[Bash Shell] 20. 리다이렉션 - 입출력 방향 바꾸기

리다이렉션은 명령이 읽고 쓰는 대상을 파일이나 다른 파일 디스크립터로 바꾸는 셸 기능이다. >로 출력을 파일에 저장하고, <로 파일 내용을 입력으로 넘기고, 2>로 오류 메시지만 따로 걸러낼 수 있다.

이 장을 읽기 전에

직전 챕터인 19장: 파이프에서는 한 명령의 표준 출력을 다른 명령의 표준 입력으로 바로 연결하는 법을 다뤘다. 파이프가 프로세스 대 프로세스 연결이라면, 리다이렉션은 프로세스와 파일(또는 다른 파일 디스크립터) 사이의 연결이다 — 대상이 또 다른 실행 중인 명령이 아니라 디스크 위의 파일이거나 셸이 이미 열어둔 다른 디스크립터라는 점이 다르다. 이 장이 전제하는 지식은 표준 입력·표준 출력이라는 용어가 낯설지 않은 정도면 충분하며, 별도의 셸 스크립팅 지식은 필요 없다.

난이도는 입문–중급이다. 기본 리다이렉션(<, >, >>, 2>)은 입문 구간에서 다루고, 파일 디스크립터 복제(dup2, n>&m)와 순서에 따른 동작 차이는 중급–심화 구간에서 다룬다.

다루지 않는 것: 한 명령의 출력을 다른 명령의 입력으로 즉시 연결하는 파이프(|)는 19장: 파이프에서 이미 다뤘다. 작은따옴표·큰따옴표로 리다이렉션 대상 파일명이나 명령 인자를 감싸는 인용(quoting) 규칙은 22장: 인용에서 별도로 다룬다.

당신의 수준에 맞는 경로

개요 + 정신 모델

모든 프로세스는 시작할 때 커널로부터 파일 디스크립터 세 개를 기본으로 받는다. 0번은 표준 입력(stdin), 1번은 표준 출력(stdout), 2번은 표준 오류(stderr)다. 터미널에서 평범하게 명령을 실행하면 이 세 디스크립터는 모두 지금 사용 중인 터미널 장치에 연결돼 있다 — 그래서 키보드로 입력한 값이 명령에 전달되고, 명령의 결과와 오류 메시지가 둘 다 같은 화면에 뒤섞여 출력된다.

리다이렉션의 정신 모델은 간단하다: 셸은 명령을 실제로 실행(exec)하기 직전에, 명령줄에 적힌 리다이렉션 연산자(<, >, >>, 2> 등)를 하나씩 읽어 해당 디스크립터가 가리키는 대상을 파일이나 다른 디스크립터로 미리 바꿔치기한다. 명령 자신은 이 사실을 전혀 모른 채 평소처럼 0번에서 읽고 1번과 2번에 쓸 뿐이다 — sort < input.txt를 실행해도 sort라는 프로그램 코드는 “파일을 읽어라"라고 짜여 있지 않다. 셸이 sort를 실행하기 전에 미리 0번 디스크립터를 input.txt로 바꿔치기해 두었을 뿐이고, sort는 그저 표준 입력(0번)을 읽었을 뿐이다. 이 원리 때문에 리다이렉션은 특정 명령의 기능이 아니라 셸이 모든 명령에 공통으로 제공하는 기능이 된다.

디스크립터 세 개의 기본 연결 대상과 방향을 표로 정리하면 다음과 같다.

핵심 개념

입력 리다이렉션 (<)

<는 파일의 내용을 명령의 표준 입력(0번)으로 연결한다. 명령이 키보드 입력을 기다리는 대신, 지정한 파일을 처음부터 끝까지 읽어 들인다.

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sort < input.txt

flowchart LR
    File["input.txt"] -->|"fd 0"| Cmd["sort"]
    Cmd -->|"fd 1"| Stdout["표준출력
(터미널)"]

출력 리다이렉션 (>, >>)

>는 표준 출력(1번)을 파일로 연결한다. 대상 파일이 이미 있으면 덮어쓰고, 없으면 새로 만든다. >>는 같은 방향이지만 기존 내용을 지우지 않고 파일 끝에 추가한다.

