هدایت و تغییر مسیر در خط فرمان لینوکس

در این آموزش یکی از بهترین ویژگی‌های خط فرمان یعنی هدایت و تغییر مسیر در خط فرمان لینوکس را خواهیم آموخت.

I/O Redirection مخفف عبارت Input Output Redirection به معنی هدایت ورودی خروجی می‌باشد و با استفاده از خواهید شد این امکان، می‌توان ورودی و خروجی فرمان‌های لینوکس را به فایل‌ها و از فایل‌ها هدایت نمود و همچنین چندین فرمان قدرتمند ترکیبی ایجاد کرد.

تغییر مسیر در خط فرمان لینوکس

به منظور فراگیری این قابلیت در این بخش با فرمان‌های cat، sort، uniq، wc، grep، head و tail آشنا خواهید شد.

خروجی و ورودی استاندارد و خطا

بسیاری از برنامه‌هایی که استفاده می‌کنیم برخی از انواع خروجی‌ها را ایجاد می‌کنند. این خروجی اغلب شامل دو نوع است. اول نتایج برنامه را داریم یعنی داده‌ای که برنامه برای ایجاد آن طراحی شده است. دوم وضعیت و پیام‌های خطا را داریم که وضعیت فعلی برنامه را به ما گزارش می‌کند. اگر فرمانی مانند ls را بررسی کنیم، می‌بینیم که این فرمان نتایج و پیام‌های خطا را بر روی صفحه نمایش می‌دهد.

اگر این ایده که در لینوکس همه چیز فایل است را به یاد بیاوریم می‌بینیم که برنامه‌هایی مثل ls نتایج خود را به درون یک فایل خاص با نام Standard Output (خروجی استاندارد) می‌فرستد و همچنین پیام‌های خطا را به درون یک فایل خاص تحت عنوان Standard Error (خطای استاندارد) می‌فرستند. به صورت پیش‌فرض هر دوی این فایل‌ها به جای ذخیره‌سازی بر روی دیسک به صفحه نمایش لینک می‌شوند.

به‌علاوه بسیاری از برنامه‌ها، ورودی خود را از تسهیلاتی به نام Standard Input (ورودی استاندارد) می‌گیرند. I/O Redirection ما را قادر می‌سازد تا مسیری که خروجی به آن می‌رود و یا مسیری که ورودی از آن می‌آید را تغییر دهیم. به‌صورت عادی خروجی به صفحه‌نمایش هدایت می‌شود و ورودی از صفحه‌کلید می‌آید ولی با استفاده از I/O Redirection می‌توان این حالت پیش‌فرض را تغییر داد.

تغییر مسیر (Redirection) خروجی استاندارد

I/O Redirection به ما اجازه می‌دهد تا مسیری که خروجی می‌رود را دوباره تعریف کنیم. به‌منظور تغییر جهت و هدایت خروجی استاندارد به یک فایل دیگر به جای هدایت به صفحه‌نمایش ما از عملگر هدایت یعنی < استفاده شده و در ادامه آن نام فایل را ذکر می‌کنیم. برای مثال ما می‌توانیم به خط فرمان بگوییم که خروجی فرمان ls را به جای آن که آن را در صفحه نمایش نشان دهد به فایل ls-output.txt بفرستد.

[me@linuxbox ~]$ ls -l /usr/bin > ls-output.txt

در اینجا ما یک لیست بلند از دایرکتوری /usr/bin ایجاد نموده و نتایج را به فایل ls-output.txt فرستادیم. در ادامه خروجی فرمان را آزمایش می‌کنیم:

[me@linuxbox ~]$ ls -l ls-output.txt
-rw-rw-r-- 1 me me 167878 2012-02-01 15:07 ls-output.txt

اگر محتوای فایل را با فرمان less بررسی کنیم، خواهیم دید که فایل ls-output.txt در واقع حاوی نتایجی از فرمان ls می‌باشد.

