Shell管道重定向基礎教程

管道是為了解決進程間通訊問題而存在，它可以讓兩個進程之間的資料進行傳遞，將一個進程的輸出資料傳遞給另一個進程作為其輸入資料

##1.8.1 匿名管道"|"

管道符號意如其名，類似管道一樣將管道入口的資料透過管道傳遞給管道出口。

管道是為了解決進程間通訊問題而存在，它可以讓兩個進程之間的資料傳遞，將一個進程的輸出資料傳遞給另一個進程作為其輸入資料。管道左邊是資料給予方，管道右邊是資料接收方。

例如

echo "abcd" | passwd --stdin username，表示將進程echo的輸出結果"abcd"作為進程passwd的輸入資料。

基本的管道符號及其用法很容易理解。現在的疑問是，對於

ps aux | grep "ssh" ，為什麼在結果裡會有grep進程出現？

[root@xuexi ~]# ps aux | grep ssh
root    1211 0.0 0.1 82544 3600 ?    Ss  Jul26  0:00 /usr/sbin/sshd -D
root   25236 0.0 0.2 145552 5524 ?    Ss  05:28  0:00 sshd: root@pts/0
root   25720 0.1 0.2 145416 5524 ?    Ss  06:15  0:00 sshd: root@pts/1
root   25770 0.0 0.0 112648  948 pts/1  S+  06:15  0:00 grep --color=auto ssh

依照一般想法，先執行了ps，得到輸出後將輸出資料傳遞給grep，這時候grep還沒運作而ps已經運行完畢了，為什麼還能統計到grep進程的資訊呢？原因是管道實現的是進程間通信，兩個進程之間存在交叉，在運行ps進程後開始收集進程信息，grep也已經開始並處於等待接收數據狀態，當ps收集到任何數據後都將輸出放入內存由管道傳遞給grep進行篩選。

管道其本質是資料傳遞，管道左邊的輸出資料放入內存，由管道右邊的進程讀取。假如內存不足以完全存放輸出數據，則管道左邊的進程將一直等待，直到管道右邊取出內存中一部分的數據以讓管道左邊的進程繼續輸出，而管道右邊的進程在管道左邊的進程啟動後也立刻啟動了，但是它一直處於等待狀態，等待接收管道傳遞來的資料。

也就是說，管道左右兩邊的進程運行幾乎是沒有先後順序的。

那麼ps aux | grep "ssh"如何避免結果中出現grep本身的進程呢？方法有二：

方法一：ps aux | grep "ssh" | grep -v "grep"

方法二：ps aux | grep "ss[h ]"

[root@xuexi ~]# ps aux | grep ss[h]
root    1211 0.0 0.1 82544 3600 ?    Ss  Jul26  0:00 /usr/sbin/sshd -D
root   25236 0.0 0.2 145552 5524 ?    Ss  05:28  0:00 sshd: root@pts/0
root   25720 0.0 0.2 145416 5524 ?    Ss  06:15  0:00 sshd: root@pts/1

方法一是應用grep的"-v"特性，方法二是應用正規表示式的特性。

在使用匿名管道的過程中，可能已經發現管道兩邊的進程是同屬一個進程組的，也就是說管道左方的資料只能傳遞給管道右方的進程，其他任何行程都沒辦法讀取此資料。但除了匿名管道，還有命名管道，命名管道是將一個進程的數據儲存到一個管道文件(fifo)中，其他進程可以讀取該管道文件來讀取其中的數據，也就是說不再限制數據讀取方。關於命名管道，請參考Linux/unix作業系統核心或程式設計類別的書籍，一般都會有詳細的介紹。

1.8.2 重定向

#1.8.2.1 重定向基礎

最常見的標準輸入（stdin）、標準輸出（stdout）和標準錯誤輸出（stderr）的檔案描述子分別是0、1和2，其中0、1、2也可以認為是它們的數字代號。對於輸出訊息，可以認為是打印在螢幕上的信息，而沒給出錯誤的就是標準輸出，給出錯誤提示的是標準錯誤輸出，當然這樣說明有失偏頗，但是易於理解。也可以自訂自己的描述符，實現進階重定向，在以後的文章中可能會介紹它們的用法。

標準輸入 = /dev/stdin   = 代號0 = cba9ea535a8a1e2ec2006e9a4fa400fa或>>符號。

標準錯誤輸出 = /dev/stderr = 代號2 = 使用2>或2>>符號。

f539a70d3ea090bac4faa80192f58ccc、2>實現的是覆蓋功能，>>、2>>實現的是追加的功能，但是eee447860e9388d8699e820e80bee74b&1和&>的符號，它們都表示將stdout和stderr都重定向到同一個地方去，即重定向所有輸出內容。如最常見的"&> /dev/null"。

將stdout或stderr丟到/dev/null表示丟棄輸出訊息，反過來，將/dev/null重定向到某個檔案則表示清空檔案。

[root@xuexi ~]# cat /dev/null > ab.sh

除此，還有以下幾種方法快速清空檔案

[root@xuexi ~]# > ab.sh
[root@xuexi ~]# : > ab.sh       # 或"true >ab.sh"，其实它们都等价于">ab.sh"
[root@xuexi ~]# echo '' > ab.sh
[root@xuexi ~]# truncate -s 0 ab.sh  # truncate命令用于收缩和扩展文件大小
[root@xuexi ~]# dd if=/dev/null of=ab.sh

最后最重要的一点：在有重定向符号的语句中，命令执行之前已经将文件截断了。所以如果正在编辑一个文件并将编辑的结果重定向回这个文件将出现异常，因为截断后就没有合适的内容用于编辑。一个简单的示例如下：

[root@xuexi ~]# head a.log > a.log

有些时候直接使用">"覆盖输出是比较危险的。可以使用set -C来设置如果输出重定向文件已经存在则不覆盖。使用set +C来取消set -C的效果。如果在设置了set -C时仍然想强制覆盖，可以使用“>|”代替“>”来重定向输出。同理错误输出也有此特性。

[root@xuexi tmp]# set -C
[root@xuexi tmp]# cat flip >ttt.txt
-bash: ttt.txt: cannot overwrite existing file
[root@xuexi tmp]# cat flip >| ttt.txt
[root@xuexi tmp]# set +C

1.8.2.2 cat和重定向配合

配合cat使用可以分行输入内容到文件中。

[root@xuexi tmp]# cat <<eof>log.txt  # 覆盖的方式输入到log.txt
> this is stdin character
> eof

也可以使用下面的方法。

[root@xuexi tmp]# cat >log1.txt <<eof 
> this is stdin character first!
> eof

一方面，eof部分都必须使用"88a41d6e50d3a6dd535eaf0181fbf000log1.txt表示将document的内容覆盖到log1.txt文件中，如果是要追加，则使用>>log1.txt。所以，追加的方式如下：

[root@xuexi tmp]# cat >>log1.txt <<eof 
> this is stdin character first!
> eof

或

[root@xuexi tmp]# cat <<eof>>log1.txt 
> this is stdin character first!
> eof

1.8.2.3 tee双重定向

可以使用tee双重定向。一般情况下，重定向要么将信息输入到文件中，要么输出到屏幕上，但是既想输出到屏幕又想输出到文件就比较麻烦。使用tee的双重定向功能可以实现该想法。如图。

tee [-a] file

选项说明：

    -a：默认是将输出覆盖到文件中，使用该选项将变为追加行为。

    file：除了输出到标准输出中，还将输出到file中。如果file为"-"，则表示再输入一次到标准输出中。

例如下面的代码，将a开头的文件内容全部保存到b.log，同时把副本交给后面的的cat，使用这个cat又将内容保存到了x.log。其中"-"代表前面的stdin。

[root@xuexi tmp]# cat a* | tee b.log | cat - >x.log

还可以直接输出到屏幕：

[root@xuexi tmp]# cat a* | tee b.log | cat

tee默认会使用覆盖的方式保存到文件，可以使用-a选项来追加到文件。如：

[root@xuexi tmp]# cat a* | tee -a b.log | cat

现在就可以在使用cat和重定向创建文件或写入内容到文件的同时又可以在屏幕上显示一份。

[root@xuexi tmp]# cat <<eof | tee ttt.txt
> x y
> z 1
> eof
x y
z 1

1.8.2.4 <<和<<<

在bash中，<<和<<<是特殊重定向符号。<<表示的是here document，<<<表示的是here string。

here document在上文已经解释过了，对于here string，表示将<<<后的字符串作为输入数据。

例如：

passwd --stdin user <<< password_value

等价于：

echo password_value | passwd --stdin user

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