python pexpect使用介绍

pexpect 是 expect 语言的一个 Python 实现，是一个用来启动子程序，并使用正则表达式对程序输出做出特定响应，以此实现与其自动交互的 Python 模块。

pexpect 的使用范围很广，可以用来实现与 ssh、ftp 、telnet 等程序的自动交互。

基本使用流程

pexpect 的使用说来说去，就是围绕3个关键命令做操作：

• 首先用 spawn 来执行一个程序
• 然后用 expect 来等待指定的关键字，这个关键字是被执行的程序打印到标准输出上面的
• 最后当发现这个关键字以后，根据关键字用 send 方法来发送字符串给这个程序

第一步只需要做一次，但在程序中会不停的循环第二、三步来一步一步的完成整个工作。

掌握这个概念之后 pexpect 的使用就很容易了。当然 pexpect 不会只有这 3 个方法，实际上还有很多外围的其他方法，

spawn() - 执行程序

spawn() 方法用来执行一个程序，它返回这个程序的操作句柄，以后可以通过操作这个句柄来对这个程序进行操作，如：

process = pexpect.spawn('ftp sw-tftp')

上面 spawn() 中的字符串就是要执行的程序，这里我们打开一个到 sw-tftp 服务器的 ftp 连接。
spawn() 中的第一个元素就是要执行的命令，除此之外还可以指定一些其他参数，比如： pexpect.spawn('ftp sw-tftp', timeout=60) 就指定了超时时间。

process 就是 spawn() 的程序操作句柄了，之后对这个程序的所有操作都是基于这个句柄的，所以它可以说是最重要的部分。

注意: spawn() ，或者说 pexpect 并不会转义任何特殊字符，比如 | 、* 字符在Linux的shell中有特殊含义，但是在 pexpect 中不会转义它们，如果在 linux 系统中想使用这些符号的正确含义，就必须加上 shell 来运行，这是很容易犯的一个错误。
正确的方式：

process = pexpect.spawn('/bin/bash –c "ls –l | grep LOG > log_list.txt"')
process.expect(pexpect.EOF)

spawn() 还有一种调用方式：

cmd = "ls –l | grep LOG > log_list.txt"
process = pexpect.spawn("/bin/bash", ["-c", cmd])
process.expect(pexpect.EOF)

spawn 的可选参数包括下面（只列出了部分参数）这些：

timeout - 超时时间

默认值： 30 (单位：秒)

指定程序的默认超时时间。程序被启动之后会有输出，我们也会在脚本中检查输出中的关键字是否是已知并处理的，如果指定时间内没找到程序就会出错返回。

maxread - 缓存设置

默认值： 2000 (单位：字符)

指定一次性试着从命令输出中读多少数据。如果设置的数字比较大，那么从 TTY 中读取数据的次数就会少一些。

设置为 1 表示关闭读缓存。

searchwindowsize - 模式匹配阀值

默认值： None

searchwindowsize 参数是与 maxread 参数一起合作使用的，它的功能比较微妙，但可以显著减少缓存中有很多字符时的匹配时间。

默认情况下， expect() 匹配指定的关键字都是这样：每次缓存中取得一个字符时就会对整个缓存中的所有内容匹配一次正则表达式，你可以想像如果程序的返回特别多的时候，性能会多么的低。

设置 searchwindowsize 的值表示一次性收到多少个字符之后才匹配一次表达式，比如现在有一条命令会出现大量的输出，但匹配关键字是标准的 FTP 提示符 ftp> ，显然要匹配的字符只有 5 个（包括空格），但是默认情况下每当 expect 获得一个新字符就从头匹配一次这几个字符，如果缓存中已经有了 1W 个字符，一次一次的从里面匹配是非常消耗资源的，这个时候就可以设置 searchwindowsize=10, 这样 expect 就只会从最新的（最后获取的） 10 个字符中匹配关键字了，如果设置的值比较合适的话会显著提升性能。不用担心缓存中的字符是否会被丢弃，不管有多少输出，只要不超时就总会得到所有字符的，这个参数的设置仅仅影响匹配的行为。

这个参数一般在 expect() 命令中设置， pexpect 2.x 版本似乎有一个 bug ，在 spawn 中设置是不生效的。

logfile - 运行输出控制

默认值： None

当给 logfile 参数指定了一个文件句柄时，所有从标准输入和标准输出获得的内容都会写入这个文件中（注意这个写入是 copy 方式的），如果指定了文件句柄，那么每次向程序发送指令（process.send）都会刷新这个文件（flush）。

这里有一个很重要的技巧：如果你想看到spawn过程中的输出，那么可以将这些输出写入到 sys.stdout 里去，比如：

process = pexpect.spawn("ftp sw-tftp", logfile=sys.stdout)

用这样的方式可以看到整个程序执行期间的输入和输出，很适合调试。

还有一个例子：

process = pexpect.spawn("ftp sw-tftp")
logFileId = open("logfile.txt", 'w')
process.logfile = logFileId

注意: logfile.txt 文件里，既包含了程序运行时的输出，也包含了 spawn 向程序发送的内容，有的时候你也许不希望这样，因为某些内容出现了2次，那么还有 2 个很重要的logfile 关联参数：

logfile_read - 获取标准输出的内容

默认值： None

记录执行程序中返回的所有内容，也就是去掉你发出去的命令，而仅仅只包括命令结果的部分：

process.logfile_read = sys.stdout

上面的语句会在屏幕上打印程序执行过程中的所有输出，但是一般不包含你向程序发送的命令，不过大部分程序都有回显机制，比如发命令的时候设备不光接收到命令字符串，还会反向在你的终端上把字符串显示出来让你明白哪些字符被输入了，这种时候也是会被这个方法读到的。只有那些不会回显的情况 logfile_read 才会拿不到，比如输入密码的时候。

logfile_send - 获取发送的内容

默认值： None

记录向执行程序发送的所有内容：

process.logfile_send = sys.stdout

上面的语句仅仅在屏幕上打印向程序发送的内容。

cwd - 指定命令执行的目录

默认值： None 或者说 ./

cwd 用来指定命令发送的命令在哪个路径下执行，它一般是用在 send() 系列命令中，比如在 Linux 中，你想在 /etc 目录下执行 ls –l 命令，那么完全不需要用 sendline("cd /etc && ls -l") 这样的方式，而是用 sendline("ls –l", cwd="/etc") 就可以了。

env - 指定环境变量

默认值： None

指定环境变量的值，这个值是一个字典，如果你发送的命令要使用一些环境变量，那么可以在这里提供

expect() - 关键字匹配

当 spawn() 启动了一个程序并返回程序控制句柄后，就可以用 expect() 方法来等待指定的关键字了。它最后会返回 0 表示匹配到了所需的关键字，如果后面的匹配关键字是一个列表的话，就会返回一个数字表示匹配到了列表中第几个关键字，从 0 开始计算。

expect() 利用正则表达式来匹配所需的关键字。

# pattern_list      正则表达式列表，表示要匹配这些内容
# timeout           不设置或者设置为-1的话，超时时间就采用self.timeout的值，默认是30秒。也可以自己设置。
# searchwindowsize  功能和 spawn 上的一样
process.expect(pattern_list, timeout=-1, searchwindowsize=None)

在这里的 searchwindowsize 是在 expect() 方法中真正生效的，默认情况下是 None，也就是每从子进程中获取一个字符就做一次完整匹配，如果子进程的输出很多的话……性能会非常低。如果设置为其他的值，表示从子进程中读取到多少个字符才做一次匹配，这样会显著减少匹配的次数，增加性能。

最简单的匹配方式

process.expect('[Nn]ame')

上面的代码表示：匹配 process 这个句柄（代表 spawn 方法的例子中我们启动的 ftp 连接）中的 name 关键字，其中 n 不分大小写。

上面的关键字一旦匹配，就会返回0表示匹配成功，但是如果一直匹配不到呢？默认是会一直等下去，但是如果设置了 timeout 的话就会超时。

匹配一系列输出

实际上， expect() 可以匹配一系列输出，通过检查匹配到的输出，我们可以做不同的事情。比如之前 spawn 的 ftp 连接，如果我们输入用户名之后有不同的情况，就可以通过监控这些不同情况来做不同的动作，比如：

index = process.expect([
    'Permission Denied',
    'Terminal type',
    'ftp>',
])
if index == 0:
    print "Permission denied at host, can't login."
    process.kill(0)
elif index == 1:
    print "Login ok, set up terminal type…"
    process.sendline('vty100')
    process.expect("ftp>")
elif index == 2:
    print "Login Ok, please send your command"
    process.interact()

上面的代码中，expect 方法中的是一个列表，列表中的每个元素都是一个关键字的正则表达式，也就是说我们期待这 3 种情况之一，而 expect 返回一个顺序值来代表我匹配到了哪一个元素（也就是发生了哪种情况了），这个顺序值是从 0 开始计算的。

使用技巧

如果要检查或者匹配 expect.EOF 和 expect.TIMEOUT 这两种情形，那么必须将它们放进匹配列表里面去，这样可以通过检查返回的数字来处理它们。如果没放进列表的话，就会发生 EOF 或者 TIMEOUT 错误，程序就会中途停止了。

expect_exact() - 精确匹配

它的使用和 expect() 是一样的，唯一不同的就是它的匹配列表中不再使用正则表达式。

从性能上来说 expect_exact() 要更好一些，因为即使你没有使用正则表达式而只是简单的用了几个字符 ，expect() 也会先将它们转换成正则表达式模式然后再搜索，但expect_exact() 不会，而且也不会把一些特殊符号转换掉。

send() - 发送关键字

send() 作为3个关键操作之一，用来向程序发送指定的字符串，它的使用没什么特殊的地方，比如：

process.expect("ftp>")
process.send("by\n")

这个方法会返回发送字符的数量。

sendline() - 发送带回车符的字符串

sendline() 和 send() 唯一的区别就是在发送的字符串后面加上了回车换行符，这也使它们用在了不同的地方：

• 只需要发送字符就可以的话用send()
• 如果发送字符后还要回车的话，就用 sendline()

它也会返回发送的字符数量

sendcontrol() - 发送控制信号

sendcontrol() 向子程序发送控制字符，比如 ctrl+C 或者 ctrl+D 之类的，比如你要向子程序发送 ctrl+G，那么就这样写：

process.sendcontrol('g')

简单实例

command = 'ssh '+username+'@'+host 
child = pexpect.spawn(command) 
ret = child.expect([pexpect.TIMEOUT,'Are you sure you want to continue connecting','[P|p]assword']+PROMPT) 
if ret == 0: 
    print('[-] Error Connecting') 
    return 
if ret == 1: 
    child.sendline('yes') 
    ret = child.expect([pexpect.TIMEOUT,'[p|P]assword']) 
    if ret == 0: 
        print('[-] Error Connecting') 
        return 
    if ret == 1: 
        send_command(password) 
        return 
if ret == 2: 
    send_command(password) 
    return 
return child

本文主要转载参考自下面的博文，更多内容请参考该博文：
Python Pexpect 模块使用说明