[me@linuxbox ~]$ less ls-output.txt

در ادامه آزمون هدایت را این بار با کمی پیچیدگی انجام می‌دهیم. نام دایرکتوری را به چیزی که وجود ندارد تغییر می‌دهیم:

[me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr > ls-output.txt
ls: cannot access /bin/usr: No such file or directory

یک پیام خطا دریافت نمودیم. این امری کاملاً طبیعی است چرا که دایرکتوری را که وجود ندارد را به آن تخصیص داده‌ایم. ولی چرا پیام خطا به جای اینکه در فایل ls-output.txt ذخیره گردد بر روی صفحه نمایش نشان داده شد؟ پاسخ این است که برنامه ls پیام‌های خطا را به یک خروجی استاندارد ارسال نمی‌کند و از آن جایی که فقط خروجی استاندارد Standard Output را هدایت کردیم نه Standard Error. در نتیجه هنوز پیام‌های خطا در صفحه‌نمایش نشان داده می‌شوند. در آموزش‌های بعدی نحوه هدایت فایل Standard Error را نمایش خواهیم داد ولی قبل از مجدداً نگاهی دوباره به فایل خروجی خود خواهیم انداخت. با فرمان زیر اطلاعات کامل فایل، نمایش داده خواهد شد.

[me@linuxbox ~]$ ls -l ls-output.txt
-rw-rw-r-- 1 me me 0 2012-02-01 15:08 ls-output.txt

این فایل اکنون اندازه و حجم آن صفر است. به دلیل این که وقتی ما با استفاده از عملگر > هدایت خروجی را انجام می‌دهیم، فایل مقصد همیشه از اول شروع به نوشتن می‌کند. از آن جایی که فرمان ls ما هیچ نتیجه‌ای ایجاد نکرده و فقط یک پیام خطا نمایش داده، عملیات هدایت شروع به نوشتن فایل از اول کرده و سپس به دلیل خطا، نتایج ثبت شده حذف شدند. در واقع هر وقت بخواهیم نتایج فایل را حذف کنیم می‌توانیم از چنین ترفندی استفاده کنیم:

[me@linuxbox ~]$ > ls-output.txt

به‌سادگی با به‌کار بردن عملگر هدایت بدون هیچ فرمانی نتایج فایل را حذف می‌کنیم و یک فایل جدید خالی ایجاد می‌کنیم. برای آنکه نتایج حذف نشوند بایستی از عملگر >> برای (Redirection)  استفاده کنیم. به مثال زیر توجه کنید:

[me@linuxbox ~]$ ls -l /usr/bin >> ls-output.txt

با این کار ما نتیجه فرمان را سه بار تکرار کردیم که در نتیجه اندازه فایل سه برابر افزایش می‌یابد.

[me@linuxbox ~]$ ls -l /usr/bin >> ls-output.txt
[me@linuxbox ~]$ ls -l /usr/bin >> ls-output.txt
[me@linuxbox ~]$ ls -l /usr/bin >> ls-output.txt
[me@linuxbox ~]$ ls -l ls-output.txt
-rw-rw-r-- 1 me me 503634 2012-02-01 15:45 ls-output.txt

تغییر مسیر در خط فرمان لینوکس (Redirection) خطای استاندارد

هدایت و تغییر مسیر خطاهای استاندارد فاقد یک عملگر اختصاصی هدایت می‌باشد. به‌منظور هدایت خطاهای استاندارد بایستی به توصیفگر فایل (file descriptor) مراجعه کرد. یک برنامه می‌تواند خروجی را بر روی هر جریان شماره‌گذاری شده فایل، ایجاد کند.

