Python封装shell命令实例分析

# -*- coding: utf-8 -*-
import os
import subprocess
import signal
import pwd
import sys
class MockLogger(object):
  '''模拟日志类。方便单元测试。'''
  def __init__(self):
    self.info = self.error = self.critical = self.debug
  def debug(self, msg):
    print "LOGGER:"+msg
class Shell(object):
  '''