Linux世界的规则

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文章说明
文章作者：鴻塵
文章说明：学习Linux过程中的记录，参考书籍主要有《Linux命令行与shell脚本编程大全（第3版）》，《鸟哥的Linux私房菜（第三版）》系列和《快乐的 Linux 命令行》，参考资料主要有Linux命令大全等。
文章链接：https://hwame.top/20201129/rules-of-linux.html

1.常见Linux目录名称

目录 用途
/ 虚拟目录的根目录，万物起源。通常不会在这里存储文件
/bin 二进制目录，存放许多用户级的GNU工具
/boot 启动目录，包含Linux内核，存放启动文件
/boot/grub/grub.conf or menu.lst，被用来配置启动加载程序
/boot/vmlinuz，Linux 内核
/dev 设备目录，Linux在这里创建设备节点
/etc 系统配置文件目录，也包含一系列的shell脚本
/etc/crontab，定义自动运行的任务
/etc/fstab，包含存储设备的列表，以及与他们相关的挂载点
/etc/passwd，包含用户帐号列表
/home 主目录，Linux在这 里创建用户目录
/lib 库目录，存放系统和应用程序的库文件
/media 媒体目录，可移动媒体设备的常用挂载点
/mnt 挂载目录，另一个可移动媒体设备的常用挂载点
/opt 可选目录，常用于存放第三方软件包和数据文件
/proc 进程目录，存放现有硬件及当前进程的相关信息
/root root用户的主目录
/sbin 系统二进制目录，存放许多GNU管理员级工具
/run 运行目录，存放系统运作时的运行时数据
/srv 服务目录，存放本地服务的相关文件
/sys 系统目录，存放系统硬件信息的相关文件
/tmp 临时目录，可以在该目录中创建和删除临时工作文件
/usr 用户二进制目录，大量用户级的GNU工具和数据文件都存储在这里，它可能是Linux系统中最大的一个
/usr/bin，包含系统安装的可执行程序，通常会包含许多程序
/usr/lib，包含由/usr/bin目录中的程序所用的共享库
/usr/local，非系统发行版自带却打算让系统使用的程序的安装目录
/usr/sbin，包含许多系统管理程序
/usr/share，包含许多由/usr/bin目录中的程序使用的共享数据，其中包括像默认的配置文件、图标、桌面背景、音频文件等等
/usr/share/doc，大多数安装在系统中的软件包会包含一些文档
/var 可变目录，用以存放经常变化的文件，比如日志文件

2.通配符

2.1.通配符

通配符 意义
* 匹配任意多个字符（包括零个或一个）
? 匹配任意一个字符（不包括零个）
[characters] 匹配任意一个属于字符集中的字符
[!characters] 匹配任意一个不是字符集中的字符
[[:class:]] 匹配任意一个属于指定字符类中的字符

注意：不同于正则表达式中的.，此处的.仍表示其自身。

参考「通配符」和「正则表达式」的区别：
通配符是系统级的，多用于文件名上，如find、ls、cp等；
正则表达式则需要相关工具的支持，如egrep、awk、vi、perl等，多用于针对文件内容的文本过滤工具，如awk、sed等。

2.2.常用的字符类

通配符 意义
[:alnum:] 匹配任意一个字母或数字
[:alpha:] 匹配任意一个字母
[:digit:] 匹配任意一个数字
[:lower:] 匹配任意一个小写字母
[:upper:] 匹配任意一个大写字母

2.3.通配符范例

模式 匹配对象
* 所有文件
g* 文件名以g开头的文件
b*.txt 以b开头，中间任意多个（$\ge 0$）字符，并以.txt结尾的文件
Data??? 以Data开头，其后紧接着 3 个字符的文件
[abc]* 文件名以a或b或c开头的文件
BACK.[0-9][0-9] 以BACK.开头并紧接2个数字的文件
[[:upper:]]* 以大写字母开头的文件
[![:digit:]]* 不以数字开头的文件
*[[:lower:]123] 以小写字母、1、2、3四种之一结尾的文件

3.命令表示法

很多时候我们需要参考某个命令的用法，例如用command --help或man command查看帮助文档，但是选项参数太多，语法规则不知道意义，以下是简单介绍各符号的意义：

符号 意义
[] 表示可选的项目
<> 位置参数
() 必需
丨 表示互斥选项
... 表示参数可重复

详细说明请参考：

4.文件描述符与重定向

Linux中万物皆文件，用文件描述符（file descriptor）来标识每个文件对象。每个进程一次最多可以有九个文件描述符。出于特殊目的，bash shell保留了前三个文件描述符：

文件描述符 缩写 描述
0 STDIN 标准输入
1 STDOUT 标准输出
2 STDERR 标准错误

默认情况下，STDERR文件描述符会和STDOUT文件描述符指向同样的地方（尽管分配给它们的文件描述符值不同）。也就是说，默认情况下，错误消息也会输出到显示器输出中。但STDERR并不会随着STDOUT的重定向而发生改变，例如将STDOUT重定向到某文件但是STDERR依然会打印到屏幕。

