Linux学习Day4：管道符、重定向与环境变量

　　仅仅是学习Linux系统的命令还不够，只有把多个命令按照自己想要的方式进行组合使用，才能提高工作效率。今天的内容主要是关于如何把命令组合在一起使用，使得输入的命令更准确、更高效，也为接下来的Shell脚本打好基础。

一、输入输出重定向

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　　输入重定向：指把文件内容导入到命令中。

　　输出重定向：指把原本要输出到屏幕的数据信息写入到指定的文件中，又分为标准输出重定向和错误输出重定向两种。

• • 　　标准输入重定向（STDIN，文件描述符为0）：默认从键盘输入，也可以从其他文件或命令输入。
  • 　　标准输出重定向（STDIN，文件描述符为1）：默认输出到屏幕。
  • 　　错误输出重定向（STDERR，文件描述符为2）：默认输出到屏幕。

　　要区别对待两种输出信息，第一种是命令的标准输出信息，第二种是命令的报错提示信息（错误输出），如下所示：

[root@linuxprobe ~]# ls -l anaconda-ks.cfg 
-rw-------. 1 root root 1032 Feb 18  2019 anaconda-ks.cfg      //ls命令的标准输出信息，也是我们想要的信息
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# ls -l xxxxx
ls: cannot access xxxxx: No such file or directory      //因为xxxxx文件不存在，所以输出的是报错提示信息
[root@linuxprobe ~]# 

　　对于输入重定向来说，用到的符号及其作用如下所示：

符号	作用
命令 < 文件	将文件作为命令的标准输入
命令 << 分界符	从标准输入中读入，直到遇见分界符才停止（分界符可以自己定义，如"EOF"、"over"等）
命令 < 文件1 > 文件2	将文件1作为命令的标准输入并将标准输出到文件2

　　对于输出重定向来说，用到的符号及其作用如下所示：

符号	作用
命令 > 文件	将标准输出重定向到一个文件中（清空原有文件的数据）
命令 2> 文件	将错误输出重定向到一个文件中（清空原来文件的数据）
命令 >> 文件	将标准输出重定向到一个文件中（追加到原有文件的后面）
命令 2>> 文件	将错误输出重定向到一个文件中（追加到原有内容的后面）
命令 >>  文件 2>&1  或  命令 &>> 文件	将标准输出和错误输出共同写入到文件中（追加到原有内容的后面）

　　通过标准输出重定向将 man ls 命令原本要输出到屏幕的信息写入文件readme.txt中，然后显示readme.txt文件中的内容，具体命令如下：

[root@linuxprobe ~]# man ls > readme.txt
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# cat readme.txt 
LS(1)                                                      User Commands                                                     LS(1)



NAME
       ls - list directory contents

SYNOPSIS
       ls [OPTION]... [FILE]...

DESCRIPTION
       List  information about the FILEs (the current directory by default).  Sort entries alphabetically if none of -cftuvSUX nor
       --sort is specified.
---------------------------------省略部分输出内容---------------------

　　通过覆盖写入模式向readme.txt文件中写入一行数据，然后再通过追加写入模式再写入一行数据，具体命令如下：

[root@linuxprobe ~]# echo "Welcome to my home" > readme.txt      //清除原有的内容
[root@linuxprobe ~]# echo "Learning Linux is happy to me" >> readme.txt    //追加至原来文件内容的后面
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# cat readme.txt 
Welcome to my home
Learning Linux is happy to me
[root@linuxprobe ~]# 

　　如果想把命令的报错信息写入文件，该如何操作呢？

[root@linuxprobe ~]# ls -l xxxxx
ls: cannot access xxxxx: No such file or directory     //提示xxxxx文件不存在
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# ls -l xxxxx 2> readme.txt    //将报错信息写入readme.txt文件
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# cat readme.txt 
ls: cannot access xxxxx: No such file or directory    //报错信息写入readme.txt文件成功
[root@linuxprobe ~]# 

