千里江山图，自动化成诗：Expect脚本详解——从入门到进阶的自动化利器

引言

Expect脚本基础

什么是Expect

基本语法

进阶应用

错误处理

正则表达式

并发处理

使用Shell脚本管理多个Expect脚本

在Expect脚本内部模拟并发

脚本复用与模块化

总结

引言

在自动化运维和测试领域，Expect脚本无疑是一把强大的利器。它以其灵活性和易用性，帮助开发者们实现了众多复杂的交互式任务自动化，如自动登录、自动化测试等。本文将带您从Expect脚本的基础入门，逐步深入到进阶应用，并通过丰富的案例和代码，帮助您快速掌握这一工具。

Expect脚本基础

什么是Expect

Expect是一个用于自动化交互式应用程序的脚本语言。它通过在脚本中模拟用户的输入和响应，来实现与命令行程序的自动化交互。Expect脚本通常与Tcl（Tool Command Language）一起使用，但也可以单独运行。其核心概念包括：

spawn：启动一个新的进程，如shell命令或脚本。
send：向进程发送输入。
expect：等待进程返回特定的输出。
interact：让用户和进程交互。

基本语法

一个基本的Expect脚本结构如下：

#!/usr/bin/expect  
# 设置超时时间  
set timeout 20  
# 启动新的进程  
spawn ssh user@hostname  
# 等待特定输出  
expect "password:"  
# 发送密码  
send "your_password\r"  
# 等待登录成功后的提示符  
expect "$ "  
# 执行命令  
send "ls -l\r"  
# 等待命令执行完毕  
expect "$ "  
# 退出会话  
send "exit\r"  
# 脚本结束  
expect eof

脚本解释

#!/usr/bin/expect：指定脚本的解释器为Expect。
set timeout 20：设置超时时间为20秒，如果20秒内未收到预期的输出，则脚本会报错并退出。
spawn ssh user@hostname：启动一个新的ssh进程，尝试连接到指定的主机。
expect "password:"：等待进程输出“password:”提示。
send "your_password\r"：向进程发送密码，并回车。
expect "$ "：等待登录成功后的shell提示符。
send "ls -l\r"：执行ls -l命令列出当前目录下的文件和目录。
expect "$ "：再次等待命令执行完毕后的shell提示符。
send "exit\r"：发送exit命令退出ssh会话。
expect eof：等待进程结束。

进阶应用

错误处理

在自动化脚本中，错误处理是非常重要的。Expect通过超时设置和条件语句来处理错误。

#!/usr/bin/expect  
set timeout 20  
spawn ssh user@hostname  
expect {  "password:" { send "your_password\r" }  timeout { puts "连接超时"; exit 1 }  eof { puts "连接失败或远程主机关闭"; exit 1 }  
}  
expect "$ "  
send "ls -l\r"  
expect "$ "  
send "exit\r"  
expect eof

在上述脚本中，我们使用了expect的条件语句来同时处理密码提示、超时和EOF（文件结束符）的情况。

正则表达式

Expect支持使用正则表达式来匹配复杂的输出，这使得脚本更加灵活和强大。

#!/usr/bin/expect  
spawn ssh user@hostname  
expect {  {.*[Pp]assword.*} {  puts "密码提示"  send "your_password\r"  }  timeout {  puts "超时"  exit 1  }  
}  
expect "$ "  
send "ls -l\r"  
expect "$ "  
send "exit\r"  
expect eof

在这个示例中，我们使用正则表达式{.*[Pp]assword.*}来匹配包含“password”或“Password”的任意输出。

并发处理

虽然Expect本身不支持多线程操作，但可以通过并发处理多个进程来模拟多线程效果。

#!/usr/bin/expect  
set timeout 20  
spawn ssh user1@hostname1 &  # 后台启动第一个SSH会话  
spawn ssh user2@hostname2 &  # 后台启动第二个SSH会话  expect {  "password:" {  send "user1_password\r"  exp_continue  }  eof {}  
}  expect {  "password:" {  send "user2_password\r"  exp_continue  }  eof {}  
}

在Expect脚本中实现真正的并发处理通常需要使用一些额外的工具或策略，因为Expect本身并不直接支持多线程或多进程并发。但是，我们可以通过循环、后台进程和wait命令来模拟并发行为。

不过，由于直接在Expect脚本中管理多个后台进程可能会变得复杂且难以维护，这里提供一个简化的思路，即使用shell脚本来管理多个Expect脚本的并发执行。

使用Shell脚本管理多个Expect脚本

你可以编写一个shell脚本来启动多个Expect脚本，每个脚本处理一个独立的任务。Shell脚本可以很容易地并行启动这些Expect脚本，并通过wait命令等待它们全部完成。

#!/bin/bash  # 启动第一个Expect脚本  
expect_script1.sh &  
pid1=$!  # 启动第二个Expect脚本  
expect_script2.sh &  
pid2=$!  # 等待两个脚本完成  
wait $pid1  
wait $pid2  echo "所有任务完成"

这里，expect_script1.sh和expect_script2.sh是两个包含Expect命令的脚本文件。每个脚本都在后台执行（通过在命令后添加&实现），并且shell脚本会捕获它们的进程ID（PID）以便稍后等待它们完成。

在Expect脚本内部模拟并发

如果你确实需要在单个Expect脚本中模拟并发（尽管这通常不是最佳实践），你可能需要利用Expect的exp_continue特性来在单个expect块中处理多个匹配项，但这实际上并不等同于真正的并发处理。

一个更实用的方法是，如果你需要处理多个会话或连接，你可以在一个Expect脚本中循环启动多个会话，并为每个会话使用不同的spawn和expect块。但是，这些会话仍然是顺序处理的，除非你将它们放入后台（在Expect中通常不推荐这样做，因为后台进程的控制会变得复杂）。

脚本复用与模块化

随着自动化任务的增加，脚本的复用和模块化变得尤为重要。你可以将常用的Expect代码片段封装成函数或过程，并在多个脚本中重用它们。

在Tcl（Expect的底层语言）中，你可以定义过程（procedures）来实现这一点。

#!/usr/bin/expect  # 定义登录过程  
proc login {user host password} {  spawn ssh $user@$host  expect {  "password:" {  send "$password\r"  exp_continue  }  timeout {  puts "登录超时"  exit 1  }  eof {  puts "登录失败"  exit 1  }  }  expect "$ "  
}  # 使用登录过程  
login user1 hostname1 password1  
send "ls -l\r"  
expect "$ "  
send "exit\r"  
expect eof  # 可以再次使用登录过程连接其他主机  
login user2 hostname2 password2  
# ... 执行其他命令