مدخل إلى لينكس مقدمة إلى إعادة توجيه الإدخال/الإخراج (I/O) في لينكس


محمد هاني صباغ

قدرات إعادة التوجيه (redirection) في لينكس توفّر لك العديد من الأدوات القوية التي يُمكن استخدامها لجعل جميع أنواع المهام أسهل للتنفيذ. سواءٌ كنتَ تكتبُ برمجياتٍ معقّدة أو كنتَ تقوم بإدارة الملفّات عبر سطر الأوامر، فإنّ معرفة كيفية التلاعب بتدفّقات (streams) الإدخال/الإخراج (input/output) على بيئتك الشخصية سيزيدُ من إنتاجيّتك بشكلٍ ملحوظ.

التدفقات

يتم توزيع الإدخال والإخراج في بيئة لينكس عبر ثلاث تدفّقات (streams) أساسية:

  • إدخال معياري (stdin).
  • إخراج معياري (stdout).
  • خطأ معياري (stderr).

هذه التدفّقات أيضًا مرقّمة وفق التالي:

  • (stdin (0.
  • (stdout (1.
  • (stderr (2.

أثناء التفاعلات المعيارية (standard interactions) بين المستخدم والطرفيّة (terminal)، فإنّه يتم نقل الإدخال المعياري عبر لوحة مفاتيح المستخدم. يتم عرض الإدخال المعياري و الخطأ المعياري على طرفية المستخدم كنصّ. بشكلٍ عام، جميع هذه التدفّقات الثلاثة يتم الإشارة إليها بـ"التدفّقات المعيارية".

الإدخال المعياري

تدفّق الإدخال المعياري عادةً ما يحمل البيانات من المستخدم إلى البرنامج. البرامج التي تتوقع إدخالًا معيّنًا من المستخدم تستقبل الإدخال عادةً من جهازٍ ما، مثل لوحة المفاتيح، الإدخال المعياري ينتهي عند وصوله نهاية الملف (EOF – End Of File). كما يتم وصفه بواسطة اسمه، فإنّ نهاية الملف أو "EOF" تُعلِم الحاسوب أنه لا يوجد هناك المزيد من البيانات ليتم قراءتُها.

لرؤية الإدخال المعياري بصورةٍ حيّةَ، شغّل برنامج cat. كلمة Cat ترمز لـ"concatenate” أو "سَلسَلة الأشياء"، والتي تعني ربط الأشياء مع بعضها البعض على شكل سلسلة. يتم استخدام Cat بشكلٍ شائع لدمج محتويات ملفّّين. عندما يتم تشغيله لوحده فإنّ cat يقوم بفتح طرفيّته الخاصّة.

cat

بعد فتح cat، قم بإدخال مجموعة من الأرقام كالتالي:

1
2
3

ثم اضغط Ctrl+D. عندما تقوم بكتابة رقم والضغط على زرّ Enter، فإنّك تقوم بإرسال إدخال معياري (standard input) إلى برنامج cat الذي يعمل حاليًا، والذي هو بدوره يتوقّع وصول الإدخال إليه. يقوم برنامج cat بإرسال الإدخال الذي تُدخله إليه مرةً أخرى إلى الطرفية حيث يتم عرضه كإخراج معياري (standard output).

إشارة EOF (أو نهاية مدّة حياة العملية الحالية – End of File) يُمكن أن يتم إرسالها إلى البرنامج بواسطة المستخدم عبر الضغط على مفاتحيّ Ctrl+D. بعد أن يتسلّم برنامج cat إشارة EOF فإنّ البرنامج يتوقف.

الإخراج المعياري

يقوم الإخراج المعياري (standard output) بكتابة البيانات التي يتم إنشاءها بواسطة البرامج. عندما لا يتم إعادة توجيه تدفّق الإخراج المعياري، فإنّه سيتم إخراج النصّ إلى الطرفية. جرّب المثال التالي:

echo Sent to the terminal through standard output

الخطأ المعياري

يقوم الخطأ المعياري (standard error) بكتابة الأخطاء التي يتم إنشاؤها بواسطة البرامج التي فشلت في أن يتم تنفيذها في مرحلةٍ ما. تمامًا مثل الإدخال المعياري فإنّ الوجهة الافتراضية لهذا التدفّق هي شاشة الطرفيّة.

عندما يتم إرسال تدفّقِ خَطَأٍ معياريٍ لبرنامجٍ إلى برنامجٍ آخر، فإنّ البيانات المُرسلة (المتكوّنة من أخطاء البرنامج) يتم إرسالها بشكلٍ موازي إلى الطرفية كذلك.

فلنرى مثالًا بسيطًا عن الخطأ المعياري باستخدام ls. يقوم الأمر ls بسرد محتويات المجلّدات أو المسارات.

