могут быть),
но как только им в качестве аргумента передаётся файл,
они считывают данные из этого файла, а не со стандартного потока ввода
(существуют и исключения, например, программа tr, которая обрабатывает данные
поступающие исключительно через стандартный поток ввода).

cat: Считывает данные со стандартного потока ввода и передаёт их на стандартный поток вывода. Без опций работает как простой повторитель. С опциями может фильтровать пустые строки, нумеровать строки и делать другую подобную работу.
head: Показывает первые 10 строк (или другое заданное количество), считанных со стандартного потока ввода.
tail: Показывает последние 10 строк (или другое заданное количество), считанные со стандартного потока ввода. Важный частный случай tail -f, который в режиме слежения показывает концовку файла. Это используется, в частности, для просмотра файлов журнальных сообщений.
cut: Вырезает столбец (по символам или полям) из потока ввода и передаёт на поток вывода. В качестве разделителей полей могут использоваться любые символы.
sort: Отсортировать данные в соответствии с какими-либо критериями, например, арифметически по второму столбцу.
uniq: Удалить повторяющиеся строки. Или (с ключом -с) не просто удалить, а написать сколько таких строк было. Учитываются только подряд идущие одинаковые строки, поэтому часто данные сортируются перед тем как отправить их на вход программе.
tee: Ответвить данные в файл. Используется для сохранения промежуточных данных, передающихся в потоке, в файл.
bc: Вычислить каждую отдельную строку потока и записать вместо неё результат вычисления.
hexdump: Показать шестнадцатеричное представление данных, поступающих на стандартный поток ввода.
strings: вычленить и показать в стандартном потоке (или файле) то, что напоминает строки. Всё что не похоже на строковые последовательности, игнорировать. Полезна в сочетании с grep для поиска интересующих строковых последовательностей в бинарных файлах.
grep: Отфильтровать поток, и показать только строки, содержащие (или не содержащие) заданное регулярное выражение.
tr: Посимвольная замена текста в потоке. Например, tr A-Z a-z меняет регистр символов с большого на маленький.
sed: Обработать текст в соответствии с заданным скриптом. Наиболее часто используется для замены текста в потоке: sed s/было/стало/g
awk: Обработать текст в соответствии с заданным скриптом. Как правило, используется для обработки текстовых таблиц, например таких как вывод ps aux и тому подобных, но не только.
perl: Обработать текст в соответствии с заданным скриптом. Возможности языка Perl выходят далеко за рамки однострочников для командной строки, но с однострочниками он справляется особенно виртуозно. В Perl существует оператор <> (diamond operator) и конструкция while(<>) { … }, которая предполагает обработку данных со стандартного потока ввода (или из файлов, если они переданы в качестве аргументов). При написании однострочников можно использовать ключи -n (равносильный оборачиванию кода в while(<>) { … }) или -p (равносильный while(<>) { … }).

sh -s: Текст, который передаётся на стандартный поток ввода sh -s может интерпретироваться как последовательность команд shell. На выход передаётся результат их исполнения.
ssh: Средство удалённого доступа ssh, может работать как фильтр. ssh подхватывает данные, переданные ему на стандартный поток ввода, передаёт их на удалённых хост и подаёт на вход процессу программы, имя которой было передано ему в качестве аргумента. Результат выполнения программы (то есть то, что она выдала на стандартный поток вывода) передаётся со стандартного вывода ssh.

[править] Переменные командного интерпретатора и потоки

Для того чтобы вывести содержимое переменной командного интерпретатора
на стандартный поток вывода, используется команда echo:

%$ echo $VAR

На стандартный поток ошибок данные можно передать с помощью перенаправления:

%$ echo $VAR > /dev/stderr

Содержимое переменной (или любой другой текст) поступят не на стандартный поток вывода,
а на стандартный поток ошибок.

Считать данные со стандартного потока ввода внутрь одной или нескольких переменных
можно при помощи команды read:

%$ read VAR

Строка из стандартного потока ввода считается внутрь переменной VAR.

