Bash-скрипты, руководство в 11 частях

В прошлый раз, в третьей части этой серии материалов по bash-скриптам, мы говорили о параметрах командной строки и ключах. Наша сегодняшняя тема — ввод, вывод, и всё, что с этим связано.

Вы уже знакомы с двумя методами работы с тем, что выводят сценарии командной строки:

• Отображение выводимых данных на экране.

• Перенаправление вывода в файл.

Иногда что-то надо показать на экране, а что-то — записать в файл, поэтому нужно разобраться с тем, как в Linux обрабатывается ввод и вывод, а значит — научиться отправлять результаты работы сценариев туда, куда нужно. Начнём с разговора о стандартных дескрипторах файлов.

Стандартные дескрипторы файлов

Всё в Linux — это файлы, в том числе — ввод и вывод. Операционная система идентифицирует файлы с использованием дескрипторов.

Каждому процессу позволено иметь до девяти открытых дескрипторов файлов. Оболочка bash резервирует первые три дескриптора с идентификаторами 0, 1 и 2. Вот что они означают.

• 0, STDIN — стандартный поток ввода.

• 1, STDOUT — стандартный поток вывода.

• 2, STDERR — стандартный поток ошибок.

Эти три специальных дескриптора обрабатывают ввод и вывод данных в сценарии.

Вам нужно как следует разобраться в стандартных потоках. Их можно сравнить с фундаментом, на котором строится взаимодействие скриптов с внешним миром. Рассмотрим подробности о них.

STDIN

STDIN — это стандартный поток ввода оболочки. Для терминала стандартный ввод — это клавиатура. Когда в сценариях используют символ перенаправления ввода — <, Linux заменяет дескриптор файла стандартного ввода на тот, который указан в команде. Система читает файл и обрабатывает данные так, будто они введены с клавиатуры.

Многие команды bash принимают ввод из STDIN, если в командной строке не указан файл, из которого надо брать данные. Например, это справедливо для команды cat.

Когда вы вводите команду cat в командной строке, не задавая параметров, она принимает ввод из STDIN. После того, как вы вводите очередную строку, cat просто выводит её на экран.

STDOUT

STDOUT — стандартный поток вывода оболочки. По умолчанию это — экран. Большинство bash-команд выводят данные в STDOUT, что приводит к их появлению в консоли. Данные можно перенаправить в файл, присоединяя их к его содержимому, для этого служит команда >>.

Итак, у нас есть некий файл с данными, к которому мы можем добавить другие данные с помощью этой команды:

pwd >> myfile

То, что выведет pwd, будет добавлено к файлу myfile, при этом уже имеющиеся в нём данные никуда не денутся.

Перенаправление вывода команды в файл

Пока всё хорошо, но что если попытаться выполнить что-то вроде показанного ниже, обратившись к несуществующему файлу xfile, задумывая всё это для того, чтобы в файл myfile попало сообщение об ошибке.

ls –l xfile > myfile

После выполнения этой команды мы увидим сообщения об ошибках на экране.

Попытка обращения к несуществующему файлу

При попытке обращения к несуществующему файлу генерируется ошибка, но оболочка не перенаправила сообщения об ошибках в файл, выведя их на экран. Но мы-то хотели, чтобы сообщения об ошибках попали в файл. Что делать? Ответ прост — воспользоваться третьим стандартным дескриптором.

STDERR

Перенаправление вывода в скриптах

Перенаправление ввода в скриптах

Для перенаправления ввода можно воспользоваться той же методикой, которую мы применяли для перенаправления вывода. Например, команда exec позволяет сделать источником данных для STDIN какой-нибудь файл:

exec 0< myfile

Эта команда указывает оболочке на то, что источником вводимых данных должен стать файл myfile, а не обычный STDIN. Посмотрим на перенаправление ввода в действии:

#!/bin/bash

exec 0< testfile

count=1

while read line

do

echo "Line #$count: $line"

count=$(( $count + 1 ))

done

Вот что появится на экране после запуска скрипта.

Перенаправление ввода

В одном из предыдущих материалов вы узнали о том, как использовать команду read для чтения данных, вводимых пользователем с клавиатуры. Если перенаправить ввод, сделав источником данных файл, то команда read, при попытке прочитать данные из STDIN, будет читать их из файла, а не с клавиатуры.

Некоторые администраторы Linux используют этот подход для чтения и последующей обработки лог-файлов.

Создание собственного перенаправления вывода

Перенаправляя ввод и вывод в сценариях, вы не ограничены тремя стандартными дескрипторами файлов. Как уже говорилось, можно иметь до девяти открытых дескрипторов. Остальные шесть, с номерами от 3 до 8, можно использовать для перенаправления ввода или вывода. Любой из них можно назначить файлу и использовать в коде скрипта.

Назначить дескриптор для вывода данных можно, используя команду exec:

#!/bin/bash

exec 3>myfile

echo "This should display on the screen"

echo "and this should be stored in the file" >&3

echo "And this should be back on the screen"

После запуска скрипта часть вывода попадёт на экран, часть — в файл с дескриптором 3.

