将输出重定向到文件或程序

目标

完成本节内容后，你能够用shell重定向将输出或错误保存到文件中，并通过多个命令行程序用管道处理命令输出。

标准输入、标准输出和标准错误

一个运行中的程序或进程需要从某个地方读取输入，并将输出写到某个地方。从shell提示符中运行的命令通常从键盘上读取输入，并将其输出发送到终端窗口。

一个进程使用称为文件描述符的编号通道来获取输入和发送输出。所有的进程都从至少三个文件描述符开始。标准输入（通道0）从键盘上读取输入。标准输出（通道1）向终端发送正常输出。标准错误（通道2）向终端发送错误信息。如果程序打开单独的连接到其他文件，可能会使用编号较高的文件描述符。

通道(文件描述符)

重定向输出到文件

I/O重定向改变了进程获取输入或输出的方式。进程不是从键盘上获取输入，或者将输出和错误发送到终端，而是从文件中读取或写入文件。重定向可以让您将消息保存到通文件中。另外，您还可以使用重定向来丢弃输出或错误，这样就不会在终端上显示或保存它们。

重定向 stdout 可以抑制进程输出在终端上显示。从下表中可以看出，只重定向stdout并不能抑制在终端上显示stderr错误信息。如果该文件不存在，则会被创建。如果该文件确实存在，该文件的内容将被覆盖。

如果你想丢弃消息，特殊文件/dev/null会悄悄地丢弃重定向到它的通道输出，并且始终是一个空文件。

输出重定向运算符

3

使用方法	说明	图示
> file	重定向stdout覆盖文件
>> file	重定向stdout附加在文件尾部
2> file	重定向stderr覆盖文件
2> /dev/null	重定向到/dev/null来丢弃stderr错误信息。
> file 2>&1 &> file	重定向stdout和stderr，覆盖同一文件
>> file 2>&1 &>> file	将stdout和stderr重定向到附加到同一个文件中

重定向操作的顺序很重要。下面的顺序是将标准输出重定向到文件，然后将标准错误重定向到与标准输出（文件）相同的地方。

 > file 2>&1 

然而，下一个顺序做了相反的重定向。这是将标准错误重定向到标准输出的默认位置（终端窗口，所以没有变化），然后只将标准输出重定向到文件：

&>file 代替 >file 2>&1
&>>file 代替 >>file 2>&1 (在 Bash4/RHEL6之后)

其他的系统管理员和程序员也在使用其他与bash相关的shell(被称为Bourne兼容的shell)进行脚本命令，他们认为应该避免使用较新的合并重定向操作符，因为这些操作符并没有在所有这些shell中标准化或实现，而且还有其他的限制。

本课程的作者对这个话题采取了中立的立场，这两种语法在实战中都有可能遇到。

输出重定向示例

许多日常管理任务都是通过使用重定向来简化的。在考虑下面的例子时，请使用上表提供帮助。

• 保存一个时间戳，以便日后参考。

  [user@host ~]$ date > /tmp/saved-timestamp
  

• 将日志文件中的最后100行复制到另一个文件中。

  [user@host ~]$ tail -n 100 /var/log/dmesg > /tmp/last-100-boot-messages
  

• 将四个文件串联成一个。

  [user@host ~]$ cat file1 file2 file3 file4 > /tmp/all-four-in-one
  

• 将主目录中的隐藏文件名和普通文件名列成一个文件。

[user@host ~]$ ls -a > /tmp/my-file-names

• 将输出添加到现有文件中。

  [user@host ~]$ echo "new line of information" >> /tmp/many-lines-of-information
  [user@host ~]$ diff previous-file current-file >> /tmp/tracking-changes-made
  

• 接下来的几个命令会产生错误信息，因为有些系统目录对正常用户来说是无法访问的。当错误信息被重定向时，请注意观察。在终端上查看正常的命令输出时，将错误重定向到一个文件。

