Linux 温习(九)： IO 重定向与进程管道

I/O 重定向

基本知识介绍

什么是`I/O`？

I/O输入/输出(Input/Output)的简称，I 即为输入，常见的输入设备有键盘和鼠标。O为输出,常见的打印机等。

什么是`I/O`重定向

学过HTML都知道，重定向(Redirect)就是通过各种方法将各种网络请求重新定个方向转到其它位置，（如：网页重定向、域名的重定向、路由选择的变化也是对数据报文经由路径的一种重定向）,I/O重定向是把标准的输入与输出到其他文件或者其他终端

例如 1：终端0输入消息到终端1那么此过程叫做重定向（将终端0上的 ‘Redirect’ 重定向到终端 1）

# 终端 0
> tty
/dev/pts/0
> echo 'Redirect' > /dev/pts/1
>

# 终端 1
[root@localhost ~]# tty
/dev/pts/1
[root@localhost ~]# Redirect

例如 2：将date输出的结果重定向到date.txt

> date > date.txt
> cat date.txt
Sun Apr  3 11:20:32 CST 2022

Linux 的标准输入与输出

在/proc虚拟机文件系统中，可以查看内核与进程的一些信息，其中有很多数字

> ls /proc/2191/fd -li
total 0
32321 lr-x------ 1 root root 64 Apr  3 10:13 0 -> /dev/null
32322 l-wx------ 1 root root 64 Apr  3 10:13 1 -> /dev/null
32323 l-wx------ 1 root root 64 Apr  3 10:13 2 -> /dev/null
32324 lrwx------ 1 root root 64 Apr  3 10:13 3 -> /dev/null

每一个进程在运行时都会打开一些文件，每一个文件都会有一个指定的数字标识，这个标识就交文字描述符。

上述的进程中有0、1、2、3的文件描述符，这也是绝大多数进程都有的。0 表示标准输入，可以理解为键盘输入；1 表示标准输出，输出到终端；2 表示标准错误，输出到终端；3 及以上为常规文件描述符；

1,2可理解为执行命令时输出的结果，包括失败和成功；这么说可能看不明白，演示几个例子就知道了

使用范例

范例 1：使用不存在的whomi命令，且将错误重定向到 error.txt 文件中（错误不在输出）

> whomi
-bash: whomi: command not found
> whomi 2> error.txt
> cat error.txt 
-bash: whomi: command not found

范例 2：将date输出的内容重定向到date.txt

> date 1> date.txt
> cat date.txt
Sun Apr  3 12:20:32 CST 2022

有同学可能会有疑问 > 就直接输出了吗？为什么还要 1> 其实系统是默认有1的，不加默认就是1；

输出重定向

输出重定向分为正确输出和错误输出

正确输出：1> 、1>> 等价于>、>>，1可省略

错误输出：2>、2>>

其中>表示覆盖，>>表示追加

使用范例

范例 1：输出重定向（覆盖）

> date 1> date.txt
> cat date.txt 
Sun Apr  3 14:45:34 CST 2022

范例 2：输出重定向（追加）

> date 1>> date.txt
> cat date.txt 
Sun Apr  3 14:45:34 CST 2022
Sun Apr  3 14:46:18 CST 2022

范例 3：错误输出到重定向

> ls /home/linux
ls: cannot access /home/linux: No such file or directory
> ls /home/linux 2>error.txt
> cat error.txt 
ls: cannot access /home/linux: No such file or directory

范例 4：正确结果与错误结果都输出到相同位置

> ll /home/ /home/linux &>list.txt
> cat list.txt 
ls: cannot access /home/linux: No such file or directory
/home/:
total 200
-rw-r--r--   1 root      root          58 Apr  3 14:46 date.txt
-rw-r--r--   1 root      root          57 Apr  3 14:48 error.txt
-rw-r--r--   1 root      root          57 Apr  3 14:49 list.txt

