计算机原理系列

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Linux入门（二）

在上一章Linux入门(一)中rm -rf /是比较简单的哈，那么升级一下：xargs指令的作用是啥呢？

1.进程

应用的可执行文件是放在文件系统里，把可执行文件启动就会在操作系统里（具体来说就是在内存中）形成一个应用的副本，这个副本就是一个进程。

那进程就是应用的执行副本，进程也是操作系统分配资源的最小单位（前者是定义，后者是作用。）。

ps
如果你要看进程的情况，可以用ps指令。p代表processes，也就是进程；s代表snapshot，也就是快照。

当然操作系统也不可能只有这么几个进程，这是因为不带任何参数的ps指令显示的是同一个电传打字机（TTY上）的进程。TTY这个概念是一个历史的概念哈，用来传递信息，现在已经被传真、邮件、微信等取代。

操作系统上的TTY是一个输入输出终端的概念，比如用户打开bash，操作系统就为用户分配了一个输入输出终端。没有加任何参数的ps只显示在同一个TTY的进程。

如果想看到所有的进程，可以用ps -e，-e没有特殊含义，只是为了和-A区分开。我们通常不直接用ps -e而是用ps -ef，这是因为-f可以带上更多的描述字段，如下图所示：

UID指进程的所有者；
PID是进程的唯一标识；
PPID是进程的父进程ID；
C是CPU的使用率；
STIME是开始时间；
TTY是进程所在的TTY，如果没有TTY就是？号；
TIME；
CMD是进程启动时的命令，如果不是一个Shell命令，而是用方括号括起来就是系统进程或者内核过程。

另外一个用得比较多的是ps aux，它和ps -ef差不多，感兴趣可以自己了解下具体含义。

top
还有一个和ps能力差不多，是显示的是实时更新数据的top指令。因为top显示的内容有点少，我用的比较多的是htop的指令。

2.管道（Pipeline）

下面我们来聊聊管道，管道（Pipeline）的作用是在命令和命令之间，传递数据。比如说一个命令的结果，就可以作为另一个命令的输入。

输入输出流
每个进程拥有自己的标准输入流、标准输出流、标准错误流。
这几个标准流说起来有点复杂，但你可以理解都是文件。

标准输入流（用 0 表示）可以作为进程执行的上下文（进程执行可以从输入流中获取数据）。
标准输出流（用 1 表示）中写入的结果会被打印到屏幕上。
如果进程在执行过程中发生异常，那么异常信息会被记录到标准错误流（用 2 表示）中。

重定向
我们执行一个指令，比如ls -l，结果会写入标准输出流，进而被打印。这时可以用重定向符将结果重定向到一个文件，比如说ls -l > out，这样out文件就会有ls -l的结果；而屏幕上也不会再打印ls -l的结果。

具体来说>符号叫作覆盖重定向；>>叫作追加重定向。>每次都会把目标文件覆盖，>>会在目标文件中追加。比如你每次启动一个程序日志都写入/var/log/somelogfile中，可以这样操作，如下：

start.sh >> /var/log/somelogfile

经过这样的操作后，每次执行程序日志就不会被覆盖了。

另外还有一种情况，比如我们输入:

ls1 > out

结果并不会存入out文件，因为ls1指令是不存在的。结果会输出到标准错误流中，仍然在屏幕上。这里我们可以把标准错误流也重定向到标准输出流，然后再重定向到文件。

ls1 &> out

这个写法等价于：

ls1 > out 2>&1

相当于把ls1的标准输出流重定向到out，因为ls1 > out出错了，所以标准错误流被定向到了标准输出流。&代表一种引用关系，具体代表的是ls1 >out的标准输出流。

管道的作用和分类
有了进程和重定向的知识，我们再梳理下管道的作用。管道（Pipeline）将一个进程的输出流定向到另一个进程的输入流，就像水管一样，作用就是把这两个文件接起来。如果一个进程输出了一个字符X，那么另一个进程就会获得X这个输入。

