python
可以作为shell
替代,代码比较直观,易于维护。 python
支持调用外部shell
命令。不过,这个问题没有看上去简单,要完美的解决此问题,比较复杂,就连标准库也不见得处理得很好。
首先最简单的方法就是调用system
方法,直接执行系统shell命令,代码如下:
import os
os.system('ls -l')
system
主要问题,就是无法获取shell命令的输出,无法进行输入;也没有超时设置,如果外部命令挂死,会直接导致当前进程挂死。
python3
的subprocess
提供了check_output
方法,可以直接获取进程的输出,也支持输入,同时关键的是支持超时设置。这就防止了shell命令挂死的问题。
def __exec_command(cmd: str, input: str = None, timeout=10) -> str:
try:
output_bytes = subprocess.check_output(cmd, input=input, stderr=subprocess.STDOUT, shell=True, timeout=timeout)
except subprocess.CalledProcessError as err:
output = err.output.decode('utf-8')
logger.debug(output)
raise err
result = output_bytes.decode('utf-8')
return result
print(__exec_command('ls -l'))
现在可以成功获取系统命令的结果,并且很好的支持超时功能,防止命令挂死。不过,我们看看下面这个例子:
print(__exec_command('echo begin;sleep 10; echo end; sleep 3'), timeout=30)
上述代码中,要想获取shell命令的结果,实际测试的结果,只能等到子进程结束才可以获取,父进程只能傻傻得等,对子进程的执行过程一无所知。
上述的问题,看上容易解决,实际上比较复杂。我们先看下,使用更低层的subprocess.Popen
能否解决:
process = subprocess.Popen(cmd, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE )
while True:
if process.poll() is None and timeout > 0:
output_bs = process.stdout.read()
if not output_bs:
....
time.sleep(0.5)
timeout = timeout - 0.5
if process.poll() is None or timeout <= 0:
process.kill()
上述问题是无法解决我们的问题,因为process.stdout.read()
是阻塞的,如果子进程没有输出,就挂住了。
我们使用有超时功能communicate
方法再试试:
def exec_command(cmd: str, input: str = None, encoding='utf-8', shell=True, timeout=5) -> str:
output_bytes = b''
process = subprocess.Popen(cmd, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, shell=shell)
while process.poll() is None and timeout > 0:
try:
output_bytes, output_err_bytes = process.communicate(timeout=0.5)
except subprocess.TimeoutExpired as err:
if err.stdout:
output = err.output.decode(encoding)
print(output)
timeout -= 0.5
continue
if process.poll() is None or timeout <= 0:
process.kill()
raise ValueError(f'exec command: {cmd} timeout')
result = output_bytes.decode(encoding)
return result
communicate
超时时抛出异常subprocess.TimeoutExpired
,这个异常对象的stdout带有子进程已经输出的内容。
目前还不错,可以满足开头提的问题。不过,不能算完美,因为输出是有点奇怪,如下所示:
hello
hello
hello
hello
hello
hello
hello-end
每次TimeoutExpired
超时,stdout
所带的内容,是子进程已经输出的内容,而不是新增加的内容。
要想实时获取子进程是否有内容输出,我们可以使用文件进行重定下,代码如下:
def exec_command(cmd: str, input: str = None, encoding='utf-8', shell=True, timeout=10, wait=0.5) -> str:
_opener = lambda name, flag, mode=0o7770: os.open(name, flag | os.O_RDWR, mode)
output_bytes = bytearray()
with tempfile.NamedTemporaryFile('w+b') as writer, open(writer.name, 'rb', opener=_opener) as reader:
try:
process = subprocess.Popen(cmd, stdout=writer, stderr=writer, stdin=subprocess.PIPE, shell=shell)
if input:
process.stdin.write(input.encode(encoding))
process.stdin.close()
while process.poll() is None and timeout > 0:
new_bytes = reader.read()
if new_bytes or new_bytes != b'':
logger.debug(f'{new_bytes}')
output_bytes = output_bytes + bytearray(new_bytes)
else:
logger.debug('waiting sub process output......')
time.sleep(wait)
timeout -= wait
except Exception as err:
process.kill()
raise err
if process.poll() is None:
process.kill()
raise ValueError(f'exec cmd:{cmd} timeout')
new_bytes = reader.read()
if new_bytes:
output_bytes = output_bytes + bytearray(new_bytes)
result = output_bytes.decode(encoding)
return result
这里,我们试用了临时文件对子进程的输入输出进行重定向,对于文件的读取reader.read()
实际上并不是阻塞的。基本完美实现了本文的问题。
在windows
系统中,python创建子进程的时候,可以使用管道作为子进程的输入参数startupinfo
,从而完美实现子进程输入输出重定向。但在linux
确不行,不支持参数startupinfo
。
process=subprocess.Popen
参数subprocess.PIPE
字面上是返回管道,但子进程process.stdout
实际是文件句柄,读操作完全是阻塞,没有非阻塞得读,这是问题的关键所在。
方案二和方案四不妨结合起来使用,对于长时间执行任务,选择方案四,对于一般的任务执行直接使用方案二。
python
中执行系统shell命令,也可以创建一个线程进行子进程输出读取,超时就杀掉线程;或者使用协程版本的subprocess,但是实现起来更加复杂,效率显得更差。有兴趣的同学,可以自己实现试试。
enjoy~~~