一、重定向操作的基本原理

在Linux Bash环境中，重定向符号（>、>>、<、2>等）是脚本编写的核心工具。它们通过操作文件描述符（File Descriptor）实现数据流的控制，其中：

  • 0 代表标准输入（stdin）
  • 1 代表标准输出（stdout）
  • 2 代表标准错误（stderr）

常见错误示例：

ls /not_exist > output.log 2> output.log  # 文件描述符竞争导致内容错乱

修正后的正确写法：

# 正确写法：使用合并符号
ls /not_exist &> output.log  # Bash 4.0+版本支持
# 或兼容写法
ls /not_exist > output.log 2>&1

二、典型错误场景分析

2.1 权限不足导致的写入失败

# 尝试写入受保护目录
echo "test" > /root/test.log  # 普通用户执行会报Permission denied

解决方法：

# 方案1：使用sudo配合tee命令
echo "test" | sudo tee /root/test.log >/dev/null
# 方案2：修改目标目录权限
sudo mkdir -p /var/log/myapp && sudo chmod 755 /var/log/myapp

2.2 路径不存在的陷阱

# 输出到不存在的目录
echo "hello" > /nonexist_dir/file.log  # 报错No such file or directory

防御性编程方案：

# 先创建目录再写入
output_dir="/data/logs"
mkdir -p "$output_dir" && echo "系统启动" >> "$output_dir/app.log"

2.3 文件覆盖的隐蔽风险

# 循环中重复使用覆盖重定向
for i in {1..5}; do
    echo "$i" > count.log  # 每次循环都会清空文件
done

正确做法：

# 在循环外清空文件
true > count.log
for i in {1..5}; do
    echo "$i" >> count.log  # 追加写入
done

三、高阶技巧与特殊案例

3.1 多文件描述符操作

# 同时记录输出和错误到不同文件
exec 3>output.log 4>error.log
ls /valid_path >&3 2>&4
ls /invalid_path >&3 2>&4
exec 3>&- 4>&-  # 关闭自定义描述符

3.2 实时输出与日志保存

# 使用tee命令分流输出
docker build . | tee build.log  # 控制台输出同时保存日志
# 带时间戳的高级记录
script -q -c "make all" | tee -a "$(date +%Y%m%d).log"

四、调试工具与技巧

4.1 使用set命令调试

#!/bin/bash
set -x  # 开启执行追踪
echo "Start process" > init.log
set +x  # 关闭追踪

4.2 临时调试技巧

# 快速检查重定向目标
ls /tmp > "${TMPFILE:-/tmp/debug.log}"
# 使用文件描述符检测
if ! { > /dev/fd/3; } 3>&1 2>/dev/null; then
    echo "文件描述符3不可用"
fi

五、应用场景分析

  1. 后台服务日志收集
  2. 自动化部署的输出记录
  3. 定时任务的错误监控
  4. 大数据处理的管道操作
  5. 多进程输出的合并处理

六、技术优缺点对比

方案类型 优点 缺点
简单重定向 语法简洁 缺乏灵活性
tee命令 实时可见 增加管道复杂度
自定义FD 精细控制 需要手动管理
临时文件 方便调试 需要清理机制

七、注意事项清单

  1. 避免在循环内使用覆盖重定向
  2. 处理特殊字符时需要引号包裹
  3. 注意umask对文件权限的影响
  4. 使用nohup时结合重定向
  5. 处理大文件时考虑效率问题

八、总结与最佳实践

建议采用防御性编程策略：

#!/bin/bash
set -eo pipefail  # 严格错误检测
log_dir="/var/log/$(basename $0)"
mkdir -p "$log_dir"
exec > >(tee "$log_dir/runtime.log") 2>&1  # 综合记录日志