Expect-自动化交互工具
一、概述
1.1 Expect是什么？
Expect 是一个基于 Tcl（Tool Command Language） 的免费编程工具，专门用于实现 自动化交互式任务。它的核心价值是 替代人工手动输入，自动完成需要与终端交互的程序（如SSH登录、密码修改、FTP传输等）的输入响应过程。
典型应用场景：
自动化SSH/FTP远程连接（免去手动输入密码）
批量修改系统用户密码
网络设备（路由器/交换机）的配置脚本化
与需要交互的命令行工具（如
passwd、ftp、mysql等）交互
作者定义：
由Don Libes在1990年开发，最初定义为“实现自动交互功能的软件套件”，目标是让系统管理员可以通过脚本模拟人工输入，完成原本需要手动操作的交互任务（甚至能实现简单的BBS聊天机器人）。
1.2 为什么需要Expect？
常规Shell脚本（如Bash）虽然支持循环、条件判断等控制流，但 无法直接处理需要交互的程序。例如：
当执行
passwd tom修改用户密码时，系统会提示输入新密码并验证，这些交互必须通过键盘手动输入。若需批量修改多个用户的密码，或通过SSH自动登录远程主机执行命令，Shell无法直接完成这类交互。
Expect的解决方案：
通过监听程序输出的特定提示（如“密码：”“新的密码：”），自动发送对应的输入（如密码字符串），从而实现 无人值守的自动化交互。
1.3 与SSH免交互的其他方式对比
实现SSH远程操控主机的免交互连接，常见方法包括：
SSH密钥对（推荐）：通过生成公钥/私钥对，将公钥部署到目标主机，实现无密码登录（最安全且无需额外工具）。
sshpass工具：直接在命令行或脚本中明文传递密码（安全性低，密码可能被
ps命令捕获）。Expect工具：通过脚本监听SSH的交互提示（如“password:”），自动发送密码（平衡灵活性与安全性，适合复杂交互场景）。
二、环境准备：安装Expect
2.1 检查是否已安装
在Linux系统中，可通过以下命令检查Expect是否已安装：
rpm -q expect # CentOS/RHEL
# 或
dpkg -l | grep expect # Ubuntu/Debian若未安装，会提示“package expect is not installed”。
2.2 安装方法
根据系统类型选择对应命令：
系统类型 | 安装命令 | 备注 |
|---|---|---|
CentOS/RHEL |
| 需root权限 |
Ubuntu/Debian |
| 需联网 |
macOS |
| 需提前安装Homebrew |
源码编译 | 需先安装Tcl 8.6+，再下载Expect源码编译 | 适用于特殊环境 |
三、Expect核心工作原理与基础命令
3.1 Expect的基本工作流程
使用Expect脚本时，其核心流程遵循以下步骤：
启动交互进程：通过
spawn命令启动需要交互的目标程序（如passwd、ssh）。监听预期输出：通过
expect命令等待目标程序输出的特定提示信息（如“密码：”“新的密码：”）。发送响应内容：当匹配到预期提示后，通过
send命令向目标程序发送对应的输入（如密码字符串）。结束或继续：进程执行完成后，通过
expect eof（等待进程结束）或继续监听其他交互。
关键内置命令：spawn（启动）、expect（监听）、send（发送）、exp_continue（继续匹配）。
3.2 基础命令详解
（1）spawn：启动交互进程
功能：启动一个需要与终端交互的程序（如修改密码、SSH连接）。
语法：
spawn [选项] 命令 [参数]示例：
spawn passwd tom # 启动修改用户tom密码的交互进程
spawn ssh root@192.168.1.100 # 启动SSH连接远程主机的进程（2）expect：监听预期输出
功能：等待目标程序输出的特定字符串（提示信息），若匹配则触发后续动作（如发送输入）。
语法：
expect [选项] "模式1" {动作1} "模式2" {动作2} ...
