Перенаправление ввода/вывода в Linux (Ubuntu)

Одним из ключевых моментов философии UNIX было то, что все команды в командной строке (CLI) должны принимать текст в качестве ввода и выдавать текст в качестве вывода. Поскольку эта концепция была применена при разработке UNIX (и позже Linux), были разработаны команды для приема текста в качестве входных данных, выполнения какой-либо операции с текстом и последующего создания текста в качестве вывода. Команды, которые считывают текст в качестве входных данных, каким-либо образом изменяют этот текст, а затем создают текст в качестве выходных данных, иногда называют фильтрами.

Чтобы иметь возможность применять команды фильтрации и работать с текстовыми потоками, полезно понимать несколько форм перенаправления, которые можно использовать с большинством команд: конвейеры, стандартное перенаправление вывода, перенаправление вывода ошибок и перенаправление ввода.

Стандартный вывод

Когда команда выполняется без каких-либо ошибок, создаваемый вывод называется стандартным выводом, также называемым STDOUT. По умолчанию этот вывод будет отправлен на терминал, где выполняется команда.

Стандартный вывод можно перенаправить из команды, чтобы он перешел к файлу, а не к терминалу. Стандартное перенаправление вывода достигается выполнением команды с символом больше > и конечным файлом. Например, команда ls ~ выведет список файлов в домашнем каталоге. Чтобы сохранить список файлов в домашнем каталоге, вы должны направить вывод в текстовый файл.

После чего содержимое файла home.txt будет иметь следующий вид:

Перенаправление вывода с использованием одного символа больше > создаст новый файл или перезапишет содержимое существующего файла с тем же именем. Перенаправление стандартного вывода с двумя символами больше >> также создаст новый файл, если он не существует. Разница в том, что при использовании символов >> вывод команды будет добавлен в конец файла, если он уже существует. Например, чтобы добавить в конец файла вывод команды date, выполните следующее:

Стандартная ошибка

Когда команда обнаруживает ошибку, она выдает вывод, известный как стандартная ошибка, также называемая stderr или STDERR. Как и стандартный вывод, стандартный вывод ошибок обычно отправляется на тот же терминал, где в данный момент выполняется команда. Число, связанное со стандартным дескриптором файла ошибок, равно 2.

Если вы попытаетесь выполнить команду ls /junk, то эта команда выдаст стандартные сообщения об ошибках, поскольку каталога /junk не существует.

Поскольку этот вывод переходит в стандартную ошибку, один только символ больше > не будет успешно перенаправлять его, и вывод команды все равно будет отправлен на терминал:

Чтобы перенаправить эти сообщения об ошибках, вы должны использовать правильный дескриптор файла, который для стандартной ошибки имеет номер 2. Выполните следующее, и ошибка будет перенаправлена в файл /tmp/ls.err:

Как и при стандартном выводе, использование одного символа > для перенаправления либо создаст файл, если он не существует, либо уничтожит (перезапишет) содержимое существующего файла. Чтобы предотвратить стирание существующего файла при перенаправлении стандартной ошибки, вместо этого используйте двойные символы >> после числа 2 для добавления:

Некоторые команды будут выводить как stdout, так и stderr:

Эти два разных вывода можно перенаправить в два отдельных файла, используя следующий синтаксис:

Команду cat можно использовать для проверки успешности перенаправления выше:

Иногда бесполезно отображать сообщения об ошибках в терминале или сохранять их в файле. Чтобы не сохранять эти сообщения об ошибках, используйте файл /dev/null.

Файл /dev/null похож на мусорное ведро, где все отправленное в него исчезает из системы; его иногда называют черной дырой. Любой тип вывода может быть перенаправлен в файл /dev/null; чаще всего пользователи перенаправляют стандартную ошибку в этот файл, а не в стандартный вывод.

Синтаксис использования файла /dev/null такой же, как и для перенаправления на обычный файл:

Что, если вы хотите, чтобы весь вывод (стандартная ошибка и стандартный вывод) отправлялся в один файл? Существует два метода перенаправления как стандартных ошибок, так и стандартных выходов:

Обе предыдущие командные строки создадут файл с именем /tmp/ls.all, содержащий все стандартные выходные данные и стандартные ошибки. Первая команда перенаправляет стандартный вывод на /tmp/ls.all, а выражение 2>&1 означает «отправлять stderr туда, куда направляется stdout». Во втором примере выражение &> означает «перенаправить весь вывод».

Стандартный ввод

Стандартный ввод, также называемый stdin или STDIN, обычно поступает с клавиатуры, ввод осуществляется пользователем, выполняющим команду. Хотя большинство команд могут считывать ввод из файлов, некоторые ожидают, что пользователь введет их с помощью клавиатуры.

