Python pexpect模块及shell脚本except原理解析

expect脚本

expect是什么

expect是一个免费的编程工具，用来实现自动的交互式任务，而无需人为干预。说白了，expect就是一套用来实现自动交互功能的软件。

在实际工作中，我们运行命令、脚本或程序时，这些命令、脚本或程序都需要从终端输入某些继续运行的指令，而这些输入都需要人为的手工进行。而利用expect，则可以根据程序的提示，模拟标准输入提供给程序，从而实现自动化交互执行

由于在linux中的一些命令不太适合于脚本的自动化运行，比如fdisk,telnet,ftp连接下载等，所以必须使用except来解决交换问题。

except基础

包含以下四个命令

• send命令接收一个字符串参数，并将该参数发送到进程。
• expect命令和send命令相反，expect通常用来等待一个进程的反馈，我们根据进程的反馈，再发送对应的交互命令。
• spawn命令用来启动新的进程，spawn后的send和expect命令都是和使用spawn打开的进程进行交互。
• interact命令用的其实不是很多，一般情况下使用spawn、send和expect命令就可以很好的完成我们的任务；但在一些特殊场合下还是需要使用interact命令的，interact命令主要用于退出自动化，进入人工交互。比如我们使用spawn、send和expect命令完成了ftp登陆主机，执行下载文件任务，但是我们希望在文件下载结束以后，仍然可以停留在ftp命令行状态，以便手动的执行后续命令，此时使用interact命令就可以很好的完成这个任务。
  

代码举例

#!/usr/bin/expect

set timeout 30
set host "101.200.241.109"
set username "root"
set password "123456"

spawn ssh $username@$host
expect "*password*" {send "$password\r"}
interact

这是一段非常简单代码，演示了基本用法

#!/usr/bin/expect：使用expect来解释该脚本；

set timeout 30：设置超时时间，单位为秒，默认情况下是10秒；

set host "101.200.241.109"：设置变量；

spawn ssh $username@$host：spawn是进入expect环境后才可以执行的expect内部命令，如果没有装expect或者直接在默认的SHELL下执行是找不到spawn命令的。它主要的功能是给ssh运行进程加个壳，用来传递交互指令；

expect "password"：这里的expect也是expect的一个内部命令，这个命令的意思是判断上次输出结果里是否包含“password”的字符串，如果有则立即返回；否则就等待一段时间后返回，这里等待时长就是前面设置的30秒；

send "$password\r"：当匹配到对应的输出结果时，就发送密码到打开的ssh进程，执行交互动作；

interact：执行完成后保持交互状态，把控制权交给控制台，这个时候就可以手工操作了。如果没有这一句登录完成后会退出，而不是留在远程终端上。

这就是对上述这段简单简单脚本的分析，在上述的示例中，涉及到expect中一个非常重要的概念——模式-动作；即上述expect "password" {send "$password\r"}这句代码表达出来的含义。

模式-动作

结合着expect "password" {send "$password\r"}这句代码来说说“模式-动作”。简单的说就是匹配到一个模式，就执行对应的动作；匹配到password字符串，就输入密码

如下所示：

expect {
  "password" {
    send "$password\r"
    exp_continue
  }
  eof
  {
    send "eof"
  }
}

其中exp_continue表示循环式匹配，通常匹配之后都会退出语句，但如果有exp_continue则可以不断循环匹配，输入多条命令，简化写法。

传参

很多时候，我们需要传递参数到脚本中，现在通过下面这段代码来看看如何在expect中使用参数：

#!/usr/bin/expect

if {$argc < 3} {
  puts "Usage:cmd <host> <username> <password>"
  exit 1
}

set timeout -1
set host [lindex $argv 0] 
set username [lindex $argv 1]
set password [lindex $argv 2]

spawn ssh $username@$host
expect "*password*" {send "$password\r"}
interact

在expect中，\$argc表示参数个数，而参数值存放在$argv中，比如取第一个参数就是[lindex $argv 0]，以此类推。

FTP下载expect脚本

使用yum安装expect

yum install expect

按照如下编写expect脚本

#!/usr/bin/expect -f 
set ip [lindex $argv 0]                           #脚本的第一个参数，远程主机的IP地址
set file [lindex $argv 1]                          #脚本的第二个参数，指定下载的文件名
set timeout 10                                #设置超时时间10秒
spawn ftp $ip                                 #运行ftp $ip命令
expect "Name*"                               #如果出现Name字符
send "anonymous \r"                           #则输入anoymous（匿名用户）并回车
expect "Password:*"                           #如果出现Password字符
send "\r"                                     #则仅输入回车
expect "ftp>*"                                 #如果出现ftp>字符
send "get $file\r"                               #则发送get $file命令
expect {
  "*Failed*" { send_user " Download failed\r";send "quit\r"}  #如果返回的字符串有Failed，则说明下载失败，send_user回显信息 Download failed 
  "*send*" { send_user " Download ok\r";send "quit\r"} #如果返回的字符串有send，则说明下载失败，send_user回显信息 Download ok
  }
expect eof  #结束循环匹配

