3.2 Lektion 1

Zertifikat:

Linux Essentials

Version:

1.6

Thema:

3 Die Macht der Befehlszeile

Lernziel:

3.2 Daten in Dateien suchen und extrahieren

Lektion:

1 von 2

Einführung

In dieser Lektion konzentrieren wir uns auf die Umleitung oder Übergabe von Informationen von einer Quelle zur anderen mit Hilfe spezifischer Werkzeuge. Die Linux-Befehlszeile leitet Informationen über bestimmte Standardkanäle um. Als Standardeingabe (Standard Input, stdin oder Kanal 0) eines Befehls gilt die Tastatur, und als Standardausgabe (Standard Output, stdout oder Kanal 1) der Bildschirm. Es gibt einen weiteren Kanal, der dazu dient, die Fehlerausgabe (Standard Error, stderr oder Kanal 2) eines Befehls oder die Fehlermeldungen eines Programms umzuleiten. Der Ein- und/oder Ausgabe kann umgeleitet werden.

Wenn wir einen Befehl ausführen, wollen wir manchmal bestimmte Informationen an den Befehl senden oder die Ausgabe in eine bestimmte Datei umleiten. Diese Funktionalitäten behandeln die nächsten beiden Abschnitte.

I/O-Umleitung

Die I/O-Umleitung ermöglicht es dem Benutzer, Informationen von oder zu einem Befehl mithilfe einer Textdatei umzuleiten. Wie bereits beschrieben, kann die Standardeingabe, -ausgabe und -fehlerausgabe umgeleitet werden, und die Informationen können aus Textdateien übernommen werden.

Umleitung der Standardausgabe

Um die Standardausgabe in eine Datei umzuleiten, nutzen wir den Operator >, gefolgt vom Namen der Datei. Wenn die Datei nicht existiert, wird eine neue erstellt, andernfalls überschreiben die Informationen die bestehende Datei.

Um den Inhalt der Datei, die wir gerade erstellt haben, zu sehen, können wir den Befehl cat verwenden, der standardmäßig den Inhalt einer Datei auf dem Bildschirm anzeigt. Auf der Man Page erfahren Sie mehr über dessen Funktionalitäten.

Das folgende Beispiel zeigt die Funktionalität des Operators. Zunächst wird eine neue Datei mit dem Text “Hello World!” erstellt.:

$ echo "Hello World!" > text
$ cat text
Hello World!

Beim zweiten Aufruf wird die gleiche Datei mit dem neuen Text überschrieben:

$ echo "Hello!" > text
$ cat text
Hello!

Um neue Informationen am Ende der Datei hinzuzufügen, nutzen wir den Operator >> , der auch eine neue Datei erstellt, wenn er keine existierende findet.

Das erste Beispiel zeigt das Hinzufügen des Textes. Wie man sieht, wurde der neue Text in der folgenden Zeile hinzugefügt:

$ echo "Hello to you too!" >> text
$ cat text
Hello!
Hello to you too!

Das zweite Beispiel zeigt, dass eine neue Datei erstellt wird:

$ echo "Hello to you too!" >> text2
$ cat text2
Hello to you too!

Umleitung der Standardfehlerausgabe (Standard Error)

Um nur die Fehlermeldungen umzuleiten, nutzt ein User den Operator 2>, gefolgt vom Namen der Datei, in die die Fehler geschrieben werden sollen. Wenn die Datei nicht existiert, wird eine neue erstellt, andernfalls wird die Datei überschrieben.

Wie bereits erläutert, ist der Kanal für die Umleitung der Standardfehlerausgabe Kanal 2. Bei der Umleitung der Standardfehlerausgabe muss der Kanal angegeben werden, im Gegensatz zu den anderen Standardausgaben, bei denen Kanal 1 standardmäßig gesetzt ist. Der folgende Befehl sucht beispielsweise nach einer Datei oder einem Verzeichnis namens games und schreibt nur den Fehler in die Datei text-error, während er die Standardausgabe auf dem Bildschirm anzeigt:

$ find /usr games 2> text-error
/usr
/usr/share
/usr/share/misc
---------Omitted output----------
/usr/lib/libmagic.so.1.0.0
/usr/lib/libdns.so.81
/usr/games
$ cat text-error
find: `games': No such file or directory

Note	Weitere Informationen über den Befehl `find` finden Sie in der Man Page.