　　输入重定向相对来说比较冷门，在工作中遇到的概率较小。输入重定向的作用是把文件内容直接导入命令中。接下来使用输入重定向把readme.txt文件导入给wc -l命令，统计文件内容的行数。

[root@linuxprobe ~]# cat readme.txt 
ls: cannot access xxxxx: No such file or directory
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# wc -l < readme.txt    //使用输入重定向
1
[root@linuxprobe ~]# 

二、管道命令符

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　　管道符，即“|”，其执行的格式“命令A | 命令B”，当然可以这样使用：“命令A | 命令B | 命令C”。管道命令符的作用是把前一个命令A原本要输出到屏幕的标准正常数据当作是后一个命令B的标准输入，比如把搜索命令的输出值传递给统计命令，具体如下：

[root@localhost ~]# grep "/sbin/nologin" /etc/passwd | wc -l    
19
[root@localhost ~]# 

　　再比如用翻页的形式查看/etc目录中的文件列表及属性信息：

[root@localhost ~]# ls -l /etc/ | more
total 1168
-rw-r--r--.  1 root root       16 Jun 18  2019 adjtime
-rw-r--r--.  1 root root     1518 Jun  7  2013 aliases
-rw-r--r--.  1 root root    12288 Jun 18  2019 aliases.db
drwxr-xr-x.  2 root root      236 Jun 18  2019 alternatives
-rw-------.  1 root root      541 Mar 31  2016 anacrontab
-rw-r--r--.  1 root root       55 Nov  4  2016 asound.conf
-rw-r--r--.  1 root root        1 Oct 30  2018 at.deny
drwxr-x---.  3 root root       43 Jun 18  2019 audisp
drwxr-x---.  3 root root       83 Jun 18  2019 audit
drwxr-xr-x.  2 root root       22 Jun 18  2019 bash_completion.d
-rw-r--r--.  1 root root     2853 Nov  5  2016 bashrc
drwxr-xr-x.  2 root root        6 Nov  6  2016 binfmt.d
-rw-r--r--.  1 root root       38 Nov 29  2016 centos-release
--More--

　　在修改用户密码时，通常都需要输入两次密码以进行确认，这在编写自动化脚本时将成为一个非常致命的缺陷。通过管道符和passwd命令的--stdin参数相结合，可以用一条命令来完成密码重置的操作：

[root@localhost ~]# echo "123456" | passwd --stdin root     //一条命令修改root用户密码
Changing password for user root.
passwd: all authentication tokens updated successfully.
[root@localhost ~]# 

 　　通过重定向技术能够一次性地把多行信息打包输入或输出，比如让用户一直输入内容，直到用户输入了其自定义的分界符时，才结束输入。这种方法在编写自动化脚本时经常用到。

[root@localhost ~]# mail -s "readme" root@localhost << over     //"over"为用户自定义地分界符
> i think linux is very practical
> i hope to learn more
> can you teach me?
> over               //遇到分界符后结束输入，以上3行信息则为用户输入的有效内容
[root@localhost ~]#

三、命令行的通配符

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　　通配符，顾名思义，就是通用的匹配信息的符号，常见的通配符如下所示：

• 　　星号（*）代表匹配零个或多个字符；
• 　　问号（?）代表匹配单个字符；
• 　　中括号内加上数字（[0-9]）代表匹配0~9之间的单个数字的字符；
• 　　中括号内加上字母（[abc]）则代表匹配a、b、c三个字中的任意一个字符。

　　匹配在/dev目录中所有以sda开头的文件：

[root@localhost ~]# ls -l /dev/sda*
brw-rw----. 1 root disk 8, 0 Feb 20 23:57 /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8, 1 Feb 20 23:57 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8, 2 Feb 20 23:57 /dev/sda2
[root@localhost ~]# 