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ls -l > file_list.txt        # 덮어쓰기: 기존 내용은 사라진다
echo "Hello" >> file_list.txt  # 추가: 기존 내용 뒤에 이어 붙는다

flowchart LR
    Cmd["ls -l"] -->|"fd 1, > (덮어쓰기)"| Overwrite["file_list.txt
(기존 내용 삭제)"]
    Cmd2["echo Hello"] -->|"fd 1, >> (추가)"| Append["file_list.txt
(끝에 이어 붙임)"]

표준에러 리다이렉션 (2>, &>)

표준 출력과 표준 오류는 서로 다른 디스크립터(1번과 2번)이므로 각각 따로 리다이렉션할 수 있다. 2>는 오류 메시지만 골라 파일로 보내고, &>(또는 > file 2>&1)는 둘 다 같은 대상으로 합친다.

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cat nonexistentfile.txt 2> error.log   # 오류만 error.log로
command &> all_output.log              # 정상 출력 + 오류를 all_output.log 하나로

flowchart LR
    Cmd["cat nonexistentfile.txt"] -->|"fd 1"| Out["표준출력
(비어 있음)"]
    Cmd -->|"fd 2, 2>"| Err["error.log"]

Here Document (<<)

Here Document는 스크립트 소스 코드 안에 여러 줄의 텍스트를 직접 적어 두고, 그 전체를 명령의 표준 입력으로 전달하는 방법이다. <<종료문자열로 시작해 같은 문자열이 단독으로 등장하는 줄에서 끝난다.

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cat <<EOF
안녕하세요.
여러 줄의 텍스트를 쉽게 입력할 수 있습니다.
EOF

flowchart LR
    Block["Here Document
스크립트에 적힌 여러 줄"] -->|"fd 0"| Cmd["cat"]
    Cmd -->|"fd 1"| Stdout["표준출력"]

Here String (<<<)

Here String은 Here Document의 축약형으로, 여러 줄이 아니라 문자열 하나를 표준 입력으로 곧바로 전달한다. 종료 문자열이 필요 없어 한 줄짜리 입력에 더 간결하다.

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cat <<< "Hello, World!"
grep "keyword" <<< "$variable"

파일 디스크립터 복제 (dup2, n>&m)

n>&m(또는 n<&m)은 디스크립터 n이 디스크립터 m과 같은 열린 파일을 가리키게 복제한다. 커널 관점에서 이 연산은 값을 복사하는 것이 아니라, 두 디스크립터 번호가 동일한 파일 테이블 항목을 함께 참조하게 만드는 것이다. 셸의 2>&1이 바로 이 문법이며, C에서는 dup()/dup2() 시스템 호출이 같은 일을 한다.

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#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(void) {
    int fd = open("output.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (fd == -1) { perror("open"); return 1; }

    int saved_stdout = dup(STDOUT_FILENO);  // 원래 표준출력을 보관
    dup2(fd, STDOUT_FILENO);                // 표준출력을 fd로 복제(교체)
    printf("이 내용은 output.txt에 저장됩니다.\n");

    dup2(saved_stdout, STDOUT_FILENO);      // 원래 표준출력 복원
    close(saved_stdout);
    close(fd);
    printf("이 내용은 터미널에 출력됩니다.\n");
    return 0;
}

flowchart LR
    Fd1["fd 1
(표준출력)"] -->|"dup2(fd, 1)"| Same["같은 열린 파일 항목"]
    Fd["fd
(output.txt)"] --> Same

셸 수준에서는 이 복제를 2>&1처럼 한 줄로 쓴다. 아래는 표준출력과 표준오류를 같은 파일 하나로 합치는 가장 흔한 형태다.