Der folgende Befehl wird ohne Fehler ausgeführt, daher werden keine Informationen in die Datei text-error geschrieben:

$ sort /etc/passwd 2> text-error
$ cat text-error

Wie die Standardausgabe kann auch die Standardfehlerausgabe an eine Datei mit dem Operator 2>> angehängt werden. Der neue Fehler wird am Ende der Datei hinzugefügt. Wenn die Datei nicht existiert, wird eine neue erstellt. Das erste Beispiel zeigt das Hinzufügen der neuen Informationen in die Datei, während das zweite Beispiel zeigt, dass der Befehl eine neue Datei erstellt, falls keine Datei dieses Namens gefunden wird:

$ sort /etc 2>> text-error
$ cat text-error
sort: read failed: /etc: Is a directory

$ sort /etc/shadow 2>> text-error2
$ cat text-error2
sort: open failed: /etc/shadow: Permission denied

Bei dieser Art der Umleitung werden nur Fehlermeldungen in die Datei umgeleitet, die normale Ausgabe erscheint auf dem Bildschirm bzw. geht an die Standardausgabe (stdout).

Es gibt eine bestimmte Datei, die technisch gesehen ein “Daten-Mülleimer”, auch bit bucket genannt, ist, das heißt sie akzeptiert Eingaben, macht aber nichts damit: /dev/null. Sie können alle unwichtigen Informationen, die Sie nicht anzeigen oder in einer Datei speichern möchten, wie im folgenden Beispiel umleiten:

$ sort /etc 2> /dev/null

Umleitung der Standardeingabe (Standard Input)

Diese Art der Umleitung dient dazu, einem Befehl Daten aus einer bestimmten Datei statt über die Tastatur zu übergeben. Das geschieht über den Operator <, wie im folgenden Beispiel zu sehen:

$ cat < text
Hello!
Hello to you too!

Die Umleitung der Standardeingabe wird normalerweise bei Befehlen verwendet, die keine Argumente akzeptieren. Der Befehl tr ist einer von diesen. Er dient dazu, Dateiinhalte zu übersetzen, indem man die Zeichen in einer Datei auf bestimmte Weise ändert, etwa durch das Löschen eines bestimmten Zeichens aus einer Datei. Das folgende Beispiel zeigt das Löschen des Zeichens l:

$ tr -d "l" < text
Heo!
Heo to you too!

Weitere Informationen finden Sie in der Man Page von tr.

Here Documents

Anders als bei den Ausgabeumleitungen verhält sich der Operator <<. Dieser Input Stream wird auch here document genannt. Ein here document repräsentiert einen Text- oder Code-Block, der an den Befehl oder das interaktive Programm übergeben werden kann. Verschiedene Skriptsprachen wie bash, sh und csh können so Eingaben direkt von der Kommandozeile übernehmen, ohne Textdateien zu nutzen.

Wie im folgenden Beispiel zu sehen, dient der Operator dazu, Daten an den Befehl zu übergeben, wobei das folgende Wort keinen Dateinamen bezeichnet. Das Wort wird vielmehr als Trennzeichen der Eingabe interpretiert und nicht als Inhalt berücksichtigt; daher wird es von cat nicht angezeigt:

$ cat << hello
> hey
> ola
> hello
hey
ola

Weitere Informationen finden Sie in der Man Page des Befehls cat.

Kombinationen

Die erste Kombination leitet Standardausgabe und Standardfehlerausgabe in eine einzige Datei um. Dazu nutzen wir die Operatoren &> und &>>, wobei & die Kombination aus Kanal 1 und Kanal 2 repräsentiert. Der erste Operator überschreibt den Inhalt einer vorhandenen Datei, der zweite fügt die neuen Informationen am Ende einer existierenden Datei hinzu. Beide Operatoren ermöglichen, wie in den vorangegangenen Abschnitten, die Erstellung der neuen Datei, wenn sie nicht bereits existiert:

$ find /usr admin &> newfile
$ cat newfile
/usr
/usr/share
/usr/share/misc
---------Omitted output----------
/usr/lib/libmagic.so.1.0.0
/usr/lib/libdns.so.81
/usr/games
find: `admin': No such file or directory
$ find /etc/calendar &>> newfile
$ cat newfile
/usr
/usr/share
/usr/share/misc
---------Omitted output----------
/usr/lib/libmagic.so.1.0.0
/usr/lib/libdns.so.81
/usr/games
find: `admin': No such file or directory
/etc/calendar
/etc/calendar/default

Schauen wir uns ein Beispiel mit dem Befehl cut an:

$ cut -f 3 -d "/" newfile
$ cat newfile

share
share
share
---------Omitted output----------
lib
games
find: `admin': No such file or directory
calendar
calendar
find: `admin': No such file or directory

Der Befehl cut schneidet mit der Option -f bestimmte Felder aus der Eingabedatei , in unserem Fall das dritte Feld. Damit der Befehl das Feld findet, ist zudem ein Trennzeichen mit der Option -d angegeben, in unserem Fall das Zeichen /.

Um mehr über den Befehl cut zu erfahren, konsultieren Sie die Man Page.