　　匹配以sda开头，且后面还紧跟某一个字符（字符包括字母、数字、特殊符号等等）的文件：

[root@localhost ~]# ls -l /dev/sda?       //该命令排除了/dev/sda文件，因为不匹配空值
-rw-r--r--. 1 root root    0 Feb 21 02:39 /dev/sda@      //该文件为本人所创建，用来实验测试
brw-rw----. 1 root disk 8, 1 Feb 20 23:57 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8, 2 Feb 20 23:57 /dev/sda2
[root@localhost ~]# 

　　匹配以sda开头，且后面还紧跟某一个数字的文件：

[root@localhost ~]# ls -l /dev/sda[0-9]
brw-rw----. 1 root disk 8, 1 Feb 20 23:57 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8, 2 Feb 20 23:57 /dev/sda2
[root@localhost ~]# 

　　匹配以sda开头，且后面还紧跟1、3、5中的某一个数字的文件：

[root@localhost ~]# ls -l /dev/sda[135]       //最好写成[1,3,5]，因为这种写法更规范
brw-rw----. 1 root disk 8, 1 Feb 20 23:57 /dev/sda1
[root@localhost ~]# 

 四、常用的转义字符

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　　Shell解释器提供了丰富的转义字符来处理输入的特殊数据，常见的4个转义字符如下所示：

• • 　　反斜杠（）：使反斜杠后面的一个变量变为单纯的字符串；
  • 　　单引号（''）：转义其中所有的变量为单纯的字符串；
  • 　　双引号（""）：保留其中的变量属性，不进行转义处理；
  • 　　反引号（``）：把其中的命令执行后返回结果。

　　实验：先定义一个名为PRICE的变量并赋值5，然后输出以双引号括起来的字符串与变量信息：

[root@localhost ~]# PRICE=5
[root@localhost ~]# 
[root@localhost ~]# echo "Price is $PRICE"     //保留其中变量属性
Price is 5     

　　实验：想要输出“Price is $5”，需要使用反斜杠进行转义。

[root@localhost ~]# echo "Price is $$PRICE"    //$$的作用是显示当前程序的进程ID号码
Price is 2571PRICE 
[root@localhost ~]# 
[root@localhost ~]# echo "Price is $$PRICE"    //使用反斜杠进行转义
Price is $5
[root@localhost ~]# 

　　实验：输出命令执行的结果。

[root@localhost ~]# echo `uname -a`     //先执行uname -a命令，然后输出执行结果
Linux localhost.localdomain 3.10.0-514.el7.x86_64 #1 SMP Tue Nov 22 16:42:41 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
[root@localhost ~]# 

五、重要的环境变量

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　　变量是计算机系统用于保存可变值的数据类型。在Linux系统中，变量名称一般都用大写表示，这是一种约定俗成的规范。可以直接通过变量名称来提取对应的变量值。Linux系统中的环境变量是用来定义系统运行环境的一些参数，比如每个用户的家目录、邮件存放的位置等。

　　在执行了一条命令后，Linux系统中到底发生了什么呢？简单来说，主要分为4个步骤：

　　第1步：判断用户是否以绝对路径或相对路径的方式输入命令（如/bin/ls就是以绝对路径的方式执行命令），如果是的话则直接执行。

 　　第2步：Linux系统检查用户输入的命令是否为“别名命名”，即用一个自定义的命令名称来替换原本的命令名称。alias命令可以用来创建属于自己的命令别名，格式为“alias 别名=命令”。unalias命令用来取消命令别名，格式为“unalias 别名”。在上图中，输入ls命令后，不同的文件类型显示不同的颜色，这其实就是Linux系统为了方便用户区分文件类型而特意设置的ls命令别名。

[root@localhost ~]# alias ls='ls --color=auto'    //设置命令的别名，执行ls命令则等同于执行ls --cloar=auto
[root@localhost ~]# 

