Python執行外部命令（subprocess，call，Popen）
1、Python執行外部命令
一、subprocess模塊簡介
subprocess 模塊容許咱們啓動一個新進程，並鏈接到它們的輸入/輸出/錯誤管道，從而獲取返回值。java
這個模塊用來建立和管理子進程。它提供了高層次的接口，用來替換os.system*()、 os.spawn*()、 os.popen*()、os,popen2.*()和commands.*等模塊和函數。python
subprocess提供了一個名爲Popen的類啓動和設置子進程的參數，因爲這個類比較複雜, subprocess還提供了若干便利的函數，這些函數都是對Popen類的封裝。linux
二、subprocess模塊的遍歷函數
linux安裝ipython
pip3 install ipython
（1）call函數
call函數的定義以下:
subprocess.ca11(args, *, stdin=None, stdout=None, stderr=None, she11=False) #運行由args參數提供的命令，等待命令執行結束並返回返回碼。args參數由字符串形式提供且有多個命令參數時，須要提供shell=True參數
- args：表示要執行的命令。必須是一個字符串，字符串參數列表。
- stdin、stdout 和 stderr：子進程的標準輸入、輸出和錯誤。其值能夠是 subprocess.PIPE、subprocess.DEVNULL、一個已經存在的文件描述符、已經打開的文件對象或者 None。subprocess.PIPE 表示爲子進程建立新的管道。subprocess.DEVNULL 表示使用 os.devnull。默認使用的是 None，表示什麼都不作。另外，stderr 能夠合併到 stdout 裏一塊兒輸出。
- shell：若是該參數爲 True，將經過操做系統的 shell 執行指定的命令。
示例代碼:
[root@python ~]# ipython #啓動ipython
Python 3.8.1 (default, Mar 9 2020, 12:35:12)
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 7.13.0 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.
In [1]: import subprocess #調用函數
In [2]: subprocess.call(['ls','-l'])
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 公共
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 模板
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 視頻
drwxr-xr-x. 2 root root 4096 10月 31 22:40 圖片
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 文檔
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 下載
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 音樂
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 15:27 桌面
Out[2]: 0
In [3]: subprocess.call('exit 1',shell=True)
Out[3]: 1
（2）check_call函數
check_call函數的做用與call函數相似，區別在於異常狀況下返回的形式不一樣。mongodb
對於call函數，工程師經過捕獲call命令的返回值判斷命令是否執行成功，若是成功則返回0，不然的話返回非0，對於check_call函數，若是執行成功，返回0，若是執行失敗，拋出subrocess.CalledProcessError異常。以下所示：shell
In [5]: subprocess.check_call(['ls','-l'])
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 公共
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 模板
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 視頻
drwxr-xr-x. 2 root root 4096 10月 31 22:40 圖片
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 文檔
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 下載
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 23:04 音樂
drwxr-xr-x. 2 root root 6 10月 31 15:27 桌面
Out[5]: 0
In [6]: subprocess.check_call('exit 1',shell=True)
-------------------------------------------------------------
CalledProcessError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-6-5e148d3ce640> in <module>
----> 1 subprocess.check_call('exit 1',shell=True)
/usr/local/python381/lib/python3.8/subprocess.py in check_call(*popenargs, **kwargs)
362 if cmd is None:
363 cmd = popenargs[0]
--> 364 raise CalledProcessError(retcode, cmd)
365 return 0
366
CalledProcessError: Command 'exit 1' returned non-zero exit status 1.