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command > all.log 2>&1

주의사항·함정

cmd > file 2>&1과 cmd 2>&1 > file은 결과가 다르다. 셸은 리다이렉션 연산자를 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로 처리한다. cmd > file 2>&1은 먼저 1번(표준출력)을 file로 연결한 뒤, 2번(표준오류)을 “지금 1번이 가리키는 곳”(즉 file)으로 복제한다 — 결과적으로 출력과 오류가 모두 file에 쓰인다. 반면 cmd 2>&1 > file은 먼저 2번을 “지금 1번이 가리키는 곳”(아직 리다이렉션 전이므로 터미널)으로 복제한 뒤에야 1번을 file로 연결한다 — 2번은 이미 터미널을 가리키도록 고정된 뒤라 그대로 터미널에 남고, file에는 표준출력만 저장된다.

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# 출력과 오류가 모두 all.log에 저장된다
command > all.log 2>&1

# 표준출력만 all.log에 저장되고, 오류는 터미널에 그대로 출력된다
command 2>&1 > all.log

같은 파일을 >로 두 번 열면 내용이 깨질 수 있다. cmd > file 2> file처럼 표준출력과 표준오류를 각각 >로 같은 파일에 리다이렉션하면, 셸이 그 파일을 독립적으로 두 번 연다. 두 디스크립터가 서로 다른 파일 오프셋을 유지한 채 같은 파일에 쓰기 때문에, 두 스트림이 번갈아 도착하는 타이밍에 따라 앞서 쓴 내용을 다른 쪽이 덮어써 뒤섞이거나 유실될 수 있다. &>(또는 > file 2>&1)는 파일을 한 번만 열고 두 디스크립터가 같은 열린 파일 항목을 공유하도록 복제하므로, 오프셋이 하나로 유지되어 이런 충돌이 생기지 않는다.

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# 위험: file을 두 번 열어 내용이 섞이거나 유실될 수 있다
command > file 2> file

# 안전: 파일을 한 번만 열고 fd를 복제한다
command > file 2>&1
command &> file

흔한 오개념

“리다이렉션은 명령이 실행되는 동안 실시간으로 작동한다”는 흔한 오해다. 실제로는 개요에서 다뤘듯 셸이 명령을 실행하기 전에 디스크립터 연결을 미리 끝마친다. 리다이렉션 대상 파일을 명령 실행 도중에 바꾸거나 옮겨도 이미 열려 있는 디스크립터에는 영향을 주지 않는 이유가 여기에 있다.

"2>&1은 표준오류의 내용을 표준출력 변수에 복사한다”도 자주 나오는 오해다. 2>&1은 값이나 텍스트를 복사하는 연산이 아니라, 두 디스크립터 번호가 같은 열린 파일 항목을 함께 가리키게 만드는 참조 복제다. 그래서 이후 어느 쪽에 쓰든 최종적으로는 같은 대상에 도착한다.

다음 장에서는

21장: xargs에서는 표준 입력으로 받은 항목을 다른 명령의 인자로 바꿔 넘기는 법을 다룬다. 이 장이 명령의 입출력을 파일·디스크립터와 연결하는 법이었다면, 다음 장은 파이프로 넘어온 값을 다시 명령줄 인자로 변환해 find처럼 인자를 직접 받는 명령과 파이프라인을 이어 붙이는 법이다.

평가 기준

• 파일 디스크립터 0/1/2가 각각 무엇을 가리키는지, 리다이렉션이 이 대상을 언제(명령 실행 전) 바꾸는지 설명할 수 있다.
• <, >, >>, 2>를 상황에 맞게 골라 쓰고, >와 >>의 차이(덮어쓰기 vs 추가)를 구분할 수 있다.
• Here Document(<<)와 Here String(<<<)의 차이를 설명하고, 여러 줄·한 줄 입력에 맞게 선택할 수 있다.
• cmd > file 2>&1과 cmd 2>&1 > file의 결과가 다른 이유를 리다이렉션 처리 순서로 설명할 수 있다.
• 같은 파일을 >로 두 번 여는 것이 왜 위험한지, &>가 왜 더 안전한지 설명할 수 있다.

참고

• Redirections — GNU Bash Reference Manual
• Redirection — POSIX.1-2017 Shell Command Language (The Open Group Base Specifications)