Shell笔记10——Expect自动化交互式程序应用实践

本文主要讲解Shell脚本开发中Expect自动化交互式程序的应用实践
目录：
1.Expect介绍
2.安装Expect软件和简单实现交互功能
3.Expect程序自动交互的重要命令及实践
4.Expect程序变量介绍
5.Expect程序中的if条件语句

一：Expect介绍
1）什么是Expect
Expect是一个用来实现自动交互功能的软件套件，是基于TCL的脚本编程工具语言，方便学习，功能强大。

2）为什么要使用Expect
在现今的企业运维中，自动化运维已经成为运维的主流趋势，但是在很多情况下，执行系统命令或程序时，系统会以交互式的形式要求运维人员输入指定的字符串，之后才能继续执行命令。例如，为用户设置密码时，一般情况下就需要手工输入2次密码。

[root@aliyun shuzu]# passwd ming66
Changing password for user ming66.
New password:
BAD PASSWORD: it is WAY too short
BAD PASSWORD: is too simple
Retype new password:
passwd: all authentication tokens updated successfully.

简单来说，Expect就是用来自动实现与交互式程序通信的，而无需管理员的手工干预。比如SSH、FTP远程连接等，正常情况下都需要手工与它们进行交互，而使用Expect就可以模拟手工交互的过程，实现自动与远端程序的交互，从而达到自动化运维的目的。
以下是Expect的自动交互工作流程简单说明，依次执行如下操作：
spawn启动指定进程——>expect获取期待的关键字——>send向指定进程发送指定字符——>进程执行完毕，退出结束

二：安装Expect软件和简单实现交互功能
准备好两台实验虚拟机，IP地址为192.168.1.7和192.168.1.8 并设置好yum源，安装Expect安装包

[root@aliyun ~]# yum install expect -y
[root@aliyun ~]# ifconfig |grep 'inet addr:'|awk -F "[ :]" '{print $13}'
192.168.1.7
127.0.0.1
[root@aliyun ~]# ssh -p22 root@192.168.1.8
The authenticity of host '192.168.1.8 (192.168.1.8)' can't be established.
RSA key fingerprint is c8:f2:9e:53:55:98:37:10:31:8f:1a:62:9a:58:c7:8e.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added '192.168.1.8' (RSA) to the list of known hosts.
root@192.168.1.8's password:
Last login: Sat Jun  9 03:31:56 2018 from 192.168.1.11
[root@aliyun ~]# ifconfig |grep 'inet addr:' |awk -F "[ :]" '{print $13}'
192.168.1.8
127.0.0.1
[root@aliyun ~]# exit
logout
Connection to 192.168.1.8 closed.
[root@aliyun ~]# ssh -p22 root@192.168.1.8
root@192.168.1.8's password:
Last login: Sat Jun  9 03:37:29 2018 from 192.168.1.7

可以看到，每次都需要手工输入密码，才能执行ssh命令，否则无法执行
下面就用Expect的功能实现自动交互，发送密码并执行上诉ssh命令

[root@aliyun ~]# cat ywxi.exp
#!/usr/bin/expect          #脚本开头解析器，和shell类似，表示程序使用expect解析
spawn ssh root@192.168.1.8 uptime   #执行ssh命令（注意开头必须要有spawn，否则无法实现交互）
expect "*password"          #利用expect获取执行上述ssh命令输出的字符串是否为期待的字符串*.password，这里的*是通配符
send "123456\n"            #当获取到期待的字符串*password时，则发送123456密码给系统，\n为换行
expect eof               #处理完毕后结束Expect

#执行expect脚本

[root@aliyun ~]# which expect
/usr/bin/expect
[root@aliyun ~]# expect ywxi.exp
spawn ssh root@192.168.1.8 uptime
root@192.168.1.8's password:
03:46:18 up 16 min,  3 users,  load average: 0.00, 0.02, 0.06
[root@aliyun ~]# expect ywxi.exp
spawn ssh root@192.168.1.8 uptime
root@192.168.1.8's password:
03:46:30 up 16 min,  3 users,  load average: 0.00, 0.02, 0.06

三：Expect程序自动交互的重要命令及实践
Expect程序中的命令是Expect的核心
1）spawn命令

在Expect自动交互程序执行的过程中，spawn命令是一开始就需要使用的命令，通过spawn执行一个命令或程序，之后所有的Expect操作都会在这个执行过的命令或程序进程中进行，包括自动交互功能，因此如果没有spawn命令，Expect程序将无法实现自动交互。所以使用spawn命令是Expect程序实现自动交互工作流程中的第一步，也是最关键的一步
apawn命令的语法为：

spawn  [ 选项 ]   [ 需要自动交互的命令或程序 ]
选项：
-open 表示启动文件进程
-ignore 表示忽略某些信号

例如：

spawn ssh root@192.168.1.8 uptime

2）expect命令
expect命令的作用就是获取spawn命令执行后的信息，看看是否和其事先指定的相匹配，一旦匹配上指定的内容就执行expect后面的动作，expect命令也有一些选项，相对用得较多的是-re，表示使用正则表达式的方式来匹配。
expect命令的语法为：

expect    表达式    [ 动作 ]

例如：

spawn ssh root@192.168.1.8 uptime
expect "*password"

注：上述命令不能直接在linux命令行中执行，需要放入expect脚本中执行

expect命令实践
范例1：执行ssh命令远程获取服务器负载值，并要求实现自动输入密码

法1：将expect和send放在一行
[root@aliyun ~]# cat ywxi.exp
#!/usr/bin/expect
spawn ssh root@192.168.1.8 uptime
expect "*password" {send "123456\n"}
expect eof
执行结果：
[root@aliyun ~]# expect ywxi.exp
spawn ssh root@192.168.1.8 uptime
root@192.168.1.8's password:
04:06:30 up 36 min,  3 users,  load average: 0.00, 0.00, 0.00

法2：将expect和send不放在一行
[root@aliyun ~]# cat ywxi.exp
#!/usr/bin/expect
spawn ssh root@192.168.1.8 uptime
expect "*password"
send "123456\n"
expect eof
执行结果：
[root@aliyun ~]# expect ywxi.exp
spawn ssh root@192.168.1.8 uptime
root@192.168.1.8's password:
04:07:52 up 37 min,  3 users,  load average: 0.00, 0.00, 0.00

范例2：利用expect响应shell脚本中的多个read读入

脚本前准备：
[root@aliyun pratice]# cat readex.sh
#!/bin/bash
read -p 'please input your username:' name
read -p 'please input your password:' pass
read -p 'please input your email:' email
echo -n "you name is $name,"
echo -n "you password is $pass,"
echo -n "you email is $email."
[root@aliyun pratice]# sh readex.sh
please input your username:ywxi
please input your password:123456
please input your email:1031664140@qq.com
you name is ywxi,you password is 123456,you email is 1031664140@qq.com.

expect脚本如下：
[root@aliyun pratice]# cat expe.exp
#/usr/bin/expect
spawn /bin/sh readex.sh                                #这里在一个目录下，用的相对路径
expect {
"username" {exp_send "ywxi\r";exp_continue}    #若获取到的是username信息，则自动输入ywxi
"*pass*"   {send "123456\r";exp_continue}      #若获取到的是*pass*信息，则自动输入123456
"*mail*"   {exp_send "1031664140@qq.com\r"}    #若获取到的是*mail*信息，则自动输入邮件地址
}
expect eof
执行结果如下：
[root@aliyun pratice]# expect expe.exp
spawn /bin/sh readex.sh
please input your username:ywxi
please input your password:123456
please input your email:1031664140@qq.com
you name is ywxi,you password is 123456,you email is 1031664140@qq.com.

3）send命令
exp_send和send命令的使用方法，这两个命令是expect中的动作命令，用法类似，即在expect命令匹配指定的字符串后，发送指定的字符串给系统，这些命令可以支持一些特殊转义符号，例如： \r表示回车、\n表示换行、\t表示制表符等。
send命令有几个可用的参数，具体如下：
-i ： 指定spawn_id，用来向不同的spawn_id进程发送命令，是进行多程序控制的参数
-s： s代表slowly，即控制发送的速度，使用的时候要与expect中的变量send_slow相关联

4）exp_continue命令
这个命令一般处于expect命令中，属于一种动作命令，一般用在匹配多次字符串的动作中，从命令的拼写就可以看出命令的作用，即让Expect程序继续匹配的意思。
使用示例如下：