（3）check_output
Python3中的subprocess.check_output函數能夠執行一條sh命令，並返回命令的輸出內容，用法以下：數據庫
In [10]: output = subprocess.check_output(['df','-h'])
In [11]: print(output.decode())
文件系統 容量 已用 可用 已用% 掛載點
/dev/mapper/cl-root 17G 5.2G 12G 31% /
devtmpfs 473M 0 473M 0% /dev
tmpfs 489M 92K 489M 1% /dev/shm
tmpfs 489M 7.1M 482M 2% /run
tmpfs 489M 0 489M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 1014M 173M 842M 18% /boot
tmpfs 98M 16K 98M 1% /run/user/42
tmpfs 98M 0 98M 0% /run/user/0
In [12]: lines = output.decode().split('\n')
In [13]: lines
Out[13]:
['文件系統 容量 已用 可用 已用% 掛載點',
'/dev/mapper/cl-root 17G 5.2G 12G 31% /',
'devtmpfs 473M 0 473M 0% /dev',
'tmpfs 489M 92K 489M 1% /dev/shm',
'tmpfs 489M 7.1M 482M 2% /run',
'tmpfs 489M 0 489M 0% /sys/fs/cgroup',
'/dev/sda1 1014M 173M 842M 18% /boot',
'tmpfs 98M 16K 98M 1% /run/user/42',
'tmpfs 98M 0 98M 0% /run/user/0',
'']
In [14]: for line in lines[1:-1]:
...: if line:
...: print(line.split()[-2])
...: #截取掛載點數據
31%
0%
1%
2%
0%
18%
1%
0%
在子進程執行命令，以字符串形式返回執行結果的輸出。若是子進程退出碼不是0，拋出subprocess.CalledProcessError異常，異常的output字段包含錯誤輸出：apache
In [19]: try:
...: output = subprocess.check_output(['df','-h']).decode() #正確的
...: except subprocess.CalledProcessError as e:
...: output = e.output
...: code = e.returncode
//正確的沒有任何輸出
In [23]: try:
...: output = subprocess.check_output(['wsd','-h'], stderr=subprocess.STDOUT)
...: .decode() #錯誤的
...: except subprocess.CalledProcessError as e:
...: output = e.output
...: code = e.returncode
...:
//前面的錯誤代碼省略
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'wsd'
三、subprocess模塊的Popen類（PyCharm）
實際上，咱們上面的三個函數都是基於Popen()的封裝(wrapper)。這些封裝的目的在於讓咱們容易使用子進程。當咱們想要更個性化咱們的需求的時候，就要轉向Popen類，該類生成的對象用來表明子進程。api
subprocess模塊中基本的進程建立和管理由Popen類來處理subprocess.popen是用來替代os.popen的- Popen 是
subprocess的核心，子進程的建立和管理都靠它處理。
構造函數：緩存
class subprocess.Popen(args, bufsize=-1, executable=None, stdin=None, stdout=None, stderr=None, preexec_fn=None, close_fds=True, shell=False, cwd=None, env=None, universal_newlines=False, startupinfo=None, creationflags=0,restore_signals=True, start_new_session=False, pass_fds=(), *, encoding=None, errors=None)
（1）經常使用參數：
- args：shell命令，能夠是字符串或者序列類型（如：list，元組）
- bufsize：緩衝區大小。當建立標準流的管道對象時使用，默認-1。
0：不使用緩衝區
1：表示行緩衝，僅當universal_newlines=True時可用，也就是文本模式
正數：表示緩衝區大小
負數：表示使用系統默認的緩衝區大小。 - stdin, stdout, stderr：分別表示程序的標準輸入、輸出、錯誤句柄
- preexec_fn：只在 Unix 平臺下有效，用於指定一個可執行對象（callable object），它將在子進程運行以前被調用
- shell：若是該參數爲 True，將經過操做系統的 shell 執行指定的命令。
- cwd：用於設置子進程的當前目錄。
- env：用於指定子進程的環境變量。若是 env = None，子進程的環境變量將從父進程中繼承。
建立一個子進程，而後執行一個簡單的命令：
>>> import subprocess
>>> p = subprocess.Popen('ls -l', shell=True)
>>> total 164
-rw-r--r-- 1 root root 133 Jul 4 16:25 admin-openrc.sh
-rw-r--r-- 1 root root 268 Jul 10 15:55 admin-openrc-v3.sh
...
>>> p.returncode
>>> p.wait()
0
>>> p.returncode
0
這裏也可使用 p = subprocess.Popen(['ls', '-cl']) 來建立子進程。bash
（2）Popen 對象的屬性
<1> p.pid：
子進程的PID。
<2> p.returncode：
該屬性表示子進程的返回狀態，returncode可能有多重狀況：
- None —— 子進程還沒有結束；
- ==0 —— 子進程正常退出；
- \> 0—— 子進程異常退出，returncode對應於出錯碼；
- < 0—— 子進程被信號殺掉了。
<3> p.stdin, p.stdout, p.stderr：
子進程對應的一些初始文件，若是調用Popen()的時候對應的參數是subprocess.PIPE，則這裏對應的屬性是一個包裹了這個管道的 file 對象。
（3）Popen 對象方法
- poll(): 檢查進程是否終止，若是終止返回 returncode，不然返回 None。
- wait(timeout): 等待子進程終止。
- communicate(input,timeout): 和子進程交互，發送和讀取數據。
- send_signal(singnal): 發送信號到子進程 。
- terminate(): 中止子進程,也就是發送SIGTERM信號到子進程。
- kill(): 殺死子進程。發送 SIGKILL 信號到子進程。
子進程的PID存儲在child.pid
import time
import subprocess
def cmd(command):
subp = subprocess.Popen(command,shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE,encoding="utf-8")
subp.wait(2)
if subp.poll() == 0:
print(subp.communicate()[1])
else:
print("失敗")
cmd("java -version")
cmd("exit 1")
輸出結果以下：
java version "1.8.0_31" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_31-b13) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.31-b07, mixed mode) 失敗
（4）子進程的文本流控制
(沿用child子進程) 子進程的標準輸入，標準輸出和標準錯誤也能夠經過以下屬性表示:
- child.stdin
- child.stdout
- child.stderr
咱們能夠在Popen()創建子進程的時候改變標準輸入、標準輸出和標準錯誤，並能夠利用subprocess.PIPE將多個子進程的輸入和輸出鏈接在一塊兒，構成管道(pipe):
import subprocess child1 = subprocess.Popen(["ls","-l"], stdout=subprocess.PIPE) child2 = subprocess.Popen(["wc"], stdin=child1.stdout,stdout=subprocess.PIPE) out = child2.communicate() print(out)
執行結果以下：
(b' 2 11 60\n', None)
subprocess.PIPE實際上爲文本流提供一個緩存區。child1的stdout將文本輸出到緩存區，隨後child2的stdin從該PIPE中將文本讀取走。child2的輸出文本也被存放在PIPE中，直到communicate()方法從PIPE中讀取出PIPE中的文本。
要注意的是，communicate()是Popen對象的一個方法，該方法會阻塞父進程，直到子進程完成。
咱們還能夠利用communicate()方法來使用PIPE給子進程輸入:
import subprocess
child = subprocess.Popen(["cat"], stdin=subprocess.PIPE)
child.communicate("vamei".encode())
咱們啓動子進程以後，cat會等待輸入，直到咱們用communicate()輸入"vamei"。
經過使用subprocess包，咱們能夠運行外部程序。這極大的拓展了Python的功能。若是你已經瞭解了操做系統的某些應用，你能夠從Python中直接調用該應用(而不是徹底依賴Python)，並將應用的結果輸出給Python，並讓Python繼續處理。shell的功能(好比利用文本流鏈接各個應用)，就能夠在Python中實現。
四、使用python自動安i裝並啓動mongodb
PyCharm記得鏈接linux
簡易流程
-
Python自動化運維 --> 基於shell命令進行封裝
-
編寫自動化腳本 --> 用Python語法封裝shell命令的執行過程
-
python執行shell命令 --> python外部命令
-
python函數執行shell命令
-
os.system(cmd)：執行cmd指令
-
subprocess模塊
-
subprocess.call(['ls','-l']) subprocess.call('ll' , shell=True) 運行成功: 返回0 運行失敗: 返回非0 -
subprocess. check_call (['ls', '-l']) subprocess. check_call ('ll', shell=True) 運行成功: 返回0 運行失敗: 返回CalledProcessError -
subprocess. check_ output(['cat', 'apache.log'], stderr= subprocess.STDOUT) 運行成功:返回命令的輸出結果 運行失敗:自定義錯誤輸出stderr
- subprocess模塊的Popen類
（1）PyCharm建立文件
# coding=utf-8
import subprocess
import os
import shutil
import tarfile
# 執行外部命令的函數
def execute_cmd(cmd):
'''執行shell命令'''
p = subprocess.Popen(cmd, shell=True,
stdin=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE,
stderr=subprocess.PIPE)
stdout, stderr = p.communicate()
if p.returncode != 0:
return p.returncode, stderr
return p.returncode, stdout
# 解壓
def unpackage_mongo(package, package_dir):
# 獲取MongoDB壓縮包的主文件名，也就是解壓後的目錄名稱
# mongodb-linux-x86_64-rhe170-4.2.3
unpackage_dir = os.path.splitext(package)[0]
if os.path.exists(unpackage_dir):
shutil.rmtree(unpackage_dir)
if os.path.exists(package_dir):
shutil.rmtree(package_dir)
# 解壓
try:
t = tarfile.open(package, 'r:gz')
t.extractall('.')
print('tar is ok.')
except Exception as e:
print(e)
# 重命名
shutil.move(unpackage_dir, 'mongo')
# 建立mongodata
def create_datadir(data_dir):
if os.path.exists(data_dir):
shutil.rmtree(data_dir)
os.mkdir(data_dir)
# 拼接啓動MongoDB
def format_mongod_commamd(package_dir, data_dir, logfile):
# mongo/bin/mongod
mongod = os.path.join(package_dir, 'bin', 'mongod')
# mongo/bin/mongod --fork --logpath mongodata/mongod.log --dbpath mongodata
mongod_format = """{0} --fork --dbpath {1} --logpath {2}"""
return mongod_format.format(mongod, data_dir, logfile)
# 啓動MongoDB
def start_mongod(cmd):
returncode, out = execute_cmd(cmd)
if returncode != 0:
raise SystemExit('execute {0} error:{1}'.format(cmd, out))
else:
print('execute {0} successfuly.'.format(cmd))
#入口函數
def main():
package = 'mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.3.tgz'
cur_dir = os.path.abspath('.')
package_dir = os.path.join(cur_dir, 'mongo')
data_dir = os.path.join(cur_dir, 'mongodata')
logfile = os.path.join(data_dir, 'mongod.log')
# 判斷MongoDB壓縮包是否存在
if not os.path.exists(package):
raise SystemExit('{0} not found.'.format(package))
# 解壓
unpackage_mongo(package, package_dir)
create_datadir(data_dir)
# 啓動mongodb
start_mongod(format_mongod_commamd(package_dir, data_dir, logfile))
# 配置環境變量
os.system('echo "export PATH=./mongo/bin:$PATH" > ~/.bash_profile')
os.system('source ~/.bash_profile')
os.system('./mongo/bin/mongo')
main()
- 在這段程序中，咱們首先在main函數中定義了幾個變量，包括當前目錄的路徑、MongoDB二進制文件所在的路徑、MongoDB數據目錄所在的路徑，以及MongoDB的日誌文件。
- 隨後，咱們判斷MongoDB的安裝包是否存在，若是不存在，則經過拋出SystemExit異常的方式結束程序。
- 在unpackage_mongo函數中，咱們經過Python程序獲得MongoDB安裝包解壓之後的目錄。若是目錄已經存在，則刪除該目錄。隨後，咱們使用tarfile解MongoDB數據庫，解壓完成後，將命令重命名爲mongo目錄。
- 在create_datadir目錄中，咱們首先判斷MongoDB數據庫目錄是否存在，若是存在，則刪除該目錄，隨後再建立MongoDB數據庫目錄。
- 在start_mongod函數中， 咱們執行MongoDB數據庫的啓動命令啓動MongoDB數據庫。爲了在Python代碼中執行shell命令，咱們使用了subprocess庫。 咱們將subprocess庫執行she11命令的邏輯封裝成execute_cmd函數，在執行shell命令時，直接調用該函數便可。
（2）將PyCharm中的文件上傳到Linux
若是，是直接調用Linux中文件可用：
若是是本地建立：
（3）Linux執行腳本，並測試
記得進入PyCharm與linux鏈接的目錄（目前是/opt）
[root@python opt]# python auto_install_mongodb.py #執行提早編寫好的腳本
tar is ok.
execute /opt/mongo/bin/mongod --fork --dbpath /opt/mongodata --logpath /opt/mongodata/mongod.log successfuly.
[root@python opt]# netstat -anpt | grep mongo #查看mongo是否啓動
tcp 0 0 127.0.0.1:27017 0.0.0.0:* LISTEN 4616mongod
[root@python opt]# ls #查看是否生成mongo目錄
01find_cmd.py bb.bmp mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.3.tgz
aaa.jpg cc.png rh
adc.txt mongo subprocess_demo
auto_install_mongodb.py mongodata
[root@python opt]# cd mongo
[root@python mongo]# cd bin/
[root@python bin]# ./mongo #進入mongo
MongoDB shell version v4.2.3
connecting to: mongodb://127.0.0.1:27017/?compressors=disabled&gssapiServiceName=mongodb
Implicit session: session { "id" : UUID("c302ff50-7e27-40b7-8046-8441af8cb965") }
MongoDB server version: 4.2.3
> show databases; #查看數據庫
admin 0.000GB
config 0.000GB
local 0.000GB
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