Пользователи системы



страница18/42
Дата01.12.2017
Размер5.38 Mb.
ТипПрограмма
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   ...   42

Ввод и вывод


Любая программа - это автомат, предназначенный для обработки данных: получая на входе одну информацию, они в результате работы выдают другую. Хотя входящая и/или выходящая информация может быть и нулевой, т. е. попросту отсутствовать. Те данные, которые передаются программе для обработки - это ее ввод, то, что она выдает в результате работы -вывод. Организация ввода и вывода для каждой программы - это задача операционной системы.

Каждая программа работает с данными определенного типа: текстовыми, графическими, звуковыми и т. п. Как, наверное, уже стало понятно из предыдущих лекций, основной интерфейс управления системой в Linux - этотерминал, который предназначен для передачи текстовой информации от пользователя системе и обратно (см. лекцию 2). Поскольку ввести стерминала и вывести на терминал можно только текстовую информацию, товвод и вывод программ, связанных с терминалом1), тоже должен быть текстовым. Однако необходимость оперировать с текстовыми данными не ограничивает возможности управления системой, а, наоборот, расширяет их. Человек может прочитать вывод любой программы и разобраться, что происходит в системе, а разные программы оказываются совместимыми между собой, поскольку используют один и тот же вид представления данных - текстовый. Возможностям, которые дает Linux при работе с данными в текстовой форме, и посвящена данная лекция.

"Текстовость" данных - всего лишь договоренность об их формате. Никто не мешает выводить на экран нетекстовый файл, однако пользы в этом будет мало. Во-первых, раз уж файл содержит не текст, то не предполагается, что человек сможет что-либо понять из его содержимого. Во-вторых, если в нетекстовых данных, выводимых на терминалслучайно встретится управляющая последовательность,терминал ее выполнит. Например, если в скомпилированной программе записано число 1528515121, оно представлено в виде четырех байтов: 27, 91, 49 и 74. Соответствующий им текст состоит из четырех символовASCII: "esc", "[", "1" и "J", и при выводе файла на виртуальную консоль Linux в этом месте выполнится очистка экрана, так как "^[[1J" - именно такая управляющая последовательность для виртуальной консоли. Не всеуправляющие последовательности столь безобидны, поэтому использовать нетекстовые данные в качестве текстов не рекомендуется.

Что же делать, если содержимое нетекстового файла все-таки желательно просмотреть (то есть превратить втекст)? Можно воспользоваться программой hexdump, которая выдает содержимое файла в виде шестнадцатеричных ASCII-кодов, или strings, показывающей только те части файла, которые могут быть представлены в виде текста:

[methody@localhost methody]$ hexdump -C /bin/cat | less

00000000 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |.ELF............|

00000010 02 00 03 00 01 00 00 00 90 8b 04 08 34 00 00 00 |............4...|

00000020 e0 3a 00 00 00 00 00 00 34 00 20 00 07 00 28 00 |Ю:......4. ...(.|

. . .

00000100 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 06 00 00 00 |................|



00000110 04 00 00 00 2f 6c 69 62 2f 6c 64 2d 6c 69 6e 75 |..../lib/ld-linu|

00000120 78 2e 73 6f 2e 32 00 00 04 00 00 00 10 00 00 00 |x.so.2..........|

00000130 01 00 00 00 47 4e 55 00 00 00 00 00 02 00 00 00 |....GNU.........|

. . .


[methody@localhost methody]$ strings /bin/cat | less

/lib/ld-linux.so.2

_Jv_RegisterClasses

__gmon_start__

libc.so.6

stdout


. . .

[methody@localhost methody]$ strings -n3 /bin/cat | less

/lib/ld-linux.so.2

GNU


_Jv_RegisterClasses

__gmon_start__

libc.so.6

stdout


. . .

