Shell编程之Here Document和expect免交互

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引言

今天介绍一下 shell 中免交互工具，这些工具用来实现自动的交互式任务，而无需人为干预。能够为你带来方便，让你更轻松的完成你的工作。

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一、Here Document 免交互

1. 概述

• 使用 I/O 重定向的方式将命令列表提供给交互式程序或命令，比如 ftp、cat 或 read 命令。
• 是标准输入的一种替代品，可以帮助脚本开发人员不必使用临时文件来构建输入信息，而是直接就地生产出一个文件并用作命令的标准输入。

2. 语法格式

命令 <<标记
...
内容         #标记之间是传入内容 
...
标记

需要注意：

• 标记可以使用任意合法字符 （通常使用EOF）
• 结尾的标记一定要顶格写，前面不能有任何字符
• 结尾的标记后面也不能有任何字符（包括空格）
• 开头标记前后的空格会被省略掉

3. 应用示例

• 直接把输入的内容从命令行输出

[root@localhost /home]#cat <<EOF
> hello 
> moto
> EOF
hello 
moto

• 输入保存到文件中

[root@localhost /home]#cat >name<<EOF
> zhangsan
> lisi
> wangwu
> EOF
[root@localhost /home]#cat name
zhangsan
lisi
wangwu

• 追加输入保存到文件

[root@localhost /home]#cat >>name<<EOF
> xiaoming
> EOF
[root@localhost /home]#cat name 
zhangsan
lisi
wangwu
xiaoming

• 对行数进行统计

[root@localhost /home]#wc -l <<EOF
> test1
> test2
> test3
> EOF
3

• 给变量赋值

#通过read 命令接收输入并打印，输入值是两个EOF标记之间的部分，作为变量 a 的值
[root@localhost /home]#read a <<EOF
> 8
> EOF
[root@localhost /home]#echo $a
8

• 免交互设置密码

[root@localhost /home]#useradd laowang
[root@localhost /home]#passwd laowang <<EOF
> 123456
> 123456
> EOF
更改用户 laowang 的密码 。
新的 密码：无效的密码： 密码少于 8 个字符
重新输入新的 密码：passwd：所有的身份验证令牌已经成功更新。

• 变量替换

[root@localhost /home]#vim test.sh
#!/bin/bash
doc_file="gkd.txt"
i="nanjing"
cat > $doc_file <<EOF
welcome to $i
EOF

[root@localhost /home]#sh test.sh 
[root@localhost /home]#cat gkd.txt 
welcome to nanjing

• 整体赋值给变量，用echo将变量值打印出来

[root@localhost /home]#vim test2.sh
#!/bin/bash
test="you are very good!"
mylife=$(cat <<EOF 
冲冲冲!
干就完了！！！
$test
EOF
)
echo $mylife

[root@localhost /home]#sh test2.sh 
冲冲冲! 干就完了！！！ you are very good!

• 关闭变量替换的功能

#对标记加单引号，即可关闭变量替换
[root@localhost /home]#aa=$(cat <<'EOF'
> 10
> $a
> EOF
> )
[root@localhost /home]#echo $aa
10 $a
[root@localhost /home]#echo $a
8

• 去掉每行之前的 TAB 字符

[root@localhost /home]#vim test3.sh
#!/bin/bash
cat <<EOF
        hello
EOF
cat <<EOF
        word
EOF

[root@localhost /home]#sh test3.sh 
	hello
	word

[root@localhost /home]#vim test3.sh     #EOF前面添加“-”能够去掉行首的tab制表符
#!/bin/bash
cat <<-EOF
        hello
EOF
cat <<-EOF
        word
EOF

[root@localhost /home]#sh test3.sh     #加了“-”以后显示出的内容就会顶格显示
hello
word

• 多行注释
• Bash 的默认注释是“#”，该注释方法只支持单行注释，在 Shell 脚本的工作中，“#”右侧的任何字符串，bash 都会将其忽略。
• “ : ”代表什么都不做的空命令。中间标记区域的内容不会被执行，会被bash 忽略掉，因此可达到批量注释的效果。

[root@localhost /home]#vim test4.sh

#!/bin/bash
: <<EOF                              #冒号表示多行注释，开头的标记内容不会被执行
hello?
who are you?
EOF
echo "What is the matter with you?"

[root@localhost /home]#sh test4.sh 
What is the matter with you?

二、Expect 免交互

1. 概述

• expect 是由Don Libes基于Tcl（Tool Command Language ）语言开发的，主要应用于自动化交互式操作的场景，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。

2. 环境安装

expect 并非是 shell 能够解释的，所以，想要执行它来完成你的脚本，你需要先安装两个软件包，当然，在使用yum的情况下，我们执行这条命令就可以了：

[root@localhost /home]#yum install -y expect

3. 基本命令

3.1 脚本解释器

• expect 脚本中首先引入文件,表明使用的是哪一个shell

#!/usr/bin/expect

3.2 spawn

• spawn 后面通常跟一个Linux执行命令,表示开启一个会话、启动进程,并跟踪后续交互信息

spawn passwd root

3.3 expect

• 判断上次输入结果中是否包含指定的字符串，如果有则立即返回，否则就等待超时时间后返回
• 只能捕捉由 spawn 启动的进程的输出
• 用于接收命令执行后的输出，然后和期望的字符串匹配

3.4 send

• 向进程发送字符串,用于模拟用户的输入，该命令不能自动回车换行,一般要加 \r (回车) 或者 \n

expect "密码" {send "abc123\r"}   
或
expect "密码"
send "abc123\r"

#同一行send部分要有{}   换行send部分不需要有{}

expect          
"密码1"{ send "abc123\r"}
"密码2"{ send "123456\r"}
"密码3"{ send "123123\r"}

#expect支持多个分支,只要匹配了其中一个情况，执行相应的send语句后退出该expect语句

3.5 结束符

• expect eof
  ① 表示交互结束，等待执行结束，退回到原用户，与spawn对应
  ② 比如:切换到root用户，expect脚本默认的是等待10s，当执行完命令后，默认停留10s后，就会自动切回原用户。

• interact
  ① 执行完成后保持交互状态，把控制权交给控制台，会停留在目标终端，这个时候就可以手工操作了，interact 后的命令不起作用
  ② 比如 interact 会保持在终端而不会退回到原终端，比如切换到 root 用户，会一直在 root 用户状态下
  ③ 比如 ssh 到另一服务器，会一直在目标服务器终端，而不会切回的原服务器

需要注意的是：expect eof 与 interact 只能二选一

3.6 set

• expect 默认的超时时间是10秒，通过 set 命令可以设置会话超时时间，若不限制超时时间则应设置为-1

set timeout 20

3.7 exp_continue

• exp_continue 附加于某个 expect 判断项之后，可以使该项匹配后，还能继续匹配该 expect 判断语句内的其他项

• exp_continue 类似于控制语句中 continue 语句,表示允许 expect 继续向下执行指令

• 例如，将判断交互输出中是否存在 yes/no 或 *password , 如果匹配 yes/no 则输出 yes 并再次执行判断;如果匹配 *password 则输出 123123 并结束该段 expect 语句，操作如下：

 expect
"(yes/no)" {send "yes\r"; exp_ continue; }
"*password" {set timeout 300; send "abc123\r";}

3.8 send_ user

• send_ user 表示回显命令，等同于echo

3.9 接收参数

• expect 脚本可以接受从 bash 命令行传递的参数，使用[lindex $argv n] 获得。
• 其中 n 从0开始，分别表示第一个, 第二个，第三个…参数。

set hostname [lindex $argv 0]   	#相当于 hostname=$1
set password [lindex $argv 1]		#相当于 password=$2

#expect直接执行，需要使用 expect 命令去执行脚本

4. 应用示例

• ssh 无交互登录到远程服务器

[root@localhost /home]#vim expect.sh

#!/usr/bin/expect                   #需要用expect自己的解释器，不要写成bash否则无法识别
spawn ssh root@192.168.8.129        #开启一个程序，这个程序是ssh远程登录
expect {                            #捕获内容，当出现password的时候，就会向程序发送密码
         "password:"
        { send "123456\r"; }
}
interact                            #交互，否则会直接退出远程服务器

[root@localhost /home]#chmod +x expect.sh              #需要加执行权限
[root@localhost /home]#./expect.sh  
spawn ssh root@192.168.8.129
root@192.168.8.129's password: 
Last login: Wed Sep 15 22:39:40 2021 from 192.168.8.132

• 在对方服务器上进行一下操作后再退出可执行以下脚本

[root@localhost /home]#vim expect.sh

#!/usr/bin/expect
spawn ssh root@192.168.8.129
expect {
         "password:"
        { send "123456\r"; }
}
expect "#"                      #当捕获到#的时候
send "ls\r"                     #执行ls命令
send "ifconfig ens33\r"         #执行ifconfig ens33命令
send "exit\r"                   #执行完exit退出登录
expect eof                      #不用进行交互，意味着结束expect程序
 
[root@localhost /home]#chmod +x expect.sh 
[root@localhost /home]#./expect.sh 
spawn ssh root@192.168.8.129
root@192.168.8.129's password: 
Last login: Wed Sep 15 22:55:06 2021 from 192.168.8.132
[root@localhost ~]#ls
[root@localhost ~]#ifconfig ens33
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.8.129  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.8.255
        inet6 fe80::2161:befa:6ffd:c44b  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:01:e6:0a  txqueuelen 1000  (Ethernet)
    ......
[root@localhost ~]#exit
登出
Connection to 192.168.8.129 closed.

• 引用位置变量

[root@localhost /home]#vim expect1.sh 
#!/usr/bin/expect
set user root
set ip [lindex $argv 0]                #设置第一个位置变量为ip
set pass [lindex $argv 1]              #设置第二个位置变量为登陆密码
spawn ssh $user@$ip
expect {
        "password:"
        { send "$pass\r"; }
}
expect "#"
send "ls\r"
send "exit\r"
expect eof

[root@localhost /home]#chmod +x expect1.sh 
[root@localhost /home]#./expect1.sh 192.168.8.129 123456
spawn ssh root@192.168.8.129
root@192.168.8.129's password: 
Last login: Wed Sep 15 22:58:16 2021 from 192.168.8.132
[root@localhost ~]#ls
[root@localhost ~]#exit
登出
Connection to 192.168.8.129 closed.

• 创建用户并设置用户密码

[root@localhost /home]#vim user.sh

#!/bin/bash
username=$1
useradd $username
/usr/bin/expect <<-EOF
spawn passwd $username
expect {                                  #获取的内容和发送的内容不能在同一行否则执行不成功
        "新的 密码"
        { send "123456\r";exp_continue }
        "重新输入新的 密码"
        { send "123456\r"; }
}
EOF

[root@localhost /home]#chmod +x user.sh 
[root@localhost /home]#./user.sh gebilaowang
spawn passwd gebilaowang
更改用户 gebilaowang 的密码 。
新的 密码：
无效的密码： 密码少于 8 个字符
重新输入新的 密码：
passwd：所有的身份验证令牌已经成功更新。

总结

• 借助 expect 处理交互的命令，可以将交互过程如 ssh 登录，ftp 登录等写在一个脚本上，使之自动化完成。
• 适用于需要对多台服务器执行相同操作的环境中，可以大大提高系统管理人员的工作效率，使用它，你甚至可以仅仅执行一个脚本来完成分布式应用系统的搭建与维护。