范例 5：正确结果保存到list.txt，错误结果丢到/dev/null

> ll /home/ /home/linux 1>list.txt 2>/dev/null

输入重定向

输入只有正确输入，且可以带结束符。（EOF、Ctrl+d）
恰好与输出相反：<、<<

使用范例

范例 1：使用grep命令过滤root，没有改变输入端，默认为键盘，接着把输入端重定向到/etc/passwd

> grep 'root'
linxu
root
root
> grep 'root' < /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
operator:x:11:0:operator:/root:/sbin/nologin

范例 2：使用at命令创建一个计划，从现在开始 1 分钟后创建用户 linux ，按组合件Ctrl+d结束。

> at now +1 min
at> useradd linux
at> <EOF>

重定向案例

案例 1：利用重定向建立多行文件，并用EOF结束

> cat >file03.txt <<EOF
11
22 
33
EOF
> cat file03.txt
11
22
33

案例 2：多条命名输出重定向（两条以上命令需要加括号）

> ls;date &>/dev/null
date.txt  error.txt  file03.txt  list.txt  memcached  package.xml  redis  root  test.sh  zip-1.20.0  zip-1.20.0.tgz
> ls &>/dev/null ;date &>/dev/null
> (ls;date) &>/dev/null

Subshell

Subshell 是指圆括号里的命令会在另外的进程中执行。当需要让一组命令在不同目录下执行时，采用这种方法可以不修改主脚本的目录。

请仔细看当前目录，一直处于home目录中，不加括号则返回到了root目录下。

> ls /root/
anaconda-ks.cfg  install.sh  package.xml
> (cd /root/; ls)
anaconda-ks.cfg  install.sh  package.xml
> 
> cd /root/; ls
anaconda-ks.cfg  install.sh  package.xml
[root@localhost ~]#

如果不希望某些命令执行对当前Shell环境产生影响，请在Subshell中执行（加括号）。

进程管道

管道实际上头也是一种重定向，重定向字符控制输出到文件，管道控制输出到其他程序，其实是将结果传递给下一个程序调用。管道符为“|”

管道交换
管道中有一种特殊的管道，tee 管道，如果我们既想把输出保存到文件中，又想在屏幕上看到输出内容，就可以使用tee管道，tee管道类似于生活中的三通水管。tee的作用是将一份标准输入多重定向，一份重定向到标准输出/dev/stdout，然后还将标准输入重定向到每个文件FILE中。

在使用管道时，前一个命令的标准错误不会被 tee 读取

使用范例

范例 1： ps 命令结果通过管道给 grep 匹配

> ps -ef |grep php
root       1451      1  0 10:13 ?        00:00:00 php-fpm: master process (/www/server/php/74/etc/php-fpm.conf)
www        1481   1451  0 10:13 ?        00:00:00 php-fpm: pool www
www        1482   1451  0 10:13 ?        00:00:00 php-fpm: pool www
www        1485   1451  0 10:13 ?        00:00:00 php-fpm: pool www
www        1490   1451  0 10:13 ?        00:00:00 php-fpm: pool www
www        1495   1451  0 10:13 ?        00:00:00 php-fpm: pool www
root      22436   3257  0 15:32 pts/0    00:00:00 grep --color=auto php

范例 2：查看系统是否有linux用户

> cat /etc/passwd |grep linux
>

范例 3：使用free命令显示系统内存使用信息，并使用tee命令将信息输出到屏幕，并保存到文件mem.txt中

> free -h | tee mem.txt
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           1.8G        1.3G         99M         26M        375M        289M
Swap:          2.0G          0B        2.0G

范例 4：使用 tee 捕获错误(无法捕获)

> ls /home/linux >list.txt  2>&1 
> ls /home/linux  2>&1 | tee list.txt 
ls: cannot access /home/linux: No such file or directory

范例 5：查看系统是否有root用户，将结果打印在屏幕和保存到文件中

> cat /etc/passwd |grep root | tee a.txt
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
operator:x:11:0:operator:/root:/sbin/nologin
> cat a.txt 
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
operator:x:11:0:operator:/root:/sbin/nologin