عندما يتم تنفيذه بدون أيّ معطيات، فإنَّ أمر ls يقوم بسرد محتويات المسار الحالي. إذا تمّ تشغيله مع مسارٍ معيّن كمُعطَى، فإنّه سيقوم بسرد محتويات المسار المطلوب.

ls %

بما أنّ % ليس مسارًا موجودًا، فإنّه سيتم إرسال النصّ التالي كخطأٍ معياري:

ls: cannot access %: No such file or directory

إعادة توجيه التدفق

يمتلك نظام لينكس أوامرًا مُضمّنة لإعادة توجيه كلّ تدفّق. تقوم هذه الأوامر بطباعة إخراجٍ معياري إلى ملفٍّ ما. إذا تم استهداف ملفٍّ غير موجود، فإنّه سيتم إنشاء ملفٍّ جديد باسم ذاك الملفّ ليتم الكتابة عليه.

الأوامر التي يأتي معها قوسٌ واحد (إشارة >) تقوم بالكتابة فوق ملفّ الوجهة الموجود. بالأسفل تجد بعض الإشارات الشائع استخدامها مع الأوامر عند التعامل معها بالطرفية لإعادة توجيه التدفّقات:

1. الكتابة فوق الملفات

  • > إخراج معياري.
  • < إدخال معياري.
  • 2> خطأ معياري.

2. الإضافة إلى الملفات

الأوامر التي يتم استخدامها مع قوسين اثنين لا تقوم بالكتابة فوق الملفّّات، بل تقوم بالكتابة إلى نهاية الملفّّات:

  • >> إخراج معياري.
  • << إدخال معياري.
  • 2>> خطأ معياري.

فلنأخذ المثال التالي:

$ cat > write_to_me.txt
a
b
c
> ctrl-d

يتم استخدام cat هنا لتتم عملية الكتابة إلى أحد الملفّّات، والذي يتم إنشاؤه تلقائيًا بسبب عدم وجوده ولأن الأمر الأول يحتاجه.

لطباعة محتويات الملفّ write_to_me.txt باستخدام cat:

$ cat write_to_me.txt

يجب أن ترى أنّ الملفّ يحتوي على التالي:

a
b
c

الآن قم بإعادة توجيه cat إلى write_to_me.txt مجددًا وقم بإدخال الأرقام التالية:

$ cat > write_to_me.txt
1
2
3
> ctrl-d

عندما تستعمل cat لعرض محتويات write_to_me.txt، يجب أن ترى التالي:

1
2
3

أخيرًا، قم بعمل إعادة توجيه أخرى لـ cat ولكن هذه المرّة باستخدام قوسين عوضًا عن قوسٍ واحد:

cat >> write_to_me.txt
a
b
c
ctrl-d

وافتح ملفّ write_to_me.txt مجددًا، وسترى التالي:

1
2
3
a
b
c

يحتوي الملفّّ الآن على النصّ من المرّة الأخيرة لاستخدام الأمر cat والتي قبلها، لأنّ الثانية لم تقم بالكتابة فوق الأولى.

الأنابيب

يتم استخدام الأنابيب (Pipes) لإعادة توجيه تدفّقٍ من برنامجٍ إلى آخر. عندما يتم إرسال الإخراج المعياري الخاص بأحد البرامج إلى برنامجٍ آخر عبر أنبوب (pipe) فإنّ بيانات البرنامج الأول والتي تمّ تلقّيها من طرف البرنامج الثاني سوف لن تظهر في الطرفية. فقط البيانات المُرشّحة عبر البرنامج الثاني سوف يتم عرضها.

الأنبوب في نظام لينكس يتم تمثيله بإشارة شريطٍ عمودي:

*|*

وكمثالٍ على أمرٍ يستخدم أنبوبًا:

ls | less

هذا الأمر يقوم بأخذ ناتج الأمر ls (والذي يقوم بعرض محتويات المسار الحالي الذي أنت فيه) ويقوم بتمريره عبر أنبوبٍ إلى برنامج less. يقوم less بعرض البيانات المُرسلة إليه سطرًا سطرًا بدلًا من عرضها كاملة.

بشكلٍ عام، يقوم ls بعرض محتويات المسار المطلوب عبر عرض الخرج بأكمله دفعةً واحدة. عندما تقوم بتشغيل ls عبر less فإنّ كلّ مُدخَلة يتم عرضها في سطرٍ واحد فقط خاصٍ بها ولا يتم عرض الخرج كله دفعةً واحدة، بل واحدة واحدة.

على الرغم من أنّ وظيفة الأنابيب قد تبدو مشابهةً لإشارات الأقوس < و << (إعادة توجيه الإخراج المعياري)، فإنّ الفرق هو أنّ الأنابيب تقوم بتوجيه الخرج من أمرٍ إلى آخر، بينما تقوم إشارات الأقواس مثل < و << بتوجيه الخرج حصرًا إلى الملفّات فقط.