  [user@host ~]$ find /etc -name passwd 2> /tmp/errors
  

• 将过程输出和错误信息保存到单独的文件中。

  [user@host ~]$ find /etc -name passwd > /tmp/output 2> /tmp/errors
  

• 忽略和丢弃错误信息。

  [user@host ~]$ find /etc -name passwd > /tmp/output 2> /dev/null
  

• 将输出和生成的错误存储在一起。

  [user@host ~]$ find /etc -name passwd &> /tmp/save-both
  

• 将输出和生成的错误添加到现有文件中。

  [user@host ~]$ find /etc -name passwd >> /tmp/save-both 2>&1
  

管道

管道是一个由一个或多个命令组成的序列，由管道字符(|)隔开。管道将第一个命令的标准输出与下一个命令的标准输入连接起来。

Figure 5.8: Process I/O piping

管道允许一个进程的输出在输出到终端之前，由其他进程对其进行操作和格式化。一个有用的思维形象是想象数据从一个进程到另一个进程的管道中 "流动"，并被流经的管道中的每一条命令稍作改变。

管道示例

本例采用ls命令的输入，使用less在终端上显示。

[user@host ~]$ ls -l /usr/bin | less

ls命令的输出被传送到wc -l，它计算从ls接收到的行数，并将其打印到终端。

[user@host ~]$ ls | wc -l

head将从ls -t输出前10行输出，最后的结果将被重定向到一个文件。

[user@host ~]$ ls -t | head -n 10 > /tmp/ten-last-changed-files

管道、重定向和tee命令

当重定向与管道结合在一起时，shell会先设置整个管道，然后再重定向输入/输出。如果在管道中使用输出重定向，那么输出将进入文件，而不是进入管道中的下一个命令。

在这个例子中，ls命令的输出会进入文件，终端上什么也不显示。

[user@host ~]$ ls > /tmp/saved-output | less

tee命令克服了这个限制。在管道中，tee会将其标准输入复制到标准输出，同时也会将其标准输出重定向到作为命令参数命名的文件。如果你把数据想象成流经管道的水，tee可以被形象化为管道中的一个 "T "型接头，它可以将输出导向两个方向。

Figure 5.9: Process I/O piping with tee

使用tee命令的管道示例

这个例子将 ls 命令的输出重定向到文件中，并将其传递给less，以便在终端上逐一显示。

[user@host ~]$ ls -l | tee /tmp/saved-output | less

如果在管道的结尾使用tee，则可以将命令的最终输出到显示在终端并保存。

[user@host ~]$ ls -t | head -n 10 | tee /tmp/ten-last-changed-files

标准错误可以通过管道重定向，但合并重定向操作符（&>和&>>）不能用来做这个操作。

以下是通过管道重定向标准输出和标准错误的正确方法：

[user@host ~]$ find -name / passwd 2>&1 | less

从shell提示符编辑文本文件

目标

完成本节内容后，你应该能够使用vim编辑器从命令行创建和编辑文本文件。

用vim编辑文件

Linux的一个重要设计原则是，信息和配置设置通常存储在基于文本的文件中。这些文件可以以各种方式结构化，如设置列表、类似INI的格式、结构化的XML或YAML等。但是，文本文件的优点是可以用任何简单的文本编辑器来查看和编辑。

Vim是vi编辑器的改进版，它是Linux和UNIX系统中发行的vi编辑器的改进版。Vim具有很强的可配置性和高效性，对实践用户来说，它包括了分屏编辑、颜色格式化和文本编辑高亮等功能。

为什么要学习Vim？

你应该知道如何使用至少一个可以从纯文本的shell提示符中使用的文本编辑器。如果你知道，你可以从终端窗口编辑基于文本的配置文件，也可以通过ssh或Web控制台远程登录来编辑。那么你就不需要访问图形化桌面来编辑服务器上的文件，事实上，服务器可能根本不需要运行图形化桌面环境。

为什么要学习Vim而不是其他可能的选择呢？关键的原因是，如果有文本编辑器的话，Vim几乎都会安装在服务器上。这是因为vi是由POSIX标准规定的，Linux和许多其他类似UNIX的操作系统在很大程度上都符合POSIX标准。

此外，Vim经常被用作其他常见操作系统或发行版上的vi实现。例如，macOS目前默认包含了Vim的轻量级安装。所以，在Linux中学习到的Vim技能可能也会帮助你在其他地方完成一些事情。

