Linux Shell管道详解

2年前 (2024-04-27)
通过前面的学习，我们已经知道了怎样从文件重定向输入，以及重定向输出到文件。Shell 还有一种功能，就是可以将两个或者多个令（程序或者进程）连接到一起，把一个令的输出作为下一个令的输入，以这种方式连接的两个或者多个令就形成了管道（pipe）。

Linux 管道使用竖线|连接多个令，这被称为管道符。Linux 管道的具体语法格式如下：

command1 | command2

command1 | command2 [ | commandN... ]

当在两个令之间设置管道时，管道符|左边令的输出就变成了右边令的输入。只要个令向标准输出写入，而第二个令是从标准输入读取，那么这两个令就可以形成一个管道。大部分的 Linux 令都可以用来形成管道。

这里需要注意，command1 必须有正确输出，而 command2 必须可以处理 command2 的输出结果；而且 command2 只能处理 command1 的正确输出结果，不能处理 command1 的错误信息。

为什么使用管道？

我们先看下面一组令，使用 mysqldump（一个数据库备份程序）来备份一个叫做 wiki 的数据库：

mysqldump -u root -p '123456' wiki > /tmp/wikidb.backup
gzip -9 /tmp/wikidb.backup

scp /tmp/wikidb.backup username@remote_ip:/backup/mysql/

上述这组令主要做了如下任务：

  • mysqldump 令用于将名为 wike 的数据库备份到文件 /tmp/wikidb.backup；其中-u和-p选项分别指出数据库的用户名和密码。
  • gzip 令用于压缩较大的数据库文件以节省磁盘空间；其中-9表示最慢的压缩速度最好的压缩效果。
  • scp 令（secure copy，安全拷贝）用于将数据库备份文件到 IP 地址为 remote_ip 的备份服务器的 /backup/mysql/ 目录下。其中username是登录远程服务器的用户名，令执行后需要输入密码。


上述三个令依次执行。然而，如果使用管道的话，你就可以将 mysqldump、gzip、ssh 令相连接，这样就避免了创建临时文件 /tmp/wikidb.backup，而且可以同时执行这些令并达到相同的效果。

使用管道后的令如下所示：

mysqldump -u root -p '123456' wiki | gzip -9 | ssh username@remote_ip "cat > /backup/wikidb.gz"

这些使用了管道的令有如下特点：

  • 令的语法紧凑并且使用简单。

  • 通过使用管道，将三个令串联到一起就完成了远程 mysql 备份的复杂任务。

  • 从管道输出的标准错误会混到一起。


上述令的数据流如下图所示：

Linux Shell管道演示图

重定向和管道的区别

乍看起来，管道也有重定向的作用，它也改变了数据输入输出的方向，那么，管道和重定向之间到底有什么不同呢？

简单地说，重定向操作符>将令与文件连接起来，用文件来接收令的输出；而管道符|将令与令连接起来，用第二个令来接收个令的输出。如下所示：

command > file

command1 | command1

有些读者在学习管道时会尝试如下的令，我们来看一下会发生什么：

command1 > command2

答案是，有时尝试的结果将会很糟糕。这是一个实际的例子，一个 Linux 系统管理员以超级用户（root 用户）的身份执行了如下令：

cd /usr/bin

ls > less

条令将当前目录切换到了大多数程序所存放的目录，第二条令是告诉 Shell 用 ls 令的输出重写文件 less。因为 /usr/bin 目录已经包含了名称为 less（less 程序）的文件，第二条令用 ls 输出的文本重写了 less 程序，因此破坏了文件系统中的 less 程序。

这是使用重定向操作符错误重写文件的一个教训，所以在使用它时要谨慎。

Linux管道实例

【实例1】将 ls 令的输出发送到 grep 令：

[c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  /> log.txt
上述令是查看文件 log.txt 是否存在于当前目录下。

我们可以在令的后面使用选项，例如使用-al选项：
[c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  /> log.txt
管道符|与两侧的令之间也可以不存在空格，例如将上述令写作ls -al|grep log.txt；然而我还是在管道符|和两侧的令之间使用空格，以增加代码的可读性。

我们也可以重定向管道的输出到一个文件，比如将上述管道令的输出结果发送到文件 output.txt 中：

[c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  />  
cat /var/log/message | less


【实例3】查看指定程序的进程运行状态，并将输出重定向到文件中。

[c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  />  
[c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  /> 
[c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  /> command1 < input.txt | command2
command1 < input.txt | command2 -option | command3

例如，使用 tr 令从 os.txt 文件中获取输入，然后通过管道将输出发送给 sort 或 uniq 等令：
[c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  />   command1 | command2 | ... | commandN > output.txt
command1 < input.txt | command2 | ... | commandN > output.txt

【实例1】使用 mount 令显示当前挂载的文件系统的信息，并使用 column 令格式化列的输出，将输出结果保存到一个文件中。
[c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  />  
[c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  />   
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