Пример 7.1. Использование hexdump и strings (html, txt)

В примере Мефодий, зная заранее, что текста будет выдано много, воспользовался конвейером "| less", описанным в разделе "Конвейер". С ключом "-C" утилита hexdump выводит в правой стороне экрана текстовое представление данных, заменяя непечатные символы точками (чтобы среди выводимого текста не встретилосьуправляющей последовательности). Мефодий заметил, что strings "не нашла" в файле /bin/cat явно текстовых подстрок "ELF" и "GNU": первая из них - вообще не текст (перед ней стоит непечатный символ с кодом 7f, а после -символ с кодом 1), а вторая - слишком короткая, хоть и ограничена символами с кодом 0, как это и полагается строке в скомпилированной программе. Наименьшая длина строки передается strings ключом "-n".


Перенаправление ввода и вывода


Для того чтобы записать данные в файл или прочитать их оттуда, процессу необходимо сначала открыть этот файл (при открытии на запись, возможно, придется предварительно создать его). При этом процесс получает дескриптор (описатель) открытого файла - уникальное для этого процесса число, которое он и будет использовать во всех операциях записи. Первый открытый файл получит дескриптор 0, второй - 1 и так далее. Закончив работу с файлом, процесс закрывает его, при этом дескриптор освобождается и может быть использован повторно. Если процесс завершается, не закрыв файлы, за него это делает система. Строго говоря, только в операции открытия дескриптора указывается, какой именно файл будет задействован. В качестве "файла" используются и обычные файлы, и файлы-дырки (чаще всего - терминалы), и каналы, описанные в разделе "Конвейер". Дальнейшие операции - чтение, запись и закрытие - работают с дескриптором, как с потоком данных, а куда именно ведет этот поток, неважно.

Каждый процесс Linux получает при старте три "файла", открытых для него системой. Первый из них (дескриптор 0) открыт на чтение, это стандартный ввод процесса. Именно со стандартным вводом работают все операции чтения, если в них не указан дескриптор файла. Второй (дескриптор 1) - открыт на запись, это стандартный выводпроцесса. С ним работают все операции записи, если дескриптор файла не указан в них явно. Наконец, третий поток данных (дескриптор 2) предназначается для вывода диагностических сообщений, он называетсястандартный вывод ошибок. Поскольку эти три дескриптора уже открыты к моменту запуска процесса, первый файл, открытый самим процессом, будет, скорее всего, иметь дескриптор 3.



Дескриптор- это описатель потока данных, открытого процессом. Дескрипторы нумеруются, начиная с 0. При открытии нового потока данных его дескриптор получает наименьший из неиспользуемых в этот момент номеров. Три заранее открытых дескриптора - стандартный ввод (0), стандартный вывод (1) и стандартный вывод ошибок(2) - выдаются при запуске.

Механизм копирования окружения, описанный в лекции 5, подразумевает, в числе прочего, копирование всех открытых дескрипторов родительского процесса дочернему. В результате и родительский, и дочерний процесс имеют под одинаковыми дескрипторами одни и те же потоки данных. Когда запускается стартовый командный интерпретатор, все три заранее открытых дескриптора связаны у него с терминалом (точнее, с соответствующимфайлом-дыркой типа tty): пользователь вводит команды с клавиатуры и видит сообщения на экране. Следовательно, любая команда, запускаемая из командной оболочки, будет выводить на тот же терминал, а любая команда, запущенная интерактивно (не в фоне) - вводить оттуда.


Стандартный вывод


Мефодий уже сталкивался с тем, что некоторые программы умеют выводить не только на терминал, но и в файл. Например, info при указании параметрического ключа "-o" с именем файла выведет текст руководства в файл, вместо того, чтобы отображать его на мониторе. Даже если разработчиками программы не предусмотрен такой ключ, Мефодию известен и другой способ сохранить вывод программы в файле вместо того, чтобы выводить его на монитор: поставить знак ">" и указать после него имя файла. Таким образом Мефодий уже создавал короткие текстовые файлы (сценарии) при помощи утилиты cat (см. лекцию 5):

[methody@localhost methody]$ cat > textfile

Это файл для примеров.

