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shell中的临时重定向与永久重定向及文件描述符

在学习临时重定向与永久重定向之前,我们需要理清一些概念

Linux标准文件描述符有三种,它们分别是:

1.标准输入: STDIN      文件描述符为0

2.标准输出: STDOUT   文件描述符为1

3.标准错误: STDERR    文件描述符为2

STDIN

STDIN文件描述符代表shell的标准输入。对终端界面来说,标准输入是键盘。shell从STDIN文件描述符对应的键盘获得输入,在用户输入时处理每个字符。在使用输入重定向符号(<)时,Linux会用重定向指定的文件来替换标准输入文件描述符。它会读取文件并提取数据,就如同它是键盘上键入的。许多bash命令能接受STDIN的输入,尤其是没有在命令行上指定文件的话。

STDOUT

STDOUT文件描述符代表shell的标准输出。在终端界面上,标准输出就是终端显示器。shell的所有输出(包括shell中运行的程序和脚本)会被定向到标准输出中,也就是显示器。默认情况下,大多数bash命令会将输出导向STDOUT文件描述符。

STDERR

shell通过特殊的STDERR文件描述符来处理错误消息。STDERR文件描述符代表shell的标准错误输出。shell或shell中运行的程序和脚本出错时生成的错误消息都会发送到这个位置。默认情况下,STDERR文件描述符会和STDOUT文件描述符指向同样的地方(尽管分配给它们的文件描述符值不同)。也就是说,默认情况下,错误消息也会输出到显示器输出中。

上面的三种描述符很好理解,这里不再赘述及书写代码。

那么什么是临时重定向与永久重定向呢,下面会着重讲到。

 

临时重定向

比如说单独指定一条错误消息,定义它为STDERR,你只需要在文件描述符之前加一个&符号。

echo “This is an error message” >&2

其它两个标准描述符以此类推,这里要记住的是,单独的>符号默认的就是STDOUT,标准输出(即文件描述符为1)

记住,默认情况下,Linux会将STDERR导向STDOUT。但是,如果你在运行脚本时重定向了STDERR,脚本中所有导向STDERR的文本都会被重定向。

$ cat test8
#!/bin/bash
# testing STDERR messages
echo "This is an error" >&2
echo "This is normal output"
$ ./test8 2> test9
This is normal output
$ cat test9
This is an error

临时重定向适用于输出信息较少以及错误输出与正确输出分离等情况。

永久重定向

如果脚本中有大量数据需要重定向,那重定向每个echo语句就会很烦琐。取而代之,你可以用exec命令告诉shell在脚本执行期间重定向某个特定文件描述符。

$ cat test10
#!/bin/bash
# redirecting all output to a file
exec 1>testout
echo "This is a test of redirecting all output"
echo "from a script to another file."
echo "without having to redirect every individual line"
$ ./test10
$ cat testout
This is a test of redirecting all output
from a script to another file.
without having to redirect every individual line

exec命令会启动一个新shell并将STDOUT文件描述符重定向到文件。脚本中发给STDOUT的所有输出会被重定向到文件。
可以在脚本执行过程中重定向STDOUT。

$ cat test11
#!/bin/bash
# redirecting output to different locations
exec 2>testerror
echo "This is the start of the script"
echo "now redirecting all output to another location"
exec 1>testout
echo "This output should go to the testout file"
echo "but this should go to the testerror file" >&2
$
$ ./test11
This is the start of the script
now redirecting all output to another location
$ cat testout
This output should go to the testout file
$ cat testerror
but this should go to the testerror file

这个脚本用exec命令来将发给STDERR的输出重定向到文件testerror。接下来,脚本用echo语句向STDOUT显示了几行文本。随后再次使用exec命令来将STDOUT重定向到testout文件。注意,尽管STDOUT被重定向了,但你仍然可以将echo语句的输出发给STDERR,在本例中还是重定向到testerror文件。这个例子也很好理解。

重定向输入

你可以使用与脚本中重定向STDOUT和STDERR相同的方法来将STDIN从键盘重定向到其他位置。exec命令允许你将STDIN重定向到Linux系统上的文件中:

exec 0< testfile

这个命令会告诉shell它应该从文件testfile中获得输入,而不是STDIN。这个重定向只要在脚本需要输入时就会作用。下面是该用法的实例。

$ cat test12
#!/bin/bash
# redirecting file input
exec 0< testfile
count=1
while read line
do
echo "Line #$count: $line"
count=$[ $count + 1 ]
done
$ ./test12
Line #1: This is the first line.
Line #2: This is the second line.
Line #3: This is the third line.