[root@aliyun pratice]# cat expe.exp
#/usr/bin/expect
spawn /bin/sh readex.sh
expect {
"username" {exp_send "ywxi\r";exp_continue}
"*pass*"   {exp_send "123456\r";exp_continue}
"*mail*"   {exp_send "1031664140@qq.com\r"}
}
expect eof

5）send_user命令
send_user命令可用来打印Expect脚本信息，类似shell里的echo命令，而默认的send、exp_send命令都是将字符串输出到Expect程序中去。

示例如下：

[root@aliyun pratice]# cat send.exp
#!/usr/bin/expect
send_user "I am ywxi.\n"        #\n表示换行
send_user "I am linuxer,\t"     #\t表示Tab键
[root@aliyun pratice]# expect send.exp
I am ywxi.
I am linuxer,   [root@aliyun pratice]

四：Expect程序变量介绍
1）普通变量
Expect中的变量定义、使用方法与TCL语言中的变量基本相同
定义变量的基本语法如下：

set 变量名 变量值

示例如下：

set password “123456”

打印变量的基本语法如下：

puts $变量名

范例：定义及输出变量

[root@aliyun pratice]# cat bl.exp
#!/usr/bin/expect
set password "123456"
puts $password
send_user "$password\n"    #send_user 也可以打印输出
[root@aliyun pratice]# expect bl.exp
123456
123456

2）特殊参数变量
在Expect里也有与shell脚本里的$0、$1、$#等类似的特殊参数变量，用于接收及控制Expect脚本传参。
在Expect中$argv表示参数数组，可以使用 [ index $argv n ] 接收Expect脚本传参，n从0开始，分别表示第一个 [ index $argv 0 ]参数、第二个 [ index $argv 1 ] 参数、第三个[ index $argv 2 ] 参数。
范例：定义及输出特殊参数变量

[root@aliyun pratice]# cat var.exp
#!/usr/bin/expect
set file [lindex $argv 0]
set host [lindex $argv 1]
set dir [lindex $argv 2]
send_user "$file\t$host\t$dir\n"
puts "$file\t$host\t$dir\n"

执行结果如下：
[root@aliyun pratice]# expect var.exp ywxi 192.168.1.7 /etc
ywxi    192.168.1.7     /etc
ywxi    192.168.1.7     /etc

Expect接收参数的方式和bash脚本的方式有些区别，bash是通过$0...$n这种方式来接收的，而Expect是通过set<变量名称>[lindex $argv <param index>]来接收的，例如set file [lindex $argv 0]
除了基本的位置参数外，Expect也支持其他的特殊参数，例如：$argc表示传参的个数，$argv0表示脚本的名字。
范例：针对Expect脚本传参的个数及脚本名参数的实践

[root@aliyun pratice]# cat var.exp
#!/usr/bin/expect
set file [lindex $argv 0]
set host [lindex $argv 1]
set dir [lindex $argv 2]
puts "$file\t$host\t$dir"
puts $argc
puts $argv0

执行结果如下：
[root@aliyun pratice]# expect var.exp ywxi.txt 192.168.1.7 /opt/
ywxi.txt        192.168.1.7     /opt/        #这是脚本后面的三个参数
3                                            #这是参数的总个数
var.exp                                      #这是脚本的名字

五：Expect程序中的if条件语句
Expect程序中if条件语句的基本语法为：

if    {条件表达式}    {
指令
}

或

if    {条件表达式}    {
指令
}    else    {
指令
}
说明：if关键字后面要有空格，else关键字前后都要有空格，{条件表达式}大括号里面靠近大括号处可以没有空格，将指令括起来的起始大括号"{"前要有空格。

范例如下：使用if语句判断脚本传参的个数，如果不符合则给予提示。

[root@aliyun pratice]# cat ifexp.exp
#!/usr/bin/expect
if  {  $argc != 3 } {
send_user "usage: expect $argv0 file host dir\n"
exit
}
set file [lindex $argv 0]
set host [lindex $argv 1]
set dir  [lindex $argv 2]
puts "$file\t$host\t$dir"
[root@aliyun pratice]# expect ifexp.exp
usage: expect ifexp.exp file host dir
[root@aliyun pratice]# expect ifexp.exp  1 2 3
1       2       3