在 Linux 系统中，管道（Pipeline） 是一种强大的进程间通信机制，允许将一个命令的输出直接作为另一个命令的输入，从而实现多个命令的协同工作，简化复杂任务的处理流程。

管道的基本形式

管道通过符号 | 来表示，其语法格式为：

命令1 | 命令2 | 命令3 | ...
  • 左侧命令（如 命令1）的标准输出（stdout）会被直接传递给右侧命令（如 命令2）的标准输入（stdin）。
  • 多个管道可以串联使用，形成“命令链”，前一个命令的输出作为后一个命令的输入，依次处理。

管道的工作原理

  1. 创建管道：当执行包含 | 的命令时，系统会创建一个匿名管道（内存中的一个临时缓冲区）。
  2. 进程协作：管道两侧的命令会被分别创建为独立进程，左侧进程的输出写入管道，右侧进程从管道中读取输入。
  3. 流式处理：数据不需要先保存到文件，而是“流式”传递，效率更高，尤其适合处理大量数据（如日志分析）。

常见用法示例

  1. 过滤内容：用 grep 过滤 ls 的输出，只显示 .txt 文件

    ls | grep ".txt"

  2. 排序与去重：先通过 cat 读取文件，再用 sort 排序，最后用 uniq 去重

    cat numbers.txt | sort | uniq

  3. 统计信息：用 wc 统计 ls 命令输出的文件数量（-l 表示行数，即文件数）

    ls | wc -l

  4. 复杂处理链：查找 /var/log 下包含 “error” 的日志行，按时间排序后显示前 10 行

    grep "error" /var/log/* | sort -k1,2 | head -n 10

管道的特点

  • 单向性：数据只能从左侧命令流向右侧命令，无法反向传递。
  • 匿名性：管道是临时的，命令执行结束后自动消失，不会在文件系统中留下痕迹（区别于命名管道 FIFO）。
  • 阻塞特性：如果左侧命令未产生输出，右侧命令会等待；如果右侧命令未读取，左侧命令会暂停写入（直到管道缓冲区满）。

扩展：命名管道（FIFO）

除了匿名管道，Linux 还有 命名管道（Named Pipe 或 FIFO），通过 mkfifo 命令创建，以文件形式存在于文件系统中，可用于不相关进程间的通信（匿名管道仅适用于父子进程或同一进程组）。例如：

mkfifo mypipe  # 创建命名管道
echo "hello" > mypipe  # 向管道写入数据（会阻塞，直到有进程读取）
cat < mypipe  # 从管道读取数据（此时上述写入命令会执行完毕）

管道是 Linux 命令行中高效处理数据的核心工具之一，灵活运用管道可以极大简化文本处理、日志分析、数据过滤等任务，是 Shell 脚本编写中不可或缺的技巧。