将STDIN重定向到文件后,当read命令试图从STDIN读入数据时,它会到文件去取数据,而不是键盘。这是在脚本中从待处理的文件中读取数据的绝妙办法。Linux系统管理员的一项日常任务就是从日志文件中读取数据并处理。这是完成该任务最简单的办法。

创建自己的重定向

在脚本中重定向输入和输出时,并不局限于这3个默认的文件描述符。在shell中最多可以有9个打开的文件描述符。其他6个从3~8的文件描述符均可用作输入或输出重定向。你可以将这些文件描述符中的任意一个分配给文件,然后在脚本中使用它们。

 

可以用exec命令来给输出分配文件描述符。和标准的文件描述符一样,一旦将另一个文件描述符分配给一个文件,这个重定向就会一直有效,直到你重新分配。下面是脚本中使用其他文件描述符的简单例子

$ cat test13
#!/bin/bash
# using an alternative file descriptor
exec 3>test13out
echo "This should display on the monitor"
echo "and this should be stored in the file" >&3
echo "Then this should be back on the monitor"
$ ./test13
This should display on the monitor
Then this should be back on the monitor
$ cat test13out
and this should be stored in the file

也可以不用创建新文件,而是使用exec命令来将输出追加到现有文件中。

exec 3>>test13out

现在输出会被追加到test13out文件,而不是创建一个新文件。

恢复已重定向的文件描述符


$ cat test14 #!/bin/bash # storing STDOUT, then coming back to it exec 3>&1 exec 1>test14out echo "This should store in the output file" echo "along with this line." exec 1>&3 echo "Now things should be back to normal" $ $ ./test14 Now things should be back to normal $ cat test14out This should store in the output file along with this line.

关闭文件描述符

如果你创建了新的输入或输出文件描述符,shell会在脚本退出时自动关闭它们。然而在有些情况下,你需要在脚本结束前手动关闭文件描述符。要关闭文件描述符,将它重定向到特殊符号&-。脚本中看起来如下:

exec 3>&-

该语句会关闭文件描述符3,不再在脚本中使用它。这里有个例子来说明当你尝试使用已关闭的文件描述符时会怎样。

$ cat badtest
#!/bin/bash
# testing closing file descriptors
exec 3> test17file
echo "This is a test line of data" >&3
exec 3>&-
echo "This won't work" >&3
$ ./badtest
./badtest: 3: Bad file descriptor

一旦关闭了文件描述符,就不能在脚本中向它写入任何数据,否则shell会生成错误消息。在关闭文件描述符时还要注意另一件事。如果随后你在脚本中打开了同一个输出文件,shell会用一个新文件来替换已有文件。这意味着如果你输出数据,它就会覆盖已有文件。考虑下面这个问题的例子。

$ cat test17
#!/bin/bash
# testing closing file descriptors
exec 3> test17file
echo "This is a test line of data" >&3
exec 3>&-
cat test17file
exec 3> test17file
echo "This'll be bad" >&3
$ ./test17
This is a test line of data
$ cat test17file
This'll be bad

在向test17file文件发送一个数据字符串并关闭该文件描述符之后,脚本用了cat命令来显示文件的内容。到目前为止,一切都还好。下一步,脚本重新打开了该输出文件并向它发送了另一个数据字符串。当显示该输出文件的内容时,你所能看到的只有第二个数据字符串。shell覆盖了原来的输出文件。

列出打开的文件描述符(lsof)

你能用的文件描述符只有9个,你可能会觉得这没什么复杂的。但有时要记住哪个文件描述符被重定向到了哪里很难。为了帮助你理清条理,bash shell提供了lsof命令。

lsof命令会列出整个Linux系统打开的所有文件描述符。这是个有争议的功能,因为它会向非系统管理员用户提供Linux系统的信息。鉴于此,许多Linux系统隐藏了该命令,这样用户就不会一不小心就发现了。

$ /usr/sbin/lsof

该命令会产生大量的输出。它会显示当前Linux系统上打开的每个文件的有关信息。这包括后台运行的所有进程以及登录到系统的任何用户。有大量的命令行选项和参数可以用来帮助过滤lsof的输出。最常用的有-p和-d,前者允许指定进ID(PID),后者允许指定要显示的文件描述符编号。要想知道进程的当前PID,可以用特殊环境变量$$(shell会将它设为当前PID)。-a选项用来对其他两个选项的结果执行布尔AND运算,这会产生如下输出。

$lsof -a -p $$ -d 0,1,2
COMMAND  PID    USER   FD   TYPE DEVICE   SIZE/OFF NODE   NAME
bash          12366    test     0u   CHR 136,1         0t0               4    /dev/pts/1
bash          12366    test     1u   CHR 136,1         0t0               4    /dev/pts/1
bash          12366    test     2u   CHR 136,1         0t0               4    /dev/pts/1

上例显示了当前进程(bash shell)的默认文件描述符(0、1和2)。

lsof的默认输出有7列信息:

COMMAND 正在运行的命令名的前9个字符
PID 进程的PID
USER 进程属主的登录名
FD 文件描述符号以及访问类型(r代表读,w代表写,u代表读写)
TYPE 文件的类型(CHR代表字符型,BLK代表块型,DIR代表目录,REG代表常规文件)
DEVICE 设备的设备号(主设备号和从设备号)

SIZE 如果有的话,表示文件的大小
NODE 本地文件的节点号
NAME 文件名

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