Перенаправление вывода, используя собственный дескриптор

Создание дескрипторов файлов для ввода данных

Перенаправить ввод в скрипте можно точно так же, как и вывод. Сохраните STDIN в другом дескрипторе, прежде чем перенаправлять ввод данных.

После окончания чтения файла можно восстановить STDIN и пользоваться им как обычно:

#!/bin/bash

exec 6<&0

exec 0< myfile

count=1

while read line

do

echo "Line #$count: $line"

count=$(( $count + 1 ))

done

exec 0<&6

read -p "Are you done now? " answer

case $answer in

y) echo "Goodbye";;

n) echo "Sorry, this is the end.";;

esac

Испытаем сценарий.

Перенаправление ввода

В этом примере дескриптор файла 6 использовался для хранения ссылки на STDIN. Затем было сделано перенаправление ввода, источником данных для STDIN стал файл. После этого входные данные для команды read поступали из перенаправленного STDIN, то есть из файла.

После чтения файла мы возвращаем STDIN в исходное состояние, перенаправляя его в дескриптор 6. Теперь, для того, чтобы проверить, что всё работает правильно, скрипт задаёт пользователю вопрос, ожидает ввода с клавиатуры и обрабатывает то, что введено.

Закрытие дескрипторов файлов

Оболочка автоматически закрывает дескрипторы файлов после завершения работы скрипта. Однако, в некоторых случаях нужно закрывать дескрипторы вручную, до того, как скрипт закончит работу. Для того, чтобы закрыть дескриптор, его нужно перенаправить в &-. Выглядит это так:

#!/bin/bash

exec 3> myfile

echo "This is a test line of data" >&3

exec 3>&-

echo "This won't work" >&3

После исполнения скрипта мы получим сообщение об ошибке.

Попытка обращения к закрытому дескриптору файла

Всё дело в том, что мы попытались обратиться к несуществующему дескриптору.

Будьте внимательны, закрывая дескрипторы файлов в сценариях. Если вы отправляли данные в файл, потом закрыли дескриптор, потом — открыли снова, оболочка заменит существующий файл новым. То есть всё то, что было записано в этот файл ранее, будет утеряно.

Получение сведений об открытых дескрипторах

Для того, чтобы получить список всех открытых в Linux дескрипторов, можно воспользоваться командой lsof. Во многих дистрибутивах, вроде Fedora, утилита lsof находится в /usr/sbin. Эта команда весьма полезна, так как она выводит сведения о каждом дескрипторе, открытом в системе. Сюда входит и то, что открыли процессы, выполняемые в фоне, и то, что открыто пользователями, вошедшими в систему.

У этой команды есть множество ключей, рассмотрим самые важные.

• -p Позволяет указать ID процесса.

• -d Позволяет указать номер дескриптора, о котором надо получить сведения.

Для того, чтобы узнать PID текущего процесса, можно использовать специальную переменную окружения $$, в которую оболочка записывает текущий PID.

Ключ -a используется для выполнения операции логического И над результатами, возвращёнными благодаря использованию двух других ключей:

lsof -a -p $$ -d 0,1,2

Вывод сведений об открытых дескрипторах

Тип файлов, связанных с STDIN, STDOUT и STDERR — CHR (character mode, символьный режим). Так как все они указывают на терминал, имя файла соответствует имени устройства, назначенного терминалу. Все три стандартных файла доступны и для чтения, и для записи.

Посмотрим на вызов команды lsof из скрипта, в котором открыты, в дополнение к стандартным, другие дескрипторы:

#!/bin/bash

exec 3> myfile1

exec 6> myfile2

exec 7< myfile3

lsof -a -p $$ -d 0,1,2,3,6,7

Вот что получится, если этот скрипт запустить.

Просмотр дескрипторов файлов, открытых скриптом

Скрипт открыл два дескриптора для вывода (3 и 6) и один — для ввода (7). Тут же показаны и пути к файлам, использованных для настройки дескрипторов.

Подавление вывода

Иногда надо сделать так, чтобы команды в скрипте, который, например, может исполняться как фоновый процесс, ничего не выводили на экран. Для этого можно перенаправить вывод в /dev/null. Это — что-то вроде «чёрной дыры».

Вот, например, как подавить вывод сообщений об ошибках:

ls -al badfile anotherfile 2> /dev/null

Тот же подход используется, если, например, надо очистить файл, не удаляя его:

cat /dev/null > myfile

Итоги

Сегодня вы узнали о том, как в сценариях командной строки работают ввод и вывод. Теперь вы умеете обращаться с дескрипторами файлов, создавать, просматривать и закрывать их, знаете о перенаправлении потоков ввода, вывода и ошибок. Всё это очень важно в деле разработки bash-скриптов.

В следующий раз поговорим о сигналах Linux, о том, как обрабатывать их в сценариях, о запуске заданий по расписанию и о фоновых задачах.