启动Vim

Vim 以两种不同的方式安装在 Red Hat Enterprise Linux 中，可能会影响你可用的功能和Vim命令。

你的服务器可能只安装了vim-minimal软件包。这是一个非常轻量级的安装，只包括核心功能集和基本的vi命令。在这种情况下，您可以用vi filename打开一个文件进行编辑，本节中讨论的所有核心功能都可以使用。

另外，您的服务器可能安装了vim增强版的软件包。这提供了一个更全面的功能，一个在线帮助系统和一个教程程序。在这个增强模式下启动Vim，你可以使用vim命令。

[user@host ~]$ vim filename

无论哪种方式，我们在本节中讨论的核心功能都将与这两个命令一起使用。

如果安装了vim-enhanced，普通用户将有一个shell别名设置，这样如果他们运行vi命令，就会自动得到vim命令。这并不适用于root和其他UID低于200的用户（系统服务使用的UID）。

如果你是以root用户的身份编辑文件，而你希望vi能在增强模式下运行，这可能会让你大吃一惊。同样的，如果安装了vim-enhanced，而普通用户由于某种原因想要使用简单的vi，他们可能需要使用 \vi来暂时覆盖别名。

高级用户可以使用 \vi --version和vim --version来比较这两个命令的特征集。

Vim操作模式

Vim的一个不寻常的特点是它有多种操作模式，包括命令模式、扩展命令模式、编辑模式和视觉模式。根据不同的模式，您可能会发布命令、编辑文本或处理文本块。作为一个新的Vim用户，你应该时刻注意你当前的模式，因为在不同的模式下按键的效果不同。

Figure 5.10: Moving between Vim modes

当你第一次打开Vim时，它以命令模式启动，用于导航、剪切和粘贴以及其他文本操作。使用单字符键进入其他模式中的每一个模式，以访问特定的编辑功能。

• 按i键进入插入模式，所有输入的文本都会变成文件内容。按Esc键返回到命令模式。
• v键进入视觉模式，可选择多个字符进行文本操作。使用Shift+V来选择多行，Ctrl+V来选择块。进入视觉模式时使用相同的按键（v、Shift+V或Ctrl+V）退出。
• 按 :键开始扩展命令模式，用于写文件（保存文件）和退出 Vim 编辑器等任务。

最基本的Vim工作流程

Vim具有高效、协调的按键功能，可用于高级编辑任务。虽然在实践中被认为很有用，但Vim的功能可能会让新用户不知所措。

i键会使Vim进入插入模式。在这之后输入的所有文本都被视为文件内容，直到您退出插入模式。Esc键退出插入模式，并将Vim返回到命令模式。u键将撤销最近的编辑。按 x 键可删除单个字符。:w 命令会写入（保存）文件，并保持在命令模式下进行更多的编辑。:wq 命令会写入（保存）文件，并退出 Vim。:q!命令退出Vim，丢弃上次写入后的所有文件更改。Vim用户必须学习这些命令才能完成任何编辑任务。

重新排列现有文本

在Vim中，复制和粘贴被称为yank 和 put，使用命令字符Y和P。使用方向键展开视觉选择。准备好后，按Y键将选区拉到内存中。将光标定位在新的位置，然后按P键将选区放在光标处。

Vim中的视觉模式

视觉模式是一个很好的突出显示和操作文字的方法。有三个按键：

• 字符模式：v
• 行模式：Shift+V
• 块模式：Ctrl+V

Vim有很多功能，但你应该先掌握基本的工作流程。你不需要快速了解整个编辑器及其功能。通过练习来熟悉这些基础知识，然后你可以通过学习额外的Vim命令（按键）来扩展你的Vim词汇量。

改变shell环境

目标

完成本节内容后，你能够设置shell变量来帮助运行命令，并能编辑Bash启动脚本来设置shell和环境变量来修改shell的行为和从shell运行的程序。

使用shell变量

Bash shell允许你设置shell变量，你可以用它来帮助运行命令或修改shell的行为。你也可以将shell变量导出为环境变量，当启动时，这些变量会自动复制到从该shell运行的程序中。你可以使用变量来帮助运行一个带长参数的命令，或者将常用的设置应用到从该shell运行的命令中。

Shell变量是一个特定的shell会话所独有的。如果你有两个终端窗口打开，或者是两个独立的远程服务器的登录会话，那么你正在运行两个shell。每个shell都有自己的shell变量的值。