给脚本加上可执行权限chmod +x expect_ftp_auto.exp

pexpect模块

pexpect可以理解为linux下的expect的python封装，通过pexpect可以实现ssh,ftp,passwd,telnet等命令的进行自动交互

安装pip install pexpect

简单实现ssh自动登录的示例如下：

import pexpect
child = pexpect.spwan('scp foo user#expample.com:.')  #spwan启动scp程序
child.expect('Password:')          #expect方法等待子程序产生的输出，判断是否匹配定义的字符串
                                            #‘Password:'
child.sendline(mypassword)       #匹配后则发送密码进行回应

核心组件

spawn类

spawn是pexpect的主要入口，功能是启动和控制子应用程序，以下是它的构造函数

class pexpect.spwan(command,args=[],timeout=30,maxread=2000,searchwindowsize=None,logfile=None,cwd=None,env=None,ignore_sighup=True)

其中，command参数可以是任意已知的系统命令，比如

child=pexpect.spawn('user/bin/ftp')

当子程序需要参数的时候，还可以使用python列表来代替参数，如

child = pexpect.spwan('user/bin/ssh user@example.com')

参数timeout为等待结果的超时时间，maxread为从终端控制台一次读取的最大字节数，searchwindowsize参数为匹配的缓冲区字符串的位置，默认是从开始位置匹配

需要注意的是，pexpext不会解析shell命令中的元字符，包括重定向> 管道|或者通配符，此时可以将三个特殊元字符的命令作为/bin/bash的参数进行调用

child =expect.spwan('/bin/bash -c "ls -l | grep LOG> logs.txt"')
child.expect(pexpect.EOF)

可以通过将命令的参数以PYTHON列表的方式进行替换，从而使得语法更加清晰，下面的代码等同于上面的代码

shell_cmd='ls -l | grep LOG >logs.txt'
child=pexpext.spwan('/bin/bash',['-c,shell_cmd])
child.expect(pexpect.EOF)

在调试代码时，希望获取pexpect的输入与输出信息，以便了解匹配的情况，一种时写到日志中，另一种时输出到标准输出

写到日志中

chidl-pexpect.spwan('some_command')
fout=file('mylog.txt,'w')
child.logfile=fout

输出到标准输出的方法

child=pexpect.swpan('some_command')
chuld.logfile=sys.stdout

以下为SSH远程登录举例，登录成功后显示/home目录的文件并且记录输入与输出

import pexpect
import sys

child=pexpect.spawn('ssh root@172.31.208.129')
fout=open('mylog.txt','w')
child.logfile=fout
#child.logfile=sys.stdout

child.expect('password:')
child.sendline('abc@123')
child.expect('#')
child.sendline('ls /home')
child.expect('#')

expect方法

expect定义了子程序输出的匹配规则

方法定义:expect(pattern,timeout=-1,searchwindowsize=-1)

其中，参数pattern表示字符串，pexpext.EOF（指向缓冲区，无匹配项）、pexpect，TIMEOUT（匹配等待超时），正则表达式或者列表

参数timeout指定了等待匹配结果的超时时间，单位为秒，当超时被触发的时候，expect将匹配到pexpext.TIMEOUT,参数searchwindowsize为匹配的缓冲字符串的位置，默认时从开始的位置匹配

read相关方法

下面的的方法作用都是向子程序发送响应命令

send(self,s) #发送命令，不回车
sendline(self,s=' '),#发送命令，回车
snedcontrol(self.char) #发送控制字符
sendeof() #发送eof

run函数

run时使用pexpext进行封装的调用外部命令的的函数

from pexpect import *
run('scp foo user@example.com:.',events={'(?i)password':mypassword])

pxssh类

针对ssh会话操作上再做一次封装

class pexpext.pxssh.pxssh(timeout=30,maxread=2000,searchwindwosize=None,logfile=None,cwd=None,env=None)

常用方法

• login()建立ssh连接
• logout() 断开连接
• promp()等待系统提示符，用于等待命令执行结束

import pxssh
import getpass
try:
  s = pxssh.pxssh()                 #创建对象s
  hostname = raw_input('hostname: ')
  username = raw_input('username: ')
  password = getpass.getpass('password: ')  #接收密码输入
  s.login (hostname, username, password)   #建立ssh连接
  s.sendline ('uptime') # 运行uptime命令
  s.prompt()       # 匹配系统提示符
  print s.before     # 打印系统体术符号出现前的命令输出
  s.sendline ('ls -l')
  s.prompt()
  print s.before
  s.sendline ('df')
  s.prompt()
  print s.before
  s.logout()
except pxssh.ExceptionPxssh, e:
  print "pxssh failed on login."
  print str(e)

FTP自动操作

实现自动交互登录FTP操作

import pexpect
import sys

child = pexpect.spawnu('ftp ftp.openbsd.org') #运行ftp命令
child.expect('(?i)name .*: ')   #（?!)表示后面的字符串正则表达式忽略大小写
child.sendline('anonymous')  # 输入ftp账号信息
child.expect('(?i)password')  #匹配密码提示
child.sendline('pexpect@sourceforge.net')  
child.expect('ftp> ')
child.sendline('bin')   #启用二进制传输
child.expect('ftp> ')
child.sendline('get robots.txt') 
child.expect('ftp> ')
sys.stdout.write (child.before)  #输出匹配的"ftp"之前的输入与输出操作
print("Escape character is '^]'.\n")
sys.stdout.write (child.after)
sys.stdout.flush()
child.interact() # Escape character defaults to ^]  #让出控制权，用户可以继续当前会话手工控制子程序，默认输入"^]"字符跳出
child.sendline('bye')
child.close()

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