Если указать несколько переменных,
то в первую попадёт первое слово; во вторую — второе слово; в последнюю — всё остальное.

%$ df -h  | head -1
Filesystem            Size  Used Avail Use% Mounted on
%$ df -h  | head -1 | { read VAR1 VAR2 VAR3; echo $VAR1; echo $VAR2; echo $VAR3 ; } 
Filesystem
Size
Used Avail Use% Mounted on

Обратите внимание на конструкцию { read VAR; echo $VAR }.
Переменная считанная из канала с помощью read будет доступна только внутри { }.
Например echo text | read var; echo $var выведет пустое место.
Это связано с тем, что для перенаправления внутрь read shell порождает дочерний процесс,
в котором и исполняет read. Переменная дочернего процесса не передаётся наружу.
(Внимание. В zsh всё работает и без этих костылей).

Если прочитать данные со стандартного потока ввода не удалось,
то команда read возвращает код завершения отличный от нуля.
Это позволяет использовать read, например, в такой конструкции:

 %$ cat users | while read user
    do
      useradd $user
    done

В этом примере read считывает строки из файла users,
и для каждой прочитанной строки вызывается команда useradd, которая добавляет пользователя в системе.
В результате: создаются учётные записи пользователей, имена которых перечислены в файле users.

Переменная user после выхода из цикла остаётся в том же виде, в каком она была до входа в цикл
(а не содержит последнее значение файла, как можно было бы предположить).
Это связано с тем, что для обработки while, на вход которому направлен канал,
порождается дочерний интерпретатор, и модификация переменной происходит внутри него.

[править] Именованные каналы

Безымянный канал можно построить только между процессами,
которые порождены от одного процесса (и на практике они должны быть порождены одновременно, а не последовательно,
хотя теоретически это не обязательно).
Если же процессы имеют разных родителей,
то между ними обычный, безымянный канал построить не получится.

Например, в данном случае d и e, и f и g
легко могут быть соединены при помощи канала,
но e и f соединить с помощью канала не получится.

Для решения этой задачи используются именованные каналы fifo (first in, first out).
Они во всём повторяют обычные каналы (pipe), только имеют привязку к файловой системе.
Создать именованный канал можно командой mkfifo:

%$ mkfifo /tmp/fifo

Созданный канал можно использовать для соединения процессов
между собой.
Например, эти перенаправления будут работать одинаково:

%$ f | g

%$ f > /tmp/fifo & g < /tmp/fifo

(здесь f и g — процессы из вышеуказанной иерархии процессов).
Процессы f и g имеют общего предка. А вот для процессов e и g,
не связанных между собой, обычный канал использовать не получится,
только именованный:

%$ e > /tmp/fifo&
%$ g < /tmp/fifo   # в другом интерпретаторе

[править] Потоки ввода/вывода и терминал

Большинство программ, которые работают с потоками ввода и вывода,
работают с ними как с простыми файлами, и не рассчитывают на то,
что поток подключен к терминалу.
Но не все.
Если потоки ввода/вывода отключаются от терминала
и перенаправляются в файл, часть возможностей программы может пропасть.

Например, если командный интерпретатор отвязать от терминала,
то у него потеряется множество интерактивных возможностей:

%$ cat | sh -i | cat

Например, возможности прокручивать историю команд
у него теперь нет. Возможности по редактированию
теперь тоже сильно урезаны.
Фактически, редактирование команды теперь выполняется
уже с помощью программы cat, которая держит терминал,
а интерпретатору поступают уже полностью введённые команды.

Проверить, подключен ли наш стандартный поток
к терминалу, или он перенаправлен в файл,
можно при помощи test, ключ -t:

%$ test -t 0 && echo terminal
terminal
%$ cat | test -t 0 && echo terminal
%$ cat | test -t 0 || echo file
file

[править] Подстановка процесса

Есть хитрый трюк, который в чистом виде перенаправлением потока ввода/вывода не является,
но имеет к нему отношение — подстановка процесса.
Результат выполнения процесса можно представить в виде воображаемого файла
и передать его другому процессу.