为变量赋值

使用下面的语法给一个shell变量赋值：

VARIABLENAME=value

变量名可以包含大写或小写字母、数字和下划线字符(_)。例如，下面的命令可以设置shell变量：

[user@host ~]$ COUNT=40
[user@host ~]$ first_name=John
[user@host ~]$ file1=/tmp/abc
[user@host ~]$ _ID=RH123

请记住，这个更改只影响到您运行该命令的shell，不会影响到本服务器上运行的其他shell。

你可以使用set命令来列出所有当前被设置的shell变量。(它还会列出所有的shell函数，你可以忽略他们。)这个列表足够长，你可能会想把输出shell命令中，这样你就可以一页一页地查看。

[user@host ~]$ set | less
BASH=/usr/bin/bash
BASHOPTS=checkwinsize:cmdhist:complete_fullquote:expand_aliases:extglob:extquote:
force_fignore:histappend:interactive_comments:progcomp:promptvars:sourcepath BASHRCSOURCED=Y 
...output omitted...

使用变量扩展检索值

你可以使用变量扩展来引用你所设置的变量的值。要做到这一点，在变量的名称前加上一个美元符号($)。在下面的例子中，echo命令打印出输入的命令行的其余部分，但在执行了变量扩展之后。

例如，下面的命令将变量COUNT设置为40。

[user@host ~]$ COUNT=40

如果你输入命令 echo COUNT，它将打印出字符串 COUNT。

[user@host ~]$ echo COUNT
COUNT

但如果你输入命令echo $COUNT，它就会打印出变量COUNT的值。

[user@host ~]$ echo $COUNT
40

一个更实用的例子可能是使用一个变量来引用多个命令的长文件名。

[user@host ~]$ file1=/tmp/tmp.z9pXW0HqcC
[user@host ~]$ ls -l $file1
-rw-------. 1 student student 1452 Jan 22 14:39 /tmp/tmp.z9pXW0HqcC
[user@host ~]$ rm $file1 
[user@host ~]$ ls -l $file1 
total 0

如果变量名旁边有任何尾部字符，你可能需要用大括号来保护变量名。你可以在变量扩展中始终使用大括号，但你也会看到很多不需要大括号的例子，在这些例子中，你可以省略掉大括号。

在下面的示例中，第一个回波命令试图扩展不存在的变量COUNTx，这并没有导致错误，而是返回了空。

[user@host ~]$ echo Repeat $COUNTx
Repeat
[user@host ~]$ echo Repeat ${COUNT}x
Repeat 40x

使用Shell变量配置Bash

有些shell变量是在Bash启动时设置的，但可以通过修改来调整shell的行为。

例如，影响shell历史记录和history命令的两个shell变量是HISTFILE和HISTFILESIZE。如果设置了HISTFILE，它指定了shell历史记录的保存位置。默认情况下是用户的~/.bash_history文件。HISTFILESIZE变量指定了从历史记录中保存在该文件中的命令数量。

另一个例子是PS1，它是一个控制shell提示符外观的shell变量。如果你改变这个值，它将改变你的shell提示符的外观。在bash(1)man page的 "PROMPTING "一节中列出了一些特殊字符的扩展。

[user@host ~]$ PS1="bash\$ " 
bash$ PS1="[\u@\h \W]\$ " 
[user@host ~]$ 

关于上面的例子有两点需要注意：第一，由于PS1设置的值是一个提示符，所以在提示符的结尾几乎总是以尾部的空格结束。第二，当变量的值包含某种形式的空格，包括空格、制表符或回车符时，值必须用双引号包围，可以是单引号，也可以是双引号；这不是可选的。如果省略了引号，就会出现意想不到的结果。请看上面的PS1例子，注意它既符合建议（尾部空格），也符合规则（引号）。

用环境变量配置程序

shell为你从该shell中运行的程序提供了一个环境。其中，这个环境包括文件系统中当前工作目录的信息、传递给程序的命令行选项以及环境变量的值。程序可以使用这些环境变量来改变它们的行为或默认设置。

非环境变量的shell变量只能由shell使用。环境变量可以被shell和从该shell运行的程序使用。

你可以通过使用 export 命令将shell中定义的任何变量标记成环境变量。

[user@host ~]$ EDITOR=vim
[user@host ~]$ export EDITOR

你可以一步到位地设置和导出一个变量：

[user@host ~]$ export EDITOR=vim

应用程序和会话使用这些变量来决定它们的行为。例如，shell在启动时自动将HOME变量设置为用户主目录的文件名。

另一个例子是LANG，它设置了locale。它可以调整程序输出的首选语言；字符集；日期、数字和货币的格式化；以及程序的排序顺序。如果设置为en_US.UTF-8，则使用UTF-8 Unicode字符编码的美国英语。如果设置为其他的东西，例如fr_FR.UTF-8，它将使用法国的UTF-8 Unicode字符编码。

[user@host ~]$ date
Tue Jan 22 16:37:45 CST 2019
[user@host ~]$ export LANG=fr_FR.UTF-8 
[user@host ~]$ date 
mar. janv. 22 16:38:14 CST 2019

另一个重要的环境变量是PATH。PATH变量包含一个包含程序的冒号分隔的目录列表：

[user@host ~]$ echo $PATH /home/user/.local/bin:/home/user/bin:/usr/share/Modules/bin:/usr/local/bin:/usr/ bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin

当你运行ls这样的命令时，shell会依次在每个目录中寻找可执行文件ls，然后运行第一个匹配的文件。(在一个典型的系统中，这是 /usr/ bin/ls。)

你可以轻松地在PATH的末尾添加额外的目录。例如，也许你有一些可执行程序或脚本，你想在 /home/user/sbin 中像普通命令一样运行。你可以把/home/user/sbin添加到当前会话的PATH末尾，就像这样：

[user@host ~]$ export PATH=${PATH}:/home/user/sbin

要列出一个特定shell的所有环境变量，请运行env命令。

[user@host ~]$ env 
...output omitted...
LANG=en_US.UTF-8
HISTCONTROL=ignoredups
HOSTNAME=host.example.com
XDG_SESSION_ID=4 
...output omitted...

设置默认文本编辑器

EDITOR 环境变量指定了你要使用的程序作为命令行程序的默认文本编辑器。如果没有指定的话，很多程序都会使用vi或vim，但如果需要的话，你可以覆盖这个首选项：

[user@host ~]$ export EDITOR=nano

自动设置变量

如果你想在 shell 启动时自动设置 shell 或环境变量，你可以编辑 Bash 启动脚本。当Bash启动时，会运行几个包含shell命令的文本文件，这些文件会初始化shell环境。

具体运行的脚本取决于shell是如何启动的，是交互式登录shell、交互式非登录shell还是shell脚本。

假设默认的 /etc/profile、/etc/bashrc 和 ~/.bash_profile 文件，如果你想对你的用户帐户进行修改，并在启动时影响到所有交互式 shell 提示，请编辑 ~/.bashrc 文件。例如，你可以将该帐户的默认编辑器设置为nano，将文件编辑为读：

# .bashrc

# Source global definitions 
if [ -f /etc/bashrc ]; then  
    . /etc/bashrc 
fi
# User specific environment
PATH="$HOME/.local/bin:$HOME/bin:$PATH" 
export PATH
# User specific aliases and functions 
export EDITOR=nano

取消设置和取消导出的变量

要完全取消设置和取消导出一个变量，请使用 unset 命令。

[user@host ~]$ echo $file1
/tmp/tmp.z9pXW0HqcC
[user@host ~]$ unset file1
[user@host ~]$ echo $file1

[user@host ~]$ 

要取消导出一个变量而不设置它，请使用 export -n 命令：

[user@host ~]$ export -n PS1

总结

• 运行中的程序或进程有三个标准的通信通道，标准输入、标准输出和标准错误。
• 你可以使用I/O重定向来读取文件中的标准输入，或将进程的输出或错误写到文件中。
• 管道可以用来连接一个进程的标准输出和另一个进程的标准输入，并可以用来格式化输出或建立复杂的命令。
• 你应该知道如何使用至少一个命令行文本编辑器，一般都会安装Vim。
• Shell变量可以帮助你运行命令，而且是特定的shell会话所特有的。
• 环境变量可以帮助你配置shell的行为或它启动的进程。