Pipes

Eine Umleitung wird meist verwendet, um das Ergebnis eines Befehls zu speichern und anschließend von einem anderen Befehl verarbeiten zu lassen. Diese Zwischenprozesse können sehr mühsam und kompliziert werden, wenn die Daten mehrere Prozesse durchlaufen. Um dies zu vermeiden, lassen sich Befehle direkt über Pipes verknüpfen. Die Ausgabe des ersten Befehls wird damit automatisch zur Eingabe des zweiten Befehls. Diese Verbindung wird über den Operator | (senkrechter Strich) hergestellt:

$ cat /etc/passwd | less
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/bin/sh
bin:x:2:2:bin:/bin:/bin/sh
:

Im obigen Beispiel ändert der Befehl less nach dem Pipe-Operator die Art und Weise, wie die Datei angezeigt wird. Der Befehl less zeigt die Textdatei so an, dass der Benutzer eine Zeile auf und ab scrollen kann. less wird standardmäßig auch verwendet, um die Man Pages anzuzeigen, wie in den vorherigen Lektionen beschrieben.

Es ist möglich, mehrere Pipes gleichzeitig zu verwenden. Die Zwischenbefehle, die Eingaben empfangen, verarbeiten und dann eine Ausgabe erzeugen, heißen Filter. Nehmen wir den Befehl ls -l und versuchen wir, die Anzahl der Wörter aus den ersten 10 Zeilen der Ausgabe zu zählen. Dazu nutzen wir den Befehl head, der standardmäßig die ersten 10 Zeilen einer Datei anzeigt, und dann den Befehl wc, der die Wörter zählt:

$ ls -l | head | wc -w
10

Wie bereits erwähnt, zeigt head standardmäßig nur die ersten 10 Zeilen der angegebenen Textdatei an. Mit Hilfe bestimmter Optionen ändert man dieses Verhalten. Weitere Informationen finden Sie in der Man Page des Befehls.

Es gibt daneben noch einen Befehl, der das Ende einer Datei anzeigt: tail. Standardmäßig wählt dieser Befehl die letzten 10 Zeilen aus und zeigt sie an. Aber wie bei head können Sie die Anzahl ändern (siehe die Man Page von tail für weitere Details).

Note	Die Option `-f` zeigt die letzten Zeilen einer Datei an, während sie aktualisiert wird. Diese Funktion ist sehr nützlich, wenn Sie eine Datei wie `syslog` auf laufende Aktivitäten überwachen.

Der Befehl wc (“word count”) zählt standardmäßig die Zeilen, Wörter und Bytes einer Datei. Wie in der Übung gezeigt, bewirkt die Option -w, dass der Befehl nur die Wörter innerhalb der ausgewählten Zeilen zählt. Die häufigsten Optionen, die Sie mit diesem Befehl verwenden, sind -l (nur die Zeilen zählen) und -c (nur die Bytes zählen). Weitere Optionen des Befehls sowie weitere Informationen über wc finden Sie in der Man Page.

Geführte Übungen

Listen Sie den Inhalt Ihres aktuellen Verzeichnisses einschließlich Eigentümer und Berechtigungen auf und leiten Sie die Ausgabe in eine Datei namens contents.txt in Ihrem Heimatverzeichnis um.
Sortieren Sie den Inhalt der Datei contents.txt aus Ihrem aktuellen Verzeichnis und fügen Sie ihn an das Ende einer neuen Datei namens contents-sorted.txt an.
Zeigen Sie die letzten 10 Zeilen der Datei /etc/passwd an und leiten Sie sie in eine neue Datei im Verzeichnis Documents Ihres Benutzers um.
Zählen Sie die Anzahl der Wörter in der Datei contents.txt und hängen Sie die Ausgabe an das Ende einer Datei field2.txt in Ihrem Heimatverzeichnis an. Sie müssen sowohl die Eingabe- als auch die Ausgabeumleitung verwenden.
Zeigen Sie die ersten 5 Zeilen der Datei /etc/passwd an und sortieren Sie die Ausgabe alphabetisch umgekehrt.
Zählen Sie mit der zuvor erstellten Datei contents.txt die Anzahl der Zeichen der letzten 9 Zeilen.
Zählen Sie die Anzahl der Dateien namens test im Verzeichnis /usr/share und dessen Unterverzeichnissen. Hinweis: Jede Zeilenausgabe des Befehls find steht für eine Datei.