管道和重定向很像，但是管道是一个连接一个进行计算，重定向是将一个文件的内容定向到另一个文件，所以这二者经常会结合使用。

Linux 中的管道也是文件，有两种类型的管道：

匿名管道（Unnamed Pipeline），这种管道也在文件系统中，但是它只是一个存储节点，不属于任何一个目录。说白了就是没有路径。
命名管道（Named Pipeline），这种管道就是一个文件，有自己的路径。

FIFO
管道具有FIFO（First In First Out），FIFO和排队场景一样，先排到的先获得。所以先流入管道文件的数据，也会先流出去传递给管道下游的进程。

3.使用场景分析

接下来我们聊聊几个管道场景

排序
比如我们用ls，希望按照文件名排序倒序，可以使用匿名管道，将ls的结果传递给sort指令去排序。你看，这样ls的开发者就不用关心排序问题了。

去重
另一个比较常见的场景是去重，比如有一个字典文件，里面都是词语。
如果我们想要去重可以使用uniq指令，uniq指令能够找到文件中相邻的重复行，然后去重如下。

筛选
有时候我们想根据正则模式筛选对应的内容。比如说我们想找到项目文件下所有文件名中含有jmeter的文件。就可以利用grep指令，操作如下：

find ./ | grep jmeter

find ./递归列出当前目录下所有目录中的文件。grep从find的输出流中找出含有jmeter关键字的行。

如果我们希望包含jmeter但不包含jar就可以这样操作：

find ./ | grep jmeter| grep -v jar

grep -v就是匹配不包含 jar的结果。

数行数
还有一个比较常见的场景是数行数。比如一个log文件想知道里面有多少行，就可以使用wc -l指令，如下：

但是如果你想知道当前目录下有多少个文件，可以用ls| wc -l，如下：

中间结果
管道一个接着一个，是一个计算逻辑。有时候我们想要把中间的结果保存下来，这就需要用到tee指令。tee指令从标准输入流中读取数据到标准输出流。

tee还有一个能力，就是自己利用这个过程把输入流中读取到的数据存到文件中。比如下面这条指令：

find ./ -i "*.log" | tee testA | grep jmeter

这句指令的意思是从当前目录中找到所有含有 jmeter关键字的log文件。tee本身不影响指令的执行，但是tee会把find指令的结果保存到testA文件中。

tee这个执行就类似英文字母“T”一样，连通管道两端，下面又开了口。这个开口，在函数式编程里面就叫副作用。

xargs
最后我们来看看初中难度的xargs指令。

xargs指令从标准数据流中构造并执行一行行的指令。xargs从输入流获取字符串，然后利用空白、换行符等切割字符串，在这些字符串的基础上构造指令，最后一行行执行这些指令。

假如我们重命名当前目录下的所有的文件，想在这些文件前面加一个前缀prefix_。比如说x.a文件需要重命名成prefix_x.a，我们就可以用xargs指令构造模块化的指令。

现在有如下图所示：

然后使用下图中的指令构造我们需要的指令：

我们用ls找到所有的文件；
-I参数是查找替换符，这里我们用GG替代ls找到的结果；-I GG后面的字符串GG会被替换为x.a、x.b或x.z；
echo是一个在命令行打印字符串的指令。使用echo主要是为了安全，帮助我们检查指令是否有错误。

我们用xargs构造了7条指令。

管道文件
上面我们花了较长的一段时间聊了匿名管道，用|就可以创造和使用。匿名管道也是利用了文件系统的能力，是一种文件结构。其实匿名管道是有一个inode，但不属于任何一个文件夹。

还有一种管道叫作命名管道（Named Pipeline）。命名管道是要挂到文件夹中的，所以需要创建。用mkfifo指令可以创建一个命名管道，下面我们来创建一个叫作pipe1的命名管道，如下图所示：

命名管道和匿名管道能力类似，但可以连接一个输出流到另一个输入流。
如果这时cat pipe1的时候，可以发现当前的终端处于等待状态。因为cat pipe1的时候pipe1中没有内容。
比如这个时候我们再找一个终端去写一点东西到pipe中，比如说: