21 · 文件描述符、管道与重定向

目标：把 >、|、stdin/out/err 映射到进程的 fd 表，并用 /proc/PID/fd 验证。
命令行前置：06 · 管道；Shell：11。

1. 环境前提

mkdir -p ~/lab/os/fd

2. 概念框（轻量课本）

词	一句话
文件描述符（fd）	进程里的小整数，指向内核中的「已打开文件」对象
0 / 1 / 2	标准输入 / 标准输出 / 标准错误（约定）
重定向	把某个 fd 改接到文件或另一个 fd
管道（pipe）	内核提供的单向字节通道；两端各是一个 fd

进程 fd 表          内核对象
  0 ─────────────► 终端（读）
  1 ─────────────► 终端（写）
  2 ─────────────► 终端（写）
  3 ─────────────► 某文件 / socket / pipe 端

3. 动手：看自己的 fd

ls -l /proc/$$/fd
# 常见：0 1 2 → /dev/pts/N 或类似

重定向实验：

# 1 接到文件；2 仍在终端
echo out > ~/lab/os/fd/out.txt
echo err >&2

# 合并 2 到 1 再进文件（Bash）
{ echo out; echo err >&2; } > ~/lab/os/fd/both.txt 2>&1
cat ~/lab/os/fd/both.txt

管道：

# 左侧的 stdout(1) 接到管道写端；右侧 stdin(0) 接到读端
echo "hello pipe" | cat

# 另开观察（可选）：跑一个长管道时看 fd
sleep 30 | cat &
BPID=$!
# sleep 在管道左；用 pstree / pgrep 找 PID 后：
# ls -l /proc/<pid>/fd
kill "$BPID" 2>/dev/null || true

脚本里常见模式（对照 11～14）：

log_error() { echo "$*" >&2; }   # 错误走 fd 2，不污染管道数据

4. 与命令行篇对照

06 / Shell	OS 视角
cmd > file	打开文件，把 fd 1 指过去
cmd 2> file	改 fd 2
a | b	建 pipe，串起两个进程的 1 与 0
tee	同时写文件与 stdout（多路 fd）

5. 动手清单

• [ ] ls -l /proc/$$/fd 认出 0/1/2
• [ ] 写出 > file 与 2>&1 各改了谁
• [ ] 用管道跑一条命令，口述两端 fd 如何相连
• [ ] 解释为何错误信息应用 >&2

6. 常见翻车

翻车	处理
cmd > f 2>&1 与 cmd 2>&1 > f 顺序	从左到右生效，结果不同；记常用「先 >f 再 2>&1」
管道后 grep 不到错误	错误在 stderr，未进管道
fd 泄漏	长期跑的服务打开文件不关；用 /proc/PID/fd 排查

7. 官方 / 延伸

• man bash（REDIRECTION）
• man 7 pipe、man 2 open

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