expect入门--自动化linux交互式命令

很多linux程序比如passwd,ftp,scp,ssh等自身并没有提供一种静默式的执行选项，而是依赖于运行时的终端输入来进行后一步的操作比如更改密码、文件上传、下载等。虽然有些编程语言如java嵌入了不少这些常用工具的API比如jcsh等，但是毕竟他们不够自然和顺手。虽然也可以使用ssh免登陆方式，但当机器太多且密码可能经常会更改的时候，每次大批量修改也会很不方便。

expect是unix/linux下的一个命令行工具，其使用tcl作为编程语言开发。其主要的功能就是模拟终端用户控制交互式应用程序。简单而言，expect就是针对其所调用的程序的输出使用正则表达式进行判断，然后根据不同的匹配模式执行不同的action，其他的都是辅助性的。所以，其实就功能而言，类似expect的功能可以使用java/python/perl甚至c语言进行直接开发，当然没必须要重新发明轮子。

因为expect使用tcl开发的，所以了解必要的基础tcl语法对于编写expect控制脚本是绝对必要的。可参考官网http://www.tcl.tk/，不过tcl现在似乎用的相当少了，在TIOBE排名中好像都没进过前50。

从实际开发角度来说，expect是如下结构：

启动交互式命令

if 匹配模式1 { 执行动作1 }

if 匹配模式2 { 执行动作2 }

if 匹配模式3 { 执行动作3 }

expect主要有如下关键的命令（这一点上就比较类似于SQL）：

• spawn，用于启动一个进程，这个进程通常是必须交互式才能执行的，否则shell就可以了，没必要整合到expect中执行。如spwan ftp ftp.uu.net
• expect，设置希望匹配的模式，比如expect "hi\n"，也支持锚定如expect "^hi\n"，正则表达式如expect "hi*\n"等，默认情况下expect会等待10秒，超过超时时间后会自动到下一个命令执行，可通过set timeout修改超时时间。对于匹配模式前的内容，其存储在一个内置变量expect_out(buffer)中
• send，接收一个字符串作为参数，并发送给进程。

安装

一般现在的linux发行版都带了expect rpm，但大部分生产最小化安装时都不会默认安装。可以使用yum安装,yum install expect，会安装tcl以及expect。

安装完成后，可执行expect，如果进入了expect控制台就代表已经成功安装了。

脚本模式运行

跟其他脚本语言一样，如果要在脚本中运行expect一样，需要告诉操作系统执行这个脚本的时候,调用/usr/bin下的expect解释器，如下：

#!/usr/local/bin/expect --

匹配模式的写法

以下格式之一的expect语法都是可以的：

expect "hi" {send "You said $expect_out(buffer)"}

expect "hi" { send "You said hi\n" } \
　　　　"hello" { send "Hello yourself\n" } \
　　　　"bye" { send "That was unexpected\n" }

expect {
　　"hi" { send "You said hi\n"}
　　"hello" { send "Hello yourself\n"}
　　"bye" { send "That was unexpected\n"}
}

expect {
　　"hi" {
　　　　send "You said hi\n"
　　}
　　"hello" {
　　send "Hello yourself\n"
　　}
　　"bye" {
　　send "That was unexpected\n"
　　}
}

后面两种应该来说可读性好很多。

在action里面可以使用任何的tcl逻辑语句如if,while等，如下：

while 1 {
　　expect {
　　　　"2" break
　　　　"1"
　　}
　　someproc
}

expect {
　　a {set foo bar}
　　b {
　　　　if {$a == 1} {set c 4}
　　　　set b 2
　　}
}

expect匹配正则表达式

expect对于正则表达式的还是比较强大的，基本上常规的都可以支持。但有几个注意点：

1、在tcl中，[]是特殊符号，意味着如果需要使用区间的模式，需要转义，如下：

expect "\[a-f0-9]"或expect {[a-f0-9]}都可以，{}中的内容会被当做常量对待，所以推荐前者。

expect分支、超时和异常处理

在编写自动化脚本时，我们通常需要根据不同的输出采取不同的分支，比如对于连接拒绝，密码错误等需要退出脚本，只有正确的情况下才继续执行脚本剩余部分。

通常的分支如下：

expect {
　　"hi" {send "You said hi\n"}
　　"hello" {send "Hello yourself\n"}
　　"bye" {exit}

"other" 
}

在遇到hi,hello,bye时执行不同分支，在遇到other时什么都不做。不过只有最后一个分支才能没有action部分。上述exit表示退出expect脚本。可以带返回值，如exit 0表示正确返回，exit -1代表错误。

action部分可以由多个命令组成，如{puts "exit"; exit}，对于多个命令组成的语句，必须用{}括起来或者换行（换行也是tcl一个命令终止的结束符，不过一般建议使用;就如js一样）。

有些命令会执行超时，这个时候在expect分支中可以使用 timeout { puts "timeout"; }，timeout是expect保留关键字，不能用引号括起来，否则就当做字符串处理了。

expect脚本参数

通常，我们会调用在脚本中的expect命令，其他上下文信息通过参数的方式传递给expect。

在expect中，参数通过lindex $argv N的方式进行引用，如下：

set timeout [lindex $argv 0]
spawn [lindex $argv 1]

如果需要启动带命令行选项的进程怎么办呢？通常我们会通过下列方式执行：

spawn [lrange $argv 1 end]

但会发现报命令无法找到或者类似错误。这是因为spawn会将lrange的结果当做程序名而不是程序名+命令行参数进行解析，所以要使用如下的expect命令执行：

eval spawn [lrange $argv 1 end]

eval告诉解析器后面以标准命令的方式执行，而不是作为解析后的字符串。

eof

大部分网络程序在结束前都会关闭连接，因此会在最后包含eof，例如，对于ping命令：

spawn ping $host
set timeout 2
expect "alive" {exit 0} timeout {exit 1}

假设在超时前终止了，此时expect程序就可能会异常。所以对这些操作，应考虑在最后加上eof {exit 1}。

默认行为

因为任何时候，程序可能的返回值很有可能无法穷举，这个时候，要么使用*进行完全匹配，不过更合理的处理方式时有类似其他语言中的switch default分支。

在expect中，我们可以这么写expect "alive" {exit 0} default {exit 1}。