المرشحات

المرشّحات (filters) هي عبارة عن أوامر تعدّل على أنابيب إعادة التوجيه والإخراج. لاحظ أيضًا أنّه يمكن استخدام أوامر المرشّحات وأوامر لينكس العادية دون الحاجة لاستخدام الأنابيب.

  • find: يقوم برنامج find بعرض الملفّات التي يتطابق اسمها مع المعطيات المُمررة له.
  • grep: يقوم برنامج grep بعرض النصّ الذي يتطابق مع النصّ المُمرر إليه.
  • tee: مهمّة برنامج tee هي إعادة توجيه الإدخال المعياري إلى كلٍ من الإخراج المعياري وملفٍّ واحد أو أكثر.
  • tr: يقوم برنامج tr بالبحث عن سلسلة (string) واستبدالها بواحدة أخرى.
  • wc: عدّاد للمحارف، السطور والكلمات.

أمثلة

قد تعرّفت الآن على إعادة التوجيه، استخدام الأنابيب والمرشّحات الأساسية، فلنلقي نظرةً على بعض أنماط إعادة التوجيه الأساسية والأمثلة.

الأمر > الملف

يقوم هذا النمط بإعادة توجيه ناتج أمرٍ معين إلى ملفّ، مثال:

ls ~ > root_dir_contents.txt

سيقوم الأمر السابق بتمرير محتويات مجلد الجذر (root directory) وكتابتها إلى ملفٍّ يدعى root_dir_contents.txt. سيقوم أيضًا بالكتابة فوق أيّ بيانات موجودة في ذاك الملفّ كوننا نستخدم قوسًا واحدًا فقط (>).

الأمر > dev/null/

dev/null/ هو ملفٌّ خاص يتم استعماله لحذف أيّ بياناتٍ يتم توجيهها له. يتم استخدامه للتخلص من الخرج الذي لا نحتاجه والذي يُمكن أن يتعارض أحيانًا مع وظيفة أمرٍ آخر أو سكربت (script). يتم إهمال أي خرجٍ يتم إرساله إلى dev/null/. في المستقبل، ربّما تقوم باستخدام إعادة توجيه الخرج الناتج عن الأوامر والأخطاء إلى dev/null/ عند كتابة سكربتات الشلّ (shell scripts).

ls > /dev/null

سيقوم الأمر السابق بإهمال تدفّق الإخراج المعياري (standard output stream) العائد من الأمر ls عبر تمريره إلى الملفّ dev/null/ الذي سيتخلص منه.

الأمر 2> الملف

يقوم هذا النمط بتوجيه تدفّق الخطأ المعياري لأمرٍ ما إلى ملفّ، حيث يقوم بالكتابة فوق محتوياته الموجودة. كمثال:

mkdir '' 2> mkdir_log.txt

هذا الأمر سيوجّه رسالة الخطأ الصادرة عن "اسم المسار الخاطئ" ويكتبها إلى ملفّ mkdir_log.txt. لاحظ أنّه سوف يتم إرسال رسالة الخطأ أيضًا إلى الطرفية ليتمّ عرضها كنص.

الأمر >> الملف

يقوم هذا النمط بتوجيه ناتج أمرٍ ما إلى ملفّ دون الكتابة فوق محتويات الملفّ الحالية. مثال:

echo Written to a new file > data.txt
echo Appended to an existing file's contents >> data.txt

هذان الأمران سيقومان أولًا بالكتابة فوق محتويات data.txt، ومن ثمّ سيتم الكتابة أسفل المحتويات الحالية لملفّ data.txt بواسطة الأمر الثاني، محتويات الملفّ يجب أن تبدو هكذا:

Written to a new file
Appended to an existing file's contents

الأمر 2>> الملف

يقوم النمط السابق بتوجيه تدفّق خطأٍ معياري لأمرٍ ما إلى ملفّ دون الكتابة فوق محتوياته الحالية. هذا النمط مفيد لإنشاء ملفّّات السجل (log files) لبرنامجٍ أو خدمة، حيث أنّه لن يتم محو محتويات الملفّ السابقة في كلِّ مرةٍ يتم الكتابة فيها إلى الملفّ.

find '' 2> stderr_log.txt
wc '' 2>> stderr_log.txt

يوجّه الأمر أعلاه رسالة الخطأ الصادرة عن معطىٍ خاطئ للأمر find إلى ملفٍّ يُدعى stderr_log.txt. ومن ثمّ يقوم بتوجيه رسالة الخطأ الصادرة عن استخدامٍ خاطئ للأمر wc إلى نفس الملفّ.

الأمر  |  الأمر

يقوم بتوجيه خَرْجِ الأمر الأول إلى دَخْلِ الأمر الثاني.

find /var lib | grep deb

هذا الأمر يبحث عبر مجلّد var/ ومجلّداته الفرعية عن الملفّات والامتدادات المُطابقة للسلسلة "deb"، ويُرجِع مسارات تلك الملفّات مع تمييز الجزء المطابق من أسماء تلك بالملفّات بالسلسلة المبحوث عنها.

الأمر  |  tee  الملف

هذا النمط (والذي يتضمّن أمر tee) يقوم بتوجيه ناتج أمرٍ معيّن إلى ملفّ والكتابة فوق محتوياته ومن ثمّ يقوم بعرض الناتج المُوجّه بالطرفية. حيثُ ينشئ ملفًّّا جديدًا في حال كان الملفّ غير موجود.

في سياق هذا النمط، يتم استخدام الأمر tee عادةً لعرض ناتج أمرٍ معين بينما يتمّ أيضًا حفظه إلى ملفّ. كمثال:

wc /etc/magic | tee magic_count.txt

هذا الأمر يقوم باستخدام الأنابيب لنقل عدد المحارف، السطور والكلمات في ملفّ etc/magic/ (الذي يتم استخدامه بواسطة صدفة لينكس لتحديد نوع الملفّّات) إلى الأمر tee، والذي بدوره يقوم بفصل ناتج الأمر wc إلى اتّجاهين، ويقوم بإرساله إلى شاشة الطرفية وملفّ magic_counts.txt. بالحديث عن الأمر tee، فتخيّل الحرف T، نهاية هذا الحرف هي البيانات الكاملة، وقمّة هذا الحرف هو البيانات عندما يتم فصلها إلى اتّجاهين (الإخراج المعياري لملفٍّ ما وشاشة الطرفية).

أمر  |  أمر  |  أمر >> ملف

يقوم هذا النمط بتوجيه ناتج الأمر الأوّل وترشيحه عبر الأمرين الثانيين. ومن ثمَّ يقوم بطباعة الناتج إلى ملفّ. مثال:

ls ~ | grep *tar | tr e E >> ls_log.txt

الخاتمة

تعلّم كيفية استخدام قدرات إعادة التوجيه في لينكس عند التعامل مع الأوامر قد يكون شاقًا قليلًا، ولكنك في طريقك بالفعل لاحتراف هذه المهارات بعد إكمالك لهذا الدليل. الآن وبعد أن شاهدت أساسيات كيفية عمل إعادة التوجيه والأنابيب، فستكون قادرًا على بدء رحلتك إلى عالم برمجة سكربتات الشلّ، والذي يستخدم بشكلٍ شائع غالب البرامج والأنماط المُغطّاة في هذا الدليل.

إذا كنتَ تحبّ الغوص أكثر في الأوامر التي قدّمناها في هذا الدليل، فيُمكنك ذلك باستخدام الأمر man command | less. كمثال:

man tee | less

هذا الأمر سيُريك قائمةً كاملة بالأوامر المتوفّرة لبرنامج tee. يمكنك استخدام هذا النمط لعرض المعلومات وخيارات الاستخدام لأيّ أمرٍ أو برنامج في نظام لينكس.

ترجمة -وبتصرّف- للمقال: An Introduction to Linux I/O Redirection لصاحبه David Collazo.





تفاعل الأعضاء


بالنسبة للاختصار (EOF – end of life).  أنت كتبته بطريقة صحيحة و لكنك فككته بطريقة خاطئة، أعتقد أنه يعني "end of "file و ليس "life"

تحياتي

شارك هذا التعليق


رابط هذا التعليق
شارك على الشبكات الإجتماعية

بالنسبة للاختصار (EOF – end of life).  أنت كتبته بطريقة صحيحة و لكنك فككته بطريقة خاطئة، أعتقد أنه يعني "end of "file و ليس "life"

تحياتي

​شكرا لك، تم التصحيح :)

شارك هذا التعليق


رابط هذا التعليق
شارك على الشبكات الإجتماعية

"الإدخال المعياري ينتهي عند وصوله نهاية الحياة (EOF – End Of File). "

"إشارة EOF (أو نهاية مدّة حياة العملية الحالية – End of File)"

و ماذا عن الترجمة ، ألا يجب تصحيحها أيضاً :) ؟ 

شارك هذا التعليق


رابط هذا التعليق
شارك على الشبكات الإجتماعية


يجب أن تكون عضوًا لدينا لتتمكّن من التعليق

انشاء حساب جديد

يستغرق التسجيل بضع ثوان فقط


سجّل حسابًا جديدًا

تسجيل الدخول

تملك حسابا مسجّلا بالفعل؟


سجّل دخولك الآن