Offene Übungen

Wählen Sie das zweite Feld der Datei contents.txt aus und leiten Sie die Standardausgabe und Fehlerausgabe in eine andere Datei namens field1.txt um.
Löschen Sie mithilfe des Eingabeumleitungsoperators und des Befehl tr die Bindestriche (-) aus der Datei contents.txt.
Worin besteht der größte Vorteil, nur Fehler in eine Datei umzuleiten?
Ersetzen Sie alle aufeinanderfolgenden Leerzeichen in der alphabetisch sortierten Datei contents.txt durch ein einziges Leerzeichen.
Eliminieren Sie in einer Befehlszeile die aufeinanderfolgenden Leerzeichen (wie in der vorangehenden Übung), wählen Sie das neunte Feld aus und sortieren Sie es umgekehrt alphabetisch und nicht case-sensitiv. Wie viele Pipes mussten Sie verwenden?

Zusammenfassung

In dieser Lektion haben Sie gelernt:

Arten der Umleitung
Wie Sie die Umleitungsoperatoren verwenden
Wie Sie Pipes zum Filtern der Befehlsausgabe verwenden

Befehle, die in dieser Lektion verwendet wurden:

cut: Entfernt Abschnitte aus jeder Zeile einer Datei.
cat: Zeigt Dateien an oder verknüpft sie.
find: Sucht nach Dateien in einer Verzeichnishierarchie.
less: Zeigt eine Datei an, so dass der Benutzer zeilenweise scrollen kann.
more: Zeigt eine Datei seitenweise an.
head: Zeigt die ersten 10 Zeilen einer Datei an.
tail: Zeigt die letzten 10 Zeilen einer Datei an.
sort: Sortiert Dateien.
wc: Zählt standardmäßig die Zeilen, Wörter oder Bytes einer Datei.

Lösungen zu den geführten Übungen

Listen Sie den Inhalt Ihres aktuellen Verzeichnisses einschließlich Eigentümer und Berechtigungen auf und leiten Sie die Ausgabe in eine Datei namens contents.txt in Ihrem Heimatverzeichnis um.
```
$ ls -l > contents.txt
```
Sortieren Sie den Inhalt der Datei contents.txt aus Ihrem aktuellen Verzeichnis und fügen Sie ihn an das Ende einer neuen Datei namens contents-sorted.txt an.
```
$ sort contents.txt >> contents-sorted.txt
```
Zeigen Sie die letzten 10 Zeilen der Datei /etc/passwd an und leiten Sie sie in eine neue Datei im Verzeichnis Documents Ihres Benutzers um.
```
$ tail /etc/passwd > Documents/newfile
```
Zählen Sie die Anzahl der Wörter in der Datei contents.txt und hängen Sie die Ausgabe an das Ende einer Datei field2.txt in Ihrem Heimatverzeichnis an. Sie müssen sowohl die Eingabe- als auch die Ausgabeumleitung verwenden.
```
$ wc < contents.txt >> field2.txt
```
Zeigen Sie die ersten 5 Zeilen der Datei /etc/passwd an und sortieren Sie die Ausgabe alphabetisch umgekehrt.
```
$ head -n 5 /etc/passwd | sort -r
```
Zählen Sie mit der zuvor erstellten Datei contents.txt die Anzahl der Zeichen der letzten 9 Zeilen.
```
$ tail -n 9 contents.txt | wc -c
531
```
Zählen Sie die Anzahl der Dateien namens test im Verzeichnis /usr/share und dessen Unterverzeichnissen. Hinweis: Jede Zeilenausgabe des Befehls find steht für eine Datei.
```
$ find /usr/share -name test | wc -l
125
```

Lösungen zu den offenen Übungen

Wählen Sie das zweite Feld der Datei contents.txt aus und leiten Sie die Standardausgabe und Fehlerausgabe in eine andere Datei namens field1.txt um.
```
$ cut -f 2 -d " " contents.txt &> field1.txt
```
Löschen Sie mithilfe des Eingabeumleitungsoperators und des Befehl tr die Bindestriche (-) aus der Datei contents.txt.
```
$ tr -d "-" < contents.txt
```
Worin besteht der größte Vorteil, nur Fehler in eine Datei umzuleiten?

Nur Fehler in eine Datei umzuleiten, kann bei der Führung einer Protokolldatei helfen, die regelmäßig überwacht wird.
Ersetzen Sie alle aufeinanderfolgenden Leerzeichen in der alphabetisch sortierten Datei contents.txt durch ein einziges Leerzeichen.
```
$ sort contents.txt | tr -s " "
```
Eliminieren Sie in einer Befehlszeile die aufeinanderfolgenden Leerzeichen (wie in der vorangehenden Übung), wählen Sie das neunte Feld aus und sortieren Sie es umgekehrt alphabetisch und nicht case-sensitiv. Wie viele Pipes mussten Sie verwenden?
```
$ cat contents.txt | tr -s " " | cut -f 9 -d " " | sort -fr
```
Die Übung nutzt 3 Pipes – eine für jeden Filter.