^D

[methody@localhost methody]$ ls -l textfile



-rw-r--r-- 1 methody methody 23 Ноя 15 16:06 textfile

Пример 7.2. Перенаправление стандартного вывода в файл (html, txt)

От использования символа ">" возможности самой утилиты cat, конечно, не расширились. Более того, cat в этом примере не получила от командной оболочки никаких параметров: ни знака ">", ни последующего имени файла. В этом случае cat работала как обычно, не зная (и даже не интересуясь!), куда попадут выведенные данные: на экран монитора, в файл или куда-нибудь еще. Вместо того, чтобы самой обеспечивать доставку вывода до конечного адресата (будь то человек или файл), cat отправляет все данные на стандартный вывод (сокращенно -stdout).

Подмена стандартного вывода - задача командной оболочки (shell). В данном примере shell создает пустой файл, имя которого указано после знака ">", и дескриптор этого файла передается программе cat под номером 1(стандартный вывод). Делается это очень просто. В лекции 5 было рассказано о том, как запускаются команды из оболочки. В частности, после выполнения fork() появляется два одинаковых процесса, один из которых - дочерний - должен запустить вместо себя команду (выполнить exec()). Так вот, перед этим он закрывает стандартный вывод (дескриптор 1 освобождается) и открывает файл (с ним связывается первый свободный дескриптор, т. е. 1), а запускаемой команде ничего знать и не надо: ее стандартный вывод уже подменен. Эта операция называется перенаправлением стандартного вывода. В том случае, если файл уже существует, shell запишет его заново, полностью уничтожив все, что в нем содержалось до этого. Поэтому Мефодию, чтобы продолжить записывать данные в textfile, потребуется другая операция - ">>":

[methody@localhost methody]$ cat >> textfile

Пример 1.

^D

[methody@localhost methody]$ cat textfile



Это файл для примеров.

Пример 1.

[methody@localhost methody]$

Пример 7.3. Недеструктивное перенаправление стандартного вывода (html, txt)

Мефодий получил именно тот результат, который ему требовался: добавил в конец уже существующего файла данные со стандартного вывода очередной команды.



Cтандартный вывод (standard output, stdout) - это поток данных, открываемый системой для каждого процесса в момент его запуска и предназначенный для данных, выводимых процессом.

Стандартный ввод


Аналогичным образом для передачи данных на вход программе может быть использован стандартный ввод(сокращенно - stdin). При работе с командной строкой стандартный ввод - это символы, вводимые пользователем с клавиатуры. Стандартный ввод можно перенаправить при помощи командной оболочки, подав на него данные из некоторого файла. Символ "<" служит для перенаправления содержимого файла на стандартный ввод программе. Например, если вызвать утилиту sort без параметра, она будет читать строки со стандартного ввода. Команда "sort < имя_файла" подаст на ввод sort данные из файла:

[methody@localhost methody]$ sort < textfile

Пример 1.

Это файл для примеров.

[methody@localhost methody]$

Пример 7.4. Перенаправление стандартного ввода из файла (html, txt)

Результат действия этой команды аналогичен команде sort textfile - разница лишь в том, что когда используется "<", sort получает данные со стандартного ввода ничего не зная о файле "textfile", откуда они поступают. Механизм работы shell в данном случае тот же, что и при перенаправлении вывода: shell читает данные из файла "textfile", запускает утилиту sort и передает ей на стандартный ввод содержимое файла.

Необходимо помнить, что операция ">" деструктивна: она всегда создает файл нулевой длины. Поэтому для, допустим, сортировки данных в файле надо применять последовательно sort < файл > новый_файл и mv новый_файл файл. Команда вида команда < файл > тот_же_файл просто урежет его до нулевой длины!

Стандартный ввод (standard input, stdin) - поток данных, открываемый системой для каждого процесса в момент его запуска и предназначенный для ввода данных.

Стандартный вывод ошибок


В качестве первого примера и упражнения на перенаправление Мефодий решил записать руководство по cat в свой файл cat.info:

[methody@localhost methody]$ info cat > cat.info

info: Запись ноды (coreutils.info.bz2)cat invocation...

info: Завершено.

