Shell 管線（pipe）與重導向（redirect）完整解說

三個標準串流（Standard Streams）

在理解管線與重導向之前，必須先了解 Linux 的「三個標準串流」概念。每個 Linux 程式啟動時，都會自動連接三個資料流：

  鍵盤 ─── stdin (0) ──→ [ 程式 ] ──→ stdout (1) ─── 螢幕
                                    └──→ stderr (2) ─── 螢幕

管線和重導向，就是改變這些串流的連接目標。

輸出重導向（>、>>）

把程式的標準輸出（stdout）從螢幕改寫到檔案：

單箭頭 >：覆寫模式

建立或覆蓋目標檔案，寫入程式的輸出：

$ ls /etc/ > filelist.txt

（不顯示，ls 的輸出被寫進 filelist.txt）

$ cat filelist.txt

apt
bash.bashrc
cron.d
hosts
nginx
passwd
...

雙箭頭 >>：附加模式

將輸出附加到檔案末尾，不覆蓋原有內容：

$ echo "$(date): 腳本執行開始" >> deploy.log

$ echo "$(date): 腳本執行結束" >> deploy.log

$ cat deploy.log

Tue May 20 10:00:00 CST 2026: 腳本執行開始
Tue May 20 10:00:05 CST 2026: 腳本執行結束

輸入重導向（<）

把程式的標準輸入（stdin）從鍵盤改為讀取檔案：

$ sort < names.txt

Alice
Bob
Charlie
Dave

讓 sort 從 names.txt 讀取輸入，而非等待鍵盤輸入。

Here Document（Here-doc）：<<

將多行文字直接寫進腳本作為輸入，不需要另建立檔案：

$ cat << 'EOF'
這是第一行
這是第二行
變數 $HOME 不會被展開（有引號）
EOF

這是第一行
這是第二行
變數 $HOME 不會被展開（有引號）

Here-doc 在腳本中很常用，例如建立設定檔、傳送 SQL 等。

錯誤輸出重導向（2>、2>&1）

stderr（錯誤訊息）和 stdout（正常輸出）是兩個不同的串流，需要分別處理：

只重導向錯誤訊息

$ ls /nonexistent 2> errors.txt

（螢幕無輸出，錯誤訊息寫進 errors.txt）

stdout 和 stderr 都重導向（最常用）

2>&1 表示「把 stderr（2）合併到 stdout（1）去」：

$ ./long-script.sh > output.log 2>&1

這樣正常輸出和錯誤訊息都寫進同一個日誌檔，是腳本中最常見的寫法。

更簡潔的寫法（bash 4+ 支援）：

$ ./long-script.sh &> output.log

stdout 和 stderr 分開記錄

$ ./app.sh > app.log 2> error.log

丟棄輸出：/dev/null

/dev/null 是一個特殊的虛擬裝置，寫進去的資料都被丟棄，從它讀取永遠得到空資料。常用於屏蔽不需要的輸出：

$ ping -c 1 google.com > /dev/null 2>&1

如果只想知道 ping 是否成功（用回傳碼），不想看輸出，就重導向到 /dev/null。

$ if ping -c 1 -W 2 8.8.8.8 > /dev/null 2>&1; then
  echo "網路正常"
else
  echo "網路異常"
fi

管線（|）：串聯指令

管線（pipe）用 | 符號，把前一個指令的 stdout 接到後一個指令的 stdin，讓多個指令協同工作：

指令A | 指令B | 指令C
  stdout↗   stdout↗
       stdin↗       stdin↗

最經典的範例：

$ cat /etc/passwd | grep "alice"

不過上面這個例子可以更簡潔地寫成：

$ grep "alice" /etc/passwd

管線真正的威力在於組合多個工具：

$ cat /etc/passwd | cut -d: -f1 | sort | head -5

_apt
alice
avahi
backup
bin

分解這個指令：

1. cat /etc/passwd：輸出 passwd 檔的所有內容
2. cut -d: -f1：以 : 分隔，取第一欄（使用者名稱）
3. sort：排序
4. head -5：只取前 5 行

tee：分流輸出到螢幕和檔案

tee 指令讓輸出同時顯示在螢幕上，又寫進檔案，就像 T 形管接頭：

$ ls -la | tee listing.txt

（在螢幕顯示 ls 的輸出，同時寫進 listing.txt）

常見的應用：安裝套件時同時記錄日誌

$ sudo apt upgrade | tee upgrade-$(date +%Y%m%d).log

需要 sudo 寫入系統檔案時：

$ echo "192.168.1.10 myserver" | sudo tee -a /etc/hosts

實戰組合範例

$ du -sh /var/* 2>/dev/null | sort -rh | head -10

2.3G    /var/log
1.2G    /var/cache
850M    /var/lib

$ cat /var/log/nginx/access.log | awk '{print $9}' | sort | uniq -c | sort -rn

  52340 200
   3241 304
    892 404
    127 500

$ ps aux --sort=-%cpu | head -6

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS COMMAND
mysql     1234  5.2 15.3 1024000 314000 mysqld
nginx     5678  0.8  1.2   51200  24600 nginx: worker

$ grep -rn "password\|passwd\|secret" --include="*.php" ./src/ 2>/dev/null | grep -v "//.*password"

./src/config.php:15:$db_password = getenv('DB_PASS');