Форма вызова:

 команда1 <(команда2)

При таком вызове процессу команда1 передаётся файл (созданный налету канал или файл /dev/fd/…),
в котором находятся данные, которые выводит команда2.

Например, у вас есть два файла с различными словами по одному в строке.
Вы хотите определить, какие из них встречаются в одном файле,
но не встречаются во втором. И наоборот.

%$ cat f1
a
b
c
b
b
%$ cat f2
a
c
c
c
%$ diff <(sort -u f1)  <(sort -u f2)
2d1
< b

Получается, что в первом файле присутствует слово, которое отсутствует во втором (слово b).

Подробнее: [3]

[править] Перенаправление вывода скрипта

Потоки ввода/вывода скрипта, исполняющегося сейчас,
изнутри самого скрипта можно следующим образом:

exec > file                                                                      
exec 2>&1

Подробнее:

How do I redirect the output of an entire shell script within the script itself?

[править] Поменять местами стандартный поток вывода и стандартный поток ошибок

$ cmd 3>&2 2>&1 1>&3

Подробнее:

IO Redirection — Swapping stdout and stderr (Advanced)

[править] Просмотр прогресса и скорости обработки данных в потоке

Если пропустить данные, передающиеся в канале, через программу pv,
то будет видна скорость обработки,
время в течение которого работает канал
и, если известно сколько данных должно быть обработано,
приблизительное время окончания выполнения.

$ pv /tmp/shre.tar.gz | tar xz  
  62MB 0:00:18 [12,6MB/s] [==>                                ] 10% ETA 0:02:27

Подробнее: [4], [5].

[править] Дополнительная информация

Monadic i/o and UNIX shell programming (англ.) — взгляд на каналы (pipelines) как на монады
http://wiki.bash-hackers.org/howto/redirection_tutorial (англ.) — очень подробно на живых примерах разобраны различные виды перенаправлений
How do I write stderr to a file while using “tee” with a pipe? — прекрасный пример использования подстановки процесса (process substitution); в этом примере таким образом перенаправляется поток ошибок
http://mywiki.wooledge.org/BashGuide/InputAndOutput (англ.) — всевозможные манипуляции со стандартными потоками ввода и вывода

Интерфейс командной строки
Основы	Потоки ввода/вывода • Командная строка
Пользовательское окружение	Оболочка интерпретатора • Приглашение командного интерпретатора • bash_completion • shopt
Скриптинг	Скриптинг • Интерпретатор • Shebang • Shell-скриптинг • shell-framework • expect • awk • sed

Источник

Одна из самых интересных и полезных тем для системных администраторов и новых пользователей, которые только начинают разбираться в работе с терминалом — это перенаправление потоков ввода вывода Linux. Эта особенность терминала позволяет перенаправлять вывод команд в файл, или содержимое файла на ввод команды, объединять команды вместе, и образовать конвейеры команд.

В этой статье мы рассмотрим как выполняется перенаправление потоков ввода вывода в Linux, какие операторы для этого используются, а также где все это можно применять.

Как работает перенаправление ввода вывода

Все команды, которые мы выполняем, возвращают нам три вида данных:

Результат выполнения команды, обычно текстовые данные, которые запросил пользователь;
Сообщения об ошибках — информируют о процессе выполнения команды и возникших непредвиденных обстоятельствах;
Код возврата — число, которое позволяет оценить правильно ли отработала программа.

В Linux все субстанции считаются файлами, в том числе и потоки ввода вывода linux — файлы. В каждом дистрибутиве есть три основных файла потоков, которые могут использовать программы, они определяются оболочкой и идентифицируются по номеру дескриптора файла:

STDIN или 0 — этот файл связан с клавиатурой и большинство команд получают данные для работы отсюда;
STDOUT или 1 — это стандартный вывод, сюда программа отправляет все результаты своей работы. Он связан с экраном, или если быть точным, то с терминалом, в котором выполняется программа;
STDERR или 2 — все сообщения об ошибках выводятся в этот файл.

Перенаправление ввода / вывода позволяет заменить один из этих файлов на свой. Например, вы можете заставить программу читать данные из файла в файловой системе, а не клавиатуры, также можете выводить ошибки в файл, а не на экран и т д. Все это делается с помощью символов «<« и «>».

Перенаправить вывод в файл

Все очень просто. Вы можете перенаправить вывод в файл с помощью символа >. Например, сохраним вывод команды top:

top -bn 5 > top.log

Опция -b заставляет программу работать в не интерактивном пакетном режиме, а n — повторяет операцию пять раз, чтобы получить информацию обо всех процессах. Теперь смотрим что получилось с помощью cat:

cat top.log

Символ «>» перезаписывает информацию из файла, если там уже что-то есть. Для добавления данных в конец используйте «>>». Например, перенаправить вывод в файл linux еще для top:

top -bn 5 >> top.log

По умолчанию для перенаправления используется дескриптор файла стандартного вывода. Но вы можете указать это явно. Эта команда даст тот же результат:

top -bn 5 1>top.log

Перенаправить ошибки в файл

Чтобы перенаправить вывод ошибок в файл вам нужно явно указать дескриптор файла, который собираетесь перенаправлять. Для ошибок — это номер 2. Например, при попытке получения доступа к каталогу суперпользователя ls выдаст ошибку:

ls -l /root/

Вы можете перенаправить стандартный поток ошибок в файл так:

ls -l /root/ 2> ls-error.log $ cat ls-error.log

Чтобы добавить данные в конец файла используйте тот же символ:

ls -l /root/ 2>>ls-error.log

Перенаправить стандартный вывод и ошибки в файл

Вы также можете перенаправить весь вывод, ошибки и стандартный поток вывода в один файл. Для этого есть два способа. Первый из них, более старый, состоит в том, чтобы передать оба дескриптора:

ls -l /root/ >ls-error.log 2>&1

Сначала будет отправлен вывод команды ls в файл ls-error.log c помощью первого символа перенаправления. Дальше в тот же самый файл будут направлены все ошибки. Второй метод проще:

ls -l /root/ &> ls-error.log

Также можно использовать добавление вместо перезаписи:

ls -l /root/ &>> ls-error.log

Стандартный ввод из файла

Большинство программ, кроме сервисов, получают данные для своей работы через стандартный ввод. По умолчанию стандартный ввод ожидает данных от клавиатуры. Но вы можете заставить программу читать данные из файла с помощью оператора «<«:

cat <domains.list

Вы также можете сразу же перенаправить вывод тоже в файл. Например, пересортируем список:

sort <domains.list >sort.output

Таким образом, мы в одной команде перенаправляем ввод вывод linux.

Использование тоннелей

Можно работать не только с файлами, но и перенаправлять вывод одной команды в качестве ввода другой. Это очень полезно для выполнения сложных операций. Например, выведем пять недавно измененных файлов:

ls -lt | head -n 5

С помощью утилиты xargs вы можете комбинировать команды таким образом, чтобы стандартный ввод передавался в параметры. Например, скопируем один файл в несколько папок:

echo test/ tmp/ | xargs -n 1 cp -v testfile.sh

Здесь параметр -n 1 задает, что для одной команды нужно подставлять только один параметр, а опция -v в cp позволяет выводить подробную информацию о перемещениях. Еще одна, полезная в таких случаях команда — это tee. Она читает данные из стандартного ввода и записывает в стандартный вывод или файлы. Например:

echo "Тест работы tee" | tee file1

В сочетании с другими командами все это может использоваться для создания сложных инструкций из нескольких команд.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основы перенаправления потоков ввода вывода Linux. Теперь вы знаете как перенаправить вывод в файл linux или вывод из файла. Это очень просто и удобно. Если у вас остались вопросы, спрашивайте в комментариях!

Обнаружили ошибку в тексте? Сообщите мне об этом. Выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter.

Источник