 　　第3步：Bash解释器判断用户输入的是内部命令还是外部命令。内部命令是解释器内部的命令，会被直接执行。而用户在绝大多数输入的是外部命令，这些外部命令交由第4步处理。可以用“tyep 命令名称”来判断输入的命令是内部命令还是外部命令，能定位到命令存放的路径的都是外部命令。

[root@linuxprobe ~]# type cat
cat is /usr/bin/cat
[root@linuxprobe ~]# type more
more is /usr/bin/more

 　　第4步：系统在多个路径中查找用户输入的命令文件，而定义这些路径的变量叫作PATH，作用是告诉Bash解释器将要执行的命令可能存放的位置，然后Bash解释器就会乖乖地在这些路径下逐个查找。PATH变量包含多个路径值，每个路径值之间用冒号间隔，对这些路径的增加和删除操作将影响到Bash解释器对Linux命令的查找。

[root@linuxprobe ~]# echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin   
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# PATH=$PATH:/root/bin    //添加新的路径,不过系统重启后失效
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin:/root/bin     //添加成功
[root@linuxprobe ~]# 

　　综上所述，作为一名态度谨慎的运维工作者来说，在接手一台新的Linux系统后一定要检查PATH变量中是否有可疑的目录。另外，可以使用env命令来查看Linux系统中所有的环境变量，其中最重要的10个环境变量如下所示：

变量名称	作用
HOME	用户的主目录（即家目录）
SHELL	用户当前使用的SHELL解释器的名称
HISTSIZE	输出的历史命令记录条数
HISTFILESIZE	保存的历史命令记录条数
MAIL	邮件保存路径
LANG	系统语言、语系名称（出现乱码后，首先检查该变量）
RANDOM	生成一个随机数字
PS1	Bash解释器的提示符
PATH	定义解释器搜索用户执行命令的路径
EDITOR	用户默认的文本编辑器

　　Linux作为一个多用户多任务的操作系统，能够为每个用户提供独立的、合适的工作运行环境，因此，一个相同的变量会因为用户身份的不同而具有不同的值。

[root@linuxprobe ~]# echo $HOME
/root
[root@linuxprobe ~]# su - linuxprobe      //切换至linuxprobe用户
Last login: Sat Feb 15 19:28:26 BNT 2020 on :0
[linuxprobe@linuxprobe ~]$ 
[linuxprobe@linuxprobe ~]$ echo $HOME
/home/linuxprobe
[linuxprobe@linuxprobe ~]$ 

　　我们完全可以自行创建一个变量，来满足工作需求。例如设置一个名为WORKDIR的变量，如下所示：

[root@linuxprobe ~]# mkdir /home/workdir    //新建一个目录
[root@linuxprobe ~]#   
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# WORKDIR=/home/workdir  //新建一个变量，并将路径赋值给WORKDIR变量
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# cd $WORKDIR
[root@linuxprobe workdir]# pwd
/home/workdir
[root@linuxprobe workdir]# 

　　这样的变量不具有全局性，作用范围有限，可以使用export命令将其提升为全局变量，这样其他用户就可以使用了。注意：当使用su - 命令切换用户时，export命令无效

[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# WORKDIR=/home/workdir/    //给WORKDIR变量赋值
[root@linuxprobe ~]# echo $WORKDIR
/home/workdir/
[root@linuxprobe ~]# export WORKDIR    //提升为全局变量
[root@linuxprobe ~]# 
[root@linuxprobe ~]# su linuxprobe   //切换至linuxprobe用户
[linuxprobe@linuxprobe root]$ 
[linuxprobe@linuxprobe root]$ echo $WORKDIR     //成功输出WORKDIR变量的值
/home/workdir/           
[linuxprobe@linuxprobe root]$ su - linuxprobe   //使用su -命令切换至linuxprobe用户
Password: 
Last login: Sat Feb 22 11:52:23 BNT 2020 on pts/0
[linuxprobe@linuxprobe ~]$ echo $WORKDIR     //无法查看WORKDIR变量的值

[linuxprobe@linuxprobe ~]$