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欲知文件描述符，必先知终端及重定向

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 终端设备（tty，pts，pty） 

 

 

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终端设备与文件描述符（file description,fd）及重定向的关系

Linux中一切皆文件，有文件就必有路径，有路径就必有如何来，如何回的指向。因此文件描述符与重定向为此而生。（成语：礼尚往来）

所有的存在都以文件的形式示现，而文件描述符专用于系统调用文件时使用，为打开的文件打上标识（通俗的讲就是上班穿工作服，回家后脱工作服）。

终端设备与文件描述符及重定向[ >,< ]（注意不是追加重定向）不是单独存在，而是相辅相成。

重定向主要的作用将数据源流向到相应的设备中。（磁盘上的所有类型文件，在概念上都属于设备文件，因为文件都是保存在磁盘中，对文件的操作，其本质上就是对磁盘操作。）

终端设备一般含有计算机的五大部件中的输入设备和输出设备（这与计算机发展历史相关，输入设备可以是键盘或其他能输入数据的设备，输出设备可以是显示器或其他能接收数据的设备）。

每个终端设备接入Linux系统，系统为该终端的输入功能绑定为0的文件描述符，输出功能绑定为1的文件描述符，在处理终端设备发送过来的指令出现错误时，错误提示绑定为2的文件描述符。

终端设备	文件描述符	文件描述符对应的文件	重定向（箭头所指就是流动的方向）	数据的流向	打开文件即产生该文件的文件描述符
输入功能	0	/dev/stdin	>（输出） 数据源 （输出）>设备	ls >a.txt	3 ~ 65535
输出功能	1	/dev/stdout	<（输入） 命令 < （输入）数据源	cat <a.txt
	2	/dev/stderr

 

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终端设备与文件描述符及重定向的默认行为

默认情况下：系统会帮用户默认补全输入及输出的重定向路径。所以一般情况下，手工写上重定向时，就是修改系统默认的输入与输出的路径。

对所爱，要重复大声说：trust me , I love you

Linux中一切皆文件，有文件就必有路径，有路径就必有如何来，如何回的指向。因此文件描述符与重定向为此而生。（成语：礼尚往来）

磁盘上的所有类型文件，在概念上都属于设备文件，因为文件都是保存在磁盘中，对文件的操作，其本质上就是对磁盘操作。磁盘属于存储设备。

比如：[root@server01 ~]# cat a.txt  # 等效  cat 0<a.txt 1>/dev/pts/0

	处理方法	输入设备（0）负责为处理的方法提供数据源（数据源在磁盘设备上的a.txt里面） 要加工的数据在哪里来			处理完的结果由输出设备（1）将数据送给下一个设备接收 加工完的数据往哪里去
用户输入	cat			a.txt
系统自动补全	cat	0	<	a.txt	1	>	/dev/pts/0
		输入设备 可理解cpu获取数据入口		数据源设备	发送设备 可理解cpu输出数据的出口		接收设备

 概念图

 

语法格式：命令（不同的命令对接收数据源有所不同）   [ 输入设备文件描述符 重定向（<） 数据源设备] [ 输出设备的文件标识符  重定向（>）  接收设备文件（或文件名）或&文件描述符 ]

比如：[root@server01 ~]# ls 1>a.txt 2>/dev/null #等效 ls >a.txt 2>/dev/null

服务端

ls	1	>	a.txt	2	>	/dev/null
命令产生数据源	系统的输出设备的文件描述符	重定向	接收设备	系统的错误输出设备的文件描述符		接收设备

 

比如：[root@server01 ~]# ls 

服务端

	处理方式	系统接收数据入口	<	提供数据源的设备	系统返回数据出口		接收的设备
用户输入	ls
系统自动补全	ls	ls命令根据参数而处理，而不是对数据源处理			1	>	/dev/pts/0

 

比如：[root@server01 ~]# cat 0<a.txt  #等效 cat <a.txt

	命令处理方式	系统接收数据入口	流入	提供数据源的设备	结果出口	流入	终端设备	错误出口	流入	终端设备
用户输入	cat			a.txt
系统自动补全	cat	0	<	a.txt	1	>	/dev/pts/0	2	>	&1

 

图解修改系统为命令行自动补全的路径

 

终端的请求与服务端的响应

常规的书写格式	自动补全结果返回路径
[root@server01 ~]# lsanaconda-ks.cfg a.txt install.log install.log.syslog[root@server01 ~]#	[root@server01 ~]# ls 1>/dev/pts/0 2>/dev/pts/0anaconda-ks.cfg a.txt install.log install.log.syslog[root@server01 ~]#
	1 终端（输入设备）提交命令到服务端 2 ls产生了数据源 3 结果从服务器的输出设备 > 终端   文件描述符与重定向的默认等价关系（修改默认重定向及文件描述符的变化流程如下图） ls 1>a.txt 2>a.txt 等价 ls >a.txt 2>a.txt # >a.txt 默认等价 1>a.txt 等价 ls >a.txt 2>&1 # 2>&1 其中&1表示/dev/stdout，2指向1了。 等价 ls &>a.txt #

 

 

文件描述符参与系统的/dev/stdin，/dev/stdout，/dev/stderr设备与每个终端设备的绑定关系

 文件描述符（0,1,2）成为系统的输入设备，输出设备，错误输出设备与终端设备的纽带，命门就在此处。

终端登录系统，系统的输入，输出，错误设备与终端设备进行绑定

pts/0

pts/1

[root@server01 ~]# ll /dev/std*lrwxrwxrwx 1 root root 15 Sep 29 2018 /dev/stderr -> /proc/self/fd/2lrwxrwxrwx 1 root root 15 Sep 29 2018 /dev/stdin -> /proc/self/fd/0lrwxrwxrwx 1 root root 15 Sep 29 2018 /dev/stdout -> /proc/self/fd/1[root@server01 ~]# ll /proc/self/fdtotal 0lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 18:15 0 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 18:15 1 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 18:15 2 -> /dev/pts/0lr-x------ 1 root root 64 Sep 29 18:15 3 -> /proc/26143/fd[root@server01 ~]#

[root@server01 ~]# ll /dev/std*lrwxrwxrwx 1 root root 15 Sep 29 2018 /dev/stderr -> /proc/self/fd/2lrwxrwxrwx 1 root root 15 Sep 29 2018 /dev/stdin -> /proc/self/fd/0lrwxrwxrwx 1 root root 15 Sep 29 2018 /dev/stdout -> /proc/self/fd/1[root@server01 ~]# ll /proc/self/fd/total 0lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 18:15 0 -> /dev/pts/1lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 18:15 1 -> /dev/pts/1lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 18:15 2 -> /dev/pts/1lr-x------ 1 root root 64 Sep 29 18:15 3 -> /proc/26145/fd[root@server01 ~]#

 

改变默认的输出设备（手机充值按错号码了）

pts/0 终端设备

pts/1 终端设备

[root@server01 ~]# lsanaconda-ks.cfg a.txt install.log install.log.syslog[root@server01 ~]# [root@server01 ~]# whoroot pts/0 2018-09-29 12:02 (192.168.6.1)root pts/1 2018-09-29 14:34 (192.168.6.1)[root@server01 ~]# ll /dev/fd/total 0lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 15:42 0 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 15:42 1 -> /dev/pts/0lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 15:42 2 -> /dev/pts/0lr-x------ 1 root root 64 Sep 29 15:42 3 -> /proc/25919/fd[root@server01 ~]# ls 1>/dev/pts/1 2>/dev/pts/1[root@server01 ~]# echo "pts/1，我的显示在你那边吗？" 1>/dev/pts/1 [root@server01 ~]# 若是手机充值给我就好了

[root@server01 ~]# whoroot pts/0 2018-09-29 12:02 (192.168.6.1)root pts/1 2018-09-29 14:34 (192.168.6.1)[root@server01 ~]# ll /dev/fd/total 0lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 16:30 0 -> /dev/pts/1lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 16:30 1 -> /dev/pts/1lrwx------ 1 root root 64 Sep 29 16:30 2 -> /dev/pts/1lr-x------ 1 root root 64 Sep 29 16:30 3 -> /proc/25968/fd[root@server01 ~]# anaconda-ks.cfg a.txt install.log install.log.syslog pts/1，我的显示在你那边吗？ [root@server01 ~]# echo "若是手机充值给我就好了" >/dev/pts/0

  

查看文件的描述（file description,fd）

一旦打开文件，系统就会自动产生对该文件的文件描述符，表示在内存地址指向该文件资源（可以理解文件描述符类似变量名）

pts/0	pts/1
[root@server01 ~]# tail -f a.txt 123	[root@server01 ~]# lsof -n | grep 'a.txt' |column -ttail 26107 root 3r REG 8,3 4 133213 /root/a.txt[root@server01 ~]#
	3 :表示tail 打开a.txt的文件所产生的文件描述符，3与a.txt就形成关联 r：tail以读的方式访问a.txt w：可写 u：可写可读

 

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文件描述符与文件操作进程的关系

 

& 的快速理解	[root@server01 ~]# echo "I am a" >a.txt [root@server01 ~]# [root@server01 ~]# a='hi'[root@server01 ~]# echo $ahi[root@server01 ~]# cat >&1
常用方式	[root@server01 ~]# cat a.txt here is a[root@server01 ~]# >b.txt [root@server01 ~]# lsanaconda-ks.cfg a.txt b.txt install.log install.log.syslog[root@server01 ~]# ls c.txt >a.txt 2>b.txt #正确的结果放入a.txt，错误结果放入b.txt[root@server01 ~]# cat a.txt #为什么a.txt没有数据，没有结果，文件描述符1默认输出为空。[root@server01 ~]# cat b.txt ls: cannot access c.txt: No such file or directory[root@server01 ~]#
常用方式	[root@server01 ~]# >a.txt[root@server01 ~]# echo "here is b">b.txt [root@server01 ~]# ls a.txt >a.txt 2>b.txt [root@server01 ~]# cat a.txt a.txt[root@server01 ~]# cat b.txt #为什么b.txt没有了，道理同上[root@server01 ~]#
& 的作用	[root@server01 ~]# ls >&1 #&在重定向后面（必须是数字），其作用就是对文件描述符对应的文件（设备文件）操作方式anaconda-ks.cfg a.txt install.log install.log.syslog[root@server01 ~]#
& 的文件操作-只读	[root@server01 ~]# exec 5
& 的文件操作-只写	[root@server01 ~]# exec 5>a.txt #打开文件描述符为5的a.txt文件操作进程，操作模式为只写。[root@server01 ~]# cat <&5cat: -: Bad file descriptor[root@server01 ~]# echo 'haha' >>&5-bash: syntax error near unexpected token `&'[root@server01 ~]# echo 'haha' >&5[root@server01 ~]# cat a.txt haha[root@server01 ~]# exec 5>&- #5>&- 关闭文件描述符为5的文件操作进程[root@server01 ~]#
& 的文件操作-读写	[root@s01 ~]# cat a.txt anaconda-ks.cfga.txtinstall.loginstall.log.syslogddr[root@s01 ~]# exec 5<>a.txt #打开文件描述符为5的a.txt文件操作进程，操作模式可读可写。[root@s01 ~]# read -n 5 <&5 #从文件的第一个位置开始读取5个字节，并游标到第5个位置[root@s01 ~]# echo xxx >&5 #在游标第5个位置插入 xxx 及 换行符[root@s01 ~]# cat <&5 #从在当下游标的位置显示到文件尾ks.cfga.txtinstall.loginstall.log.syslogddr[root@s01 ~]# exec 5<&- [root@s01 ~]# exec 5>&-[root@s01 ~]# cat a.txt anacoxxx #这个就是修改的地方了。从第5个字符开始替换，替换了3个字符1个换行符共4个字符ks.cfga.txtinstall.loginstall.log.syslogddr[root@s01 ~]#