زمانی که ما به سه مورد اول این جریان‌های فایل به عنوان ورودی، خروجی و خطای استاندارد نگاه کنید. شل (Shell) آن‌ها را با توصیفگرهای فایل ۰، ۱ و ۲ اشاره می‌کند. شل علامت‌گذاری برای هدایت فایل‌ها با استفاده از شماره توصیفگر فراهم می‌کند. خوب از آن‌جایی که خطای استاندارد همان فایل توصیفگر شماره ۲ است، می‌توان خطای استاندارد را با این علامت انجام داد:

[me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr 2> ls-error.txt

شماره توصیفگر بلافاصله پیش از عملگر هدایت یعنی > قرار می‌گیرد تا عملیات هدایت خطای استاندارد به فایل ls-error.txt صورت پذیرد.

هدایت خروجی استاندارد و خطای استاندارد به داخل یک فایل

در برخی مواقع نیاز می‌شود همه خروجی فرمان‌ها را به داخل یک فایل مجزا بریزیم. برای انجام این کار بایستی هم خطای استاندارد و هم خروجی استاندارد را به صورت همزمان هدایت (Redirect) کرد. به این منظور دو روش وجود دارد.

روش اول تغییر مسیر در خط فرمان لینوکس روش رسمی است که بر روی نسخه‌های قدیمی شل (Shell) هم کار می‌کند:

[me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr > ls-output.txt 2>&1

با استفاده از این متد، به صورت همرمان دو Redirect را انجام دادیم. اول خروجی استاندارد را به داخل فایل ls-output.txt ریختیم و سپس توصیفگر شماره ۲ یعنی همان خطای استاندارد را به توصیفگر شماره ۱ یعنی خروجی استاندارد هدایت کردیم. در این شیوه هدایت خطای استاندارد بایستی همیشه پس از هدایت خروجی استاندارد صورت پذیرد در غیر این صورت کار نخواهد کرد.

نسخه‌های اخیر بش (bash) یک شیوه ساده‌تری برای انجام این ترکیب می‌باشد:

[me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr &> ls-output.txt

در این مثال ما با استفاده از علامت &> خطای استاندارد و خروجی استاندارد را به‌صورت همزمان به داخل فایل ls-output.txt منتقل کردیم.

جلوگیری از خروجی ناخواسته

بعضی مواقع سکوت واقعاً لذت‌بخش است و ما از خط فرمان خروجی نمی‌خواهیم. فقط می‌خواهیم فرمان را اجرا کرده و از خروجی جلوگیری کنیم. این موضوع به‌پروژه برای پیام‌های خطا و پیام‌های وضعیت کاربرد خوبی دارد. سیستم یک شیوه برای انجام این کار فراهم آورده است. با هدایت خروجی به یک فایل با نام /dev/null این کار انجام می‌گیرد. برای سرکوب پیام‌های خطا از یک فرمان می‌توان این کار را به شیوه زیر انجام داد:

[me@linuxbox ~]$ ls -l /bin/usr 2> /dev/null

هدایت ورودی استاندارد

تا به اینجا هنوز با فرمانی که از ورودی استاندارد استفاده کند، مواجه نشده‌ایم. به همین منظور برای توضیح هدایت ورودی استاندارد فرمانی را توضیح خواهیم داد.

فرمان cat الحاق فایل‌ها در لینوکس

فرمان cat که از کلمه لاتین Concatenate به معنی الحاق و به هم پیوستن گرفته شده یک یا چند فایل را می‌خواند و سپس آن‌ها را به یک خروجی استاندارد کپی می‌کند و به این صورت به کار گرفته می‌شود:

cat [file...]

می‌توان از فرمان cat به منظور نمایش فایل‌ها بدون صفحه‌بندی استفاده کنید. برای مثال:

[me@linuxbox ~]$ cat ls-output.txt

این فرمان محتوای فایل ls-output.txt را نشان می‌دهد. Cat اغلب به منظور نمایش متن‌های کوتاه از فایل‌ها به کار می‌رود. از آنجایی که cat می‌تواند بیش از یک فایل را به‌عنوان آرگومان قبول کند، از آن می‌توان به‌منظور اتصال فایل‌ها به یکدیگر نیز استفاده کرد.

فرض کنید که فیلی عظیم را دانلود کرده‌اید. این فایل به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم شده است (فایل‌های تصویری موجود در شبکه یوزنت معمولاً به این شیوه به اشتراک گذاشته می‌شوند) حال می‌خواهیم این بخش‌های کوچک را به هم متصل کنید تا فایل اصلی به حالت اولیه خود برگردد. اگر مثلاً فایل‌ها به این صورت نام‌گذاری شده باشند:

movie.mpeg.001 movie.mpeg.002 ... movie.mpeg.099

می‌توان آن‌ها را با استفاده از فرمان زیر به هم متصل کرد:

[me@linuxbox ~]$ cat movie.mpeg.0* > movie.mpeg

با توجه به اینکه Wildcardها همواره به ترتیب بسط پیدا می‌کنند در نتیجه این آرگومان فایل‌ها را به ترتیب صحیح به هم متصل خواهد کرد.

حال اگر فرمان cat را بدون هیچ آرگومانی وارد کنیم چه اتفاقی خواهد افتاد؟

[me@linuxbox ~]$ cat

به نظر می‌رسد که هیچ اتفاقی نمی‌افتد ولی در حقیقت به حالت معلق باقی می‌ماند تا ما فرمانی وارد کنیم. فرمان cat شروع به خواندن ورودی‌های استاندارد از ابتدا می‌کند و از آنجایی که ورودی‌های استاندارد به‌صورت پیش‌فرض به صفحه‌کلید متصل شده‌اند، پس فرمان cat منتظر می‌ماند تا چیزی تایپ کنیم. متن زیر را وارد کنید:

[me@linuxbox ~]$ cat
The quick brown fox jumped over the lazy dog.

سپس Ctrl+D را فشرده تا به cat بفهمانید که به آخر فایل در یک ورودی استاندارد رسیده‌ایم.

[me@linuxbox ~]$ cat
The quick brown fox jumped over the lazy dog.
The quick brown fox jumped over the lazy dog.

در نبود آرگومان‌های نام فایل فرمان cat ورودی استاندارد را دریافت و به خروجی استاندارد که همان صفحه‌نمایش است نشان می‌دهد. پس ما به این صورت می‌بینیم که خط تایپ شده تکرار شد.

از این رفتار می‌توان به منظور ایجاد فایل‌های متنی کوتاه استفاده نمود. مثلاً می‌خواهیم یک فایل با نام lazy_dog.txt که حاوی متن تایپ شده است ایجاد کنیم. بایستی فرمان را به این شیوه تایپ کنیم:

[me@linuxbox ~]$ cat > lazy_dog.txt
The quick brown fox jumped over the lazy dog.

پس از وارد کردن فرمان فوق، متن مورد نظر خود را تایپ می‌کنیم. در آخر با فشردن Ctrl+D فایل به پایان می‌رسد. برای نمایش نتایج وارد شده در فایل خود می‌توانیم باز هم از فرمان cat به منظور نمایش استفاده کنیم:

[me@linuxbox ~]$ cat lazy_dog.txt
The quick brown fox jumped over the lazy dog.

خوب حال می‌دانیم فرمان cat ورودی‌های استاندارد را قبول می‌کند:

[me@linuxbox ~]$ cat < lazy_dog.txt
The quick brown fox jumped over the lazy dog.

یادآور می‌شویم که برای خروجی استاندارد از عملگر < استفاده می‌کردیم. حال برای ورودی استاندارد از عملگر > استفاده می‌کنیم. با استفاده از این عملگر و فرمان بالا منبع ورودی استاندارد را از صفحه‌کلید به فایل lazy_dog.txt تغییر دادیم. این کار خیلی کاربردی نیست ولی مفهوم را می‌رساند. یعنی این بار از یک فایل به عنوان منبع ورودی استاندارد استفاده می‌کنیم. فرمان‌های دیگر استفاده بهتری از ورودی استاندارد خواهند داشت. به این منظور به صفحات manual مراجعه نمایید.