Одним из распространенных способов использования текстовых файлов в качестве стандартного ввода для команд является создание файлов сценариев. Скрипты представляют собой простые текстовые файлы, которые интерпретируются оболочкой при наличии соответствующих разрешений и начинаются с #!/bin/sh в первой строке, что указывает оболочке интерпретировать сценарий как стандартный ввод:

Когда файл скрипта вызывается в командной строке с использованием синтаксиса ./, оболочка выполнит все команды в файле скрипта и вернет результат в окно терминала или туда, куда указан вывод для отправки:

В некоторых случаях полезно перенаправить стандартный ввод, чтобы он поступал из файла, а не с клавиатуры. Хорошим примером того, когда желательно перенаправление ввода, является команда tr. Команда tr переводит символы, считывая данные со стандартного ввода; перевод одного набора символов в другой набор символов, а затем запись измененного текста в стандартный вывод.

Например, следующая команда tr будет принимать данные от пользователя (через клавиатуру), чтобы выполнить преобразование всех символов нижнего регистра в символы верхнего регистра. Выполните следующую команду, введите текст и нажмите Enter, чтобы увидеть перевод:

Команда tr не прекращает чтение из стандартного ввода, если только она не завершена. Это можно сделать, нажав комбинацию клавиш Ctrl+D.

Команда tr не принимает имя файла в качестве аргумента в командной строке. Чтобы выполнить перевод с использованием файла в качестве входных данных, используйте перенаправление ввода. Чтобы использовать перенаправление ввода, введите команду с ее параметрами и аргументами, за которыми следует символ меньше чем < и путь к файлу, который будет использоваться для ввода. Например:

Конвейеры команд

Конвейеры команд часто используются для эффективного использования команд фильтрации. В командном конвейере выходные данные одной команды отправляются другой команде в качестве входных данных. В Linux и большинстве операционных систем вертикальная черта | используется между двумя командами для представления конвейера команд.

Например, представьте, что вывод команды history очень велик. Чтобы отправить этот вывод команде less, которая отображает одну страницу данных за раз, можно использовать следующий конвейер команд:

Еще лучше пример, взять вывод команды history и отфильтровать вывод с помощью команды grep. В следующем примере текст, выводимый командой history, перенаправляется в команду grep в качестве входных данных. Команда grep сопоставляет строки ls и отправляет вывод на стандартный вывод:

Командные конвейеры становятся действительно мощными, когда объединяются в три или более команд. Например, просмотрите содержимое файла os.csv в каталоге Documents:

Следующая командная строка извлечет некоторые поля из файла os.csv с помощью команды cut, затем отсортирует эти строки с помощью команды sort и, наконец, удалит повторяющиеся строки с помощью команды uniq:

Команда tee

Администратор сервера работает как сантехник, используя «трубы» и иногда команду tee. Команда tee разбивает вывод команды на два потока: один направляется на стандартный вывод, который отображается в терминале, а другой — в файл.

Команда tee может быть очень полезна для создания журнала команды или сценария. Например, чтобы записать время выполнения процесса, начните с команды date и скопируйте вывод в файл timer.txt:

Файл timer.txt теперь содержит копию даты, тот же вывод, что и в предыдущем примере:

Чтобы добавить время в конец файла timer.txt, используйте параметр -a:

Чтобы запустить несколько команд как одну команду, используйте точку с запятой; символ в качестве разделителя:

Приведенная выше команда отобразит и запишет первый вывод команды date, сделает паузу на 15 секунд, затем отобразит и запишет вывод второй команды date. Файл timer.txt теперь содержит постоянный журнал среды выполнения.

Команда xargs

Опции и параметры команды обычно указываются в командной строке, как аргументы командной строки. В качестве альтернативы мы можем использовать команду xargs для сбора аргументов из другого источника ввода (например, файла или стандартного ввода), а затем передать эти аргументы команде. Команду xargs можно вызывать напрямую, и она примет любой ввод:

Чтобы выйти из команды xargs, нажмите Ctrl+C.

По умолчанию команда xargs передает ввод команде echo, когда за ней явно не следует другая команда. После нажатия Ctrl+D команда xargs отправит ввод в команду echo:

Важно знать: Нажатие Ctrl+D после выхода из команды xargs с помощью Ctrl+C приведет к выходу из текущей оболочки. Чтобы отправить ввод команды xargs в команду echo без выхода из оболочки, нажмите Ctrl+D во время выполнения команды xargs.

Команда xargs наиболее полезна, когда она вызывается в канале. В следующем примере с помощью команды touch будут созданы четыре файла. Файлы будут называться 1a, 1b, 1c и 1d на основе вывода команды echo.

Заключение

Мы рассмотрели перенаправление потоков ввода-вывода в Linux: стандартное перенаправление вывода, перенаправление вывода ошибок, перенаправление ввода и конвейеры. Понимание их возможностей упростит работу с bash-скриптами и позволит удобнее администрировать серверы timeweb.cloud с операционными системами семейства Linux.