[methody@localhost methody]$ head -1 cat.info

File: coreutils.info, Node: cat invocation, Next: tac invocation, Up: Output of entire files

[methody@localhost methody]$

Пример 7.5. Стандартный вывод ошибок (html, txt)

Удивленный Мефодий обнаружил, что вопреки его указанию отправляться в файл, две строки, выведенные командой info, все равно проникли натерминал. Очевидно, эти строки не попали на стандартный вывод потому, что не относятся непосредственно к руководству, которое должна вывести программа, они информируют пользователя о ходе выполнения работы: записи руководства в файл. Для такого рода диагностических сообщений, а также для сообщений об ошибках, возникших в ходе выполнения программы, в Linux предусмотрен стандартный вывод ошибок (сокращенно - stderr).



Стандартный вывод ошибок (standard error, stderr) - поток данных, открываемый системой для каждого процесса в момент его запуска и предназначенный для диагностических сообщений, выводимых процессом.

Использование стандартного вывода ошибок наряду со стандартным выводом позволяет отделить собственно результат работы программы от разнообразной сопровождающей информации, например, направив их в разные файлы. Стандартный вывод ошибок может быть перенаправлен так же, как и стандартный ввод/вывод, для этого используется комбинация символов "2>":

[methody@localhost methody]$ info cat > cat.info 2> cat.stderr

[methody@localhost methody]$ cat cat.stderr

info: Запись ноды (coreutils.info.bz2)cat invocation...

info: Завершено.

[methody@localhost methody]$

Пример 7.6. Перенаправление стандартного вывода ошибок (html, txt)

В этот раз на терминал уже ничего не попало, стандартный вывод отправился в файл cat.info, стандартный вывод ошибок - в cat.stderr. Вместо ">" и "2>" Мефодий мог бы написать "1>" и "2>". Цифры в данном случае обозначают номера дескрипторов открываемых файлов. Если некая утилита ожидает получить открытыйдескриптор с номером, допустим, 4, то, для того чтобы ее запустить, обязательно потребуется использовать сочетание "4>".

Иногда, однако, требуется объединить стандартный вывод и стандартный вывод ошибок в одном файле, а не разделять их. В командной оболочке bash для этого имеется специальная последовательность "2>&1". Это означает "направить стандартный вывод ошибок туда же, куда и стандартный вывод":

[methody@localhost methody]$ info cat > cat.info 2>&1

[methody@localhost methody]$ head -3 cat.info

info: Запись ноды (coreutils.info.bz2)cat invocation...

info: Завершено.

File: coreutils.info, Node: cat invocation, Next: tac invocation, Up: Output of entire files

[methody@localhost methody]$

Пример 7.7. Объединение стандартного вывода и стандартного вывода ошибок (html, txt)

В этом примере важен порядок перенаправлений: в командной строке Мефодий сначала указал, куда перенаправить стандартный вывод ("> cat.info") и только потом велел направить туда же стандартный выводошибок. Сделай он наоборот ("2>&1 > cat.info"), результат получился бы неожиданный: в файл попал бы толькостандартный вывод, а диагностические сообщения появились бы на терминале. Однако логика здесь железная: на момент выполнения операции "2>&1" стандартный вывод был связан с терминалом, значит, после ее выполнениястандартный вывод ошибок тоже будет связан с терминалом. А последующее перенаправление стандартного вывода в файл, конечно, никак не отразится на стандартном выводе ошибок. Номер в конструкции "&номер" - это номер открытого дескриптора. Если бы упомянутая выше утилита, записывающая в четвертый дескриптор, была написана на shell, в ней бы использовались перенаправления вида ">&4". Чтобы не набирать громоздкую конструкцию "> файл 2>&1" в bash используются сокращения: "&> файл" или, что то же самое, ">& файл".


Перенаправление в никуда


Иногда заведомо известно, что какие-то данные, выведенные программой, не понадобятся. Например, предупреждения со стандартного вывода ошибок. В этом случае можно перенаправить стандартный вывод ошибокв файл-дырку, специально предназначенный для уничтожения данных - /dev/null. Все, что записывается в этот файл, просто будет выброшено и нигде не сохранится:

[methody@localhost methody]$ info cat > cat.info 2> /dev/null

[methody@localhost methody]$

Пример 7.8. Перенаправление в /dev/null (html, txt)

Точно таким же образом можно избавиться и от стандартного вывода, отправив его в /dev/null.





Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   ...   42


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница