docker exec在命令替换中的输出异常及重定向疑问咨询

执行的命令与输出 #

• 命令1：docker exec -it stupefied_poitras bash -c 'time date'
  输出：

  Thu Sep 19 05:02:04 UTC 2024
  
  real    0m0.000s
  user    0m0.000s
  sys     0m0.000s
  

• 命令2：A=$(docker exec -it stupefied_poitras bash -c 'time date') && echo $A
  输出：

  sys 0m0.000ss02:09 UTC 2024
  

• 命令3：A=$(docker exec -it stupefied_poitras bash -c 'time date' 1>&2) && echo $A
  输出：

  Thu Sep 19 05:14:59 UTC 2024
  
  real    0m0.002s
  user    0m0.001s
  sys     0m0.000s
  

补充说明 #

执行A=$(docker exec -it bash bash -c 'time date' 1>&2) && echo '---' && echo $A时，输出如下：

Thu Sep 19 05:30:32 UTC 2024

real    0m0.000s
user    0m0.000s
sys     0m0.000s
---

此时变量A为空，说明第二组命令的控制台输出实际是stderr内容，而非变量A的内容。

疑问 #

1. 第二组命令中为何仅显示stderr的最后一行，且出现内容覆盖（疑似回车导致）？
2. 该异常仅在使用docker exec时出现，直接执行A=$(bash -c 'time date') && echo $A时time输出在date之前，为何顺序相反？
3. 若将stderr重定向到stdout（2>&1），会出现和第二组相同的混乱输出，为何重定向方向会影响结果？

问题解答 #

1. 第二组命令输出混乱的原因 #

bash的time内置命令默认把计时信息输出到stderr，date的输出则是stdout。命令替换$(...)只会捕获stdout内容，stderr会直接打印到终端。

使用docker exec -it时，-it参数会分配伪终端（PTY）。PTY环境下，stdout是行缓冲模式，stderr是无缓冲模式，两者共用同一个输出流。date的stdout内容被命令替换捕获，不会直接输出，但PTY已经为其预留了输出位置；而time的stderr内容无缓冲直接输出，就会和预留位置的内容重叠，最终呈现出time最后一行覆盖部分date内容的混乱结果。

2. Docker exec与直接执行的顺序差异 #

直接执行A=$(bash -c 'time date') && echo $A时，没有PTY，stdout是块缓冲（非交互模式），stderr是无缓冲。time的stderr内容无缓冲先输出到终端，date的stdout内容被缓冲后捕获到变量A中，echo $A时才打印出来，所以看起来time输出在date之前。

而用docker exec -it时，PTY的行缓冲特性改变了输出同步性，加上命令替换只捕获stdout，date内容被捕获不输出，time的stderr直接输出并引发覆盖，最终呈现出和直接执行完全不同的顺序和混乱现象。

3. 重定向方向影响结果的原因 #

• 执行2>&1时，stderr被重定向到stdout，time的计时信息和date的输出都进入stdout，被命令替换捕获。但PTY下两者缓冲方式不同，输出字节流交错，再加上echo $A未加引号会压缩所有换行和空白，最终导致内容混乱重叠，和第二组现象一致。
• 执行1>&2时，stdout被重定向到stderr，date和time的输出都直接到终端（stderr不被命令替换捕获），两者在PTY中按正常顺序输出，没有被捕获或压缩，所以显示正常，且变量A为空（无stdout内容被捕获）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user1335014