# 支持正则表达式（-re）、超时设置（timeout）等常见用法：
expect "密码：" { send "123456\r" } # 匹配“密码：”后发送密码并回车
expect {"新的密码：" { send "abc123\r" } # 匹配“新的密码：”后发送新密码timeout { puts "等待超时" } # 超时后执行动作
}选项说明：
-re：使用正则表达式匹配（如-re {pass.*:}匹配以“pass”开头后跟冒号的字符串）。timeout：设置等待超时时间（单位：秒，默认10秒，可通过set timeout XX全局设置）。
（3）send：发送响应内容
功能：向当前交互进程发送指定的字符串（模拟用户键盘输入）。
语法：
send "要发送的内容\r" # \r表示回车键（必需，模拟按下Enter）特殊字符：
\r：回车（Enter键）\n：换行\t：制表符
示例：
send "123456\r" # 发送密码“123456”并回车
send "ls -l\r" # 发送命令“ls -l”并执行（4）exp_continue：继续匹配
功能：当需要在一个expect块中匹配多个模式时，通过该命令保持监听状态，不退出当前expect块。
典型场景：处理需要多次输入的情况（如密码不符合要求需重新输入）。
示例：
expect {"新的密码：" { send "123456\r" # 发送新密码exp_continue # 继续监听下一个提示（如“重新输入密码：”）}"重新输入新的密码：" { send "123456\r" # 发送确认密码}eof # 进程结束时退出
}（5）其他辅助命令
send_user：向标准输出（屏幕）打印信息（类似Shell的
echo），用于调试或日志输出。send_user "正在修改用户密码...\n"exp_internal 1：开启内部调试模式，显示详细的匹配过程（调试用，输出到屏幕）。
log_file：记录完整的交互过程到日志文件（用于问题排查）。
log_file -a /var/log/expect.log # 追加记录日志
3.3 变量与流程控制
（1）变量定义与使用
普通变量：通过
set定义，通过$变量名或puts $变量名引用。set username "tom" # 定义变量 set password "123456" puts $username # 输出变量值 send "$password\r" # 在send中使用变量位置参数：通过
lindex $argv获取脚本传递的参数（类似Shell的$1、$2）。set user [lindex $argv 0] # 第一个参数（如脚本调用时传入的用户名） set pass [lindex $argv 1] # 第二个参数（密码） puts "用户名: $user, 密码: $pass"特殊变量：
$argc：脚本接收的参数总个数$argv0：当前脚本的名称
（2）条件判断（if语句）
语法：
if {条件表达式} {# 条件成立时执行的命令
} elseif {条件} {# 其他条件
} else {# 默认命令
}示例：
if {$argc < 2} {send_user "错误：需传入用户名和密码两个参数！\n"exit 1
} else {set user [lindex $argv 0]set pass [lindex $argv 1]
}（3）循环语句
for循环：
for {set i 1} {$i <= 5} {incr i} {puts "当前数字: $i" }while循环：
set i 1 while {$i <= 3} {puts "循环次数: $i"incr isleep 1 }
四、完整脚本示例
4.1 案例1：修改用户密码（基础版）
需求：通过Expect脚本自动修改用户tom的密码为123456（假设原密码不符合要求需多次输入）。
脚本内容（change_pass.exp）：
#!/usr/bin/expect
# 自动修改用户密码脚本spawn passwd tom # 启动修改密码进程
expect {"新的 密码：" { send "123456\r" # 发送新密码exp_continue # 继续监听（可能要求确认密码）}"重新输入新的 密码：" { send "123456\r" # 发送确认密码}"密码：" { # 部分系统可能先提示原密码（若需原密码则调整）send "oldpass\r" # 若有原密码要求，替换为实际原密码exp_continue}eof # 进程结束时退出
}使用方法：
chmod +x change_pass.exp
./change_pass.exp4.2 案例2：SSH自动登录并执行命令
需求：自动登录远程主机192.168.1.100，执行ifconfig ens32命令并获取网卡信息。
脚本内容（ssh_auto.exp）：
#!/usr/bin/expect
# SSH自动登录并执行命令set host "192.168.1.100"
set user "root"
set pass "123456"spawn ssh $user@$host # 启动SSH连接
expect {"yes/no" { send "yes\r" # 首次连接时确认主机密钥exp_continue # 继续监听密码提示}"password:" { send "$pass\r" # 发送密码}
}
expect "#" # 等待出现命令行提示符（如root用户的#）
send "ifconfig ens32\r" # 发送查看网卡的命令
expect "#" # 等待命令执行完成
send "exit\r" # 退出SSH会话
expect eof # 等待进程结束使用方法：
chmod +x ssh_auto.exp