  • 只重定向错误：只重定向错误消息需要将该文件描述符值放在重定向符号前，该值必须紧紧地放在重定向符号前，否则不会工作：command 2> error.txt。注意，shell会只重定向错误消息，正常输出仍会显示在屏幕上。
  • 重定向错误和数据：如果想重定向错误和正常输出，必须用两个重定向符号。需要在符号前面放上待重定向数据所对应的文件描述符，然后指向用于保存数据的输出文件：command 2> error.txt 1> output.txt。可以用这种方法将脚本的正常输出和脚本生成的错误消息分离开来。如果想将错误和正常输出重定向到同一个输出文件，则需使用特殊的重定向符号&>，即command &> allinfo.txt。注意，当使用&>符时命令生成的所有输出都会发送到同一位置，包括数据和错误，但是错误消息具有更高的优先级。


  • 在脚本中重定向输出：包括「临时重定向行输出」和「永久重定向脚本中的所有命令」。
    • ①使用输出重定向符来将输出信息重定向到STDERR文件描述符，在重定向到文件描述符时必须在文件描述符数字之前加一个&：command >&2。因为Linux默认会将STDERR导向STDOUT，因此直接运行没有区别，必须使用./mz.sh 2> stderr.txt才能将脚本中所有导向STDERR的文本重定向到txt文件。见下例：
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      #!/bin/bash
      echo "This is an error" >&2
      echo "This is normal output"

      # 执行将输出两句：./mz.sh
      # 执行将输出一句：./mz.sh 2> stderr.txt
    • ②如果脚本中有大量数据需要重定向，那么每句都重定向会很烦琐，因此可以用exec命令告诉shell在脚本执行期间重定向某个特定文件描述符，见下例：
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      #!/bin/bash
      exec 2>testerror
      echo "This is the start of the script"
      echo "now redirecting all output to another location"

      exec 1>testout
      echo "This output should go to the testout file"
      echo "but this should go to the testerror file" >&2
      运行该脚本，四个echo语句中的一二句会打印到屏幕，第三句重定向到testout，第四句重定向到testerror。
      注意：一旦重定向了STDOUT或STDERR，就很难再将它们重定向回原来的位置。如果你需要在重定向中来回切换的话，见下文。
  • 在脚本中重定向输入：exec命令允许你将STDIN重定向到Linux系统上的文件中：exec 0< stdin.txt。这个命令会告诉shell它应该从文件stdin.txt中获得输入，而不是STDIN。这个重定向只要在脚本需要输入时就会作用。见下例：
    read命令读取用户在键盘上输入的数据。将STDIN重定向到文件后，当read命令试图从STDIN读入数据时，它会到文件去取数据，而不是键盘。
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    #!/bin/bash
    exec 0< testfile
    count=1
    while read line
    do
        echo "Line #$count: $line"
        count=$[ $count + 1 ]
    done

在shell中最多可以有9个打开的文件描述符。其他6个从3~8的文件描述符均可用作输入或输出重定向。你可以将这些文件描述符中的任意一个分配给文件，然后在脚本中使用它们。
你可以分配另外一个文件描述符给标准文件描述符，反之亦然。这意味着你可以将STDOUT的原来位置重定向到另一个文件描述符，然后再利用该文件描述符重定向回STDOUT。见下例：

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#!/bin/bash
exec 3>&1
exec 1>testout
echo "This should store in the output file"
echo "along with this line."

exec 1>&3
echo "Now things should be back to normal"

首先，脚本将文件描述符3重定向到文件描述符1(STDOUT)的当前位置，这意味着任何发送给文件描述符3的输出都将出现在显示器上。第二个exec命令将STDOUT重定向到文件， shell现在会将发送给STDOUT的输出直接重定向到输出文件中。但是，文件描述符3仍然指向STDOUT原来的位置，也就是显示器。如果此时将输出数据发送给文件描述符3，它仍然会出现在显示器上，尽管STDOUT已经被重定向了。在向STDOUT（现在指向一个文件）发送一些输出之后，脚本将STDOUT重定向到文件描述符3的当前位置（现在仍然是显示器）。这意味着现在STDOUT又指向了它原来的位置：显示器。
这个方法可能有点叫人困惑，但这是一种在脚本中临时重定向输出，然后恢复默认输出设置的常用方法。

同样，在重定向到文件之前，先将STDIN文件描述符保存到另外一个文件描述符，然后在读取完文件之后再将STDIN恢复到它原来的位置。见下例：

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#!/bin/bash
exec 6<&0
exec 0< testfile
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|y) echo "Goodbye";;
    N|n) echo "Sorry, this is the end.";;
esac

文件描述符6用来保存STDIN的位置，然后脚本将STDIN重定向到一个文件testfile。read命令的所有输入都来自重定向后的STDIN（也就是输入文件）。在读取了所有行之后，脚本会将STDIN重定向到文件描述符6，从而将STDIN恢复到原先的位置。该脚本用了另外一个read命令来测试STDIN是否恢复正常了，这次它会等待键盘的输入。

5.待续

鴻塵Pythoner, Data Analyst

个人简介：处女座不适合做码农。