./ssh_auto.exp五、Shell脚本调用Expect的方法
5.1 方法1：通过expect -c内联执行
在Shell脚本中直接嵌入Expect代码（适合简单场景）：
#!/bin/bash
# 批量修改多个用户密码（通过Shell循环调用Expect）for user in tom alice bob; doexpect -c "spawn passwd $userexpect \"新的 密码：\"send \"123456\\r\"expect \"重新输入新的 密码：\"send \"123456\\r\"expect eof"
done5.2 方法2：通过<<EOF嵌入脚本（推荐）
使用Here Document将Expect脚本嵌入Shell脚本（更清晰且易维护）：
#!/bin/bash
# 批量上传文件到远程主机（通过Expect免交互SCP）for ip in 192.168.1.{112..113}; do/usr/bin/expect << EOFset timeout 15spawn scp /local/script.sh root@$ip:/opt/expect {"yes/no" { send "yes\\r"; exp_continue }"password:" { send "123456\\r" }}expect eof
EOF
done注意事项：
必须使用
/usr/bin/expect的绝对路径（避免环境变量问题）。<<EOF与EOF之间的内容需严格符合Expect语法（缩进不影响执行）。
六、生产环境应用案例：批量采集CPU信息
6.1 需求背景
假设有一个脚本cpuinfo.sh，用于统计服务器的CPU核心数、逻辑CPU数、超线程状态等信息。现需将该脚本批量分发到多台主机（如192.168.200.112~113），并自动执行以收集结果。
6.2 实现步骤
步骤1：编写CPU信息统计脚本（cpuinfo.sh）
#!/bin/bash
echo "逻辑CPU总数: $(grep -c '^processor' /proc/cpuinfo)"
echo "物理CPU颗数: $(grep 'physical id' /proc/cpuinfo | sort -u | wc -l)"
echo "每颗物理CPU的核心数: $(grep 'core id' /proc/cpuinfo | sort -u | wc -l)"
echo "每颗物理CPU的逻辑CPU数: $(grep 'siblings' /proc/cpuinfo | sort -u | awk -F: '{print $2}')"
if [ $(grep 'siblings' /proc/cpuinfo | awk -F: '{print $2}' | head -1) -gt $(grep 'core id' /proc/cpuinfo | sort -u | wc -l) ]; thenecho "超线程已启用"
elseecho "超线程未启用"
fi步骤2：编写Expect脚本实现分发与执行
（1）分发脚本到远程主机（auto_upload.exp）
#!/usr/bin/expect
# 自动上传文件到远程主机if { $argc != 3 } {puts "用法: expect auto_upload.exp <本地文件> <目标主机> <远程目录>"exit 1
}
set local_file [lindex $argv 0]
set host [lindex $argv 1]
set remote_dir [lindex $argv 2]
set pass "123456"spawn scp $local_file root@$host:$remote_dir
expect {"yes/no" { send "yes\r"; exp_continue }"password:" { send "$pass\r" }
}
expect eof（2）在远程主机执行脚本（auto_run.exp）
#!/usr/bin/expect
# 自动在远程主机执行命令if { $argc != 2 } {puts "用法: expect auto_run.exp <目标主机> <要执行的命令>"exit 1
}
set host [lindex $argv 0]
set cmd [lindex $argv 1]
set pass "123456"spawn ssh root@$host "$cmd"
expect {"yes/no" { send "yes\r"; exp_continue }"password:" { send "$pass\r" }
}
expect eof（3）Shell脚本整合流程（batch_collect.sh）
#!/bin/bash
# 批量分发并执行CPU信息采集# 1. 分发脚本到所有目标主机
for ip in 192.168.200.112 192.168.200.113; do/usr/bin/expect << EOFset timeout 10spawn scp cpuinfo.sh root@$ip:/opt/expect {"yes/no" { send "yes\\r"; exp_continue }"password:" { send "123456\\r" }}expect eof
EOF
done# 2. 在所有目标主机执行脚本
for ip in 192.168.200.112 192.168.200.113; do/usr/bin/expect << EOFset timeout 20spawn ssh root@$ip "bash /opt/cpuinfo.sh"expect {"password:" { send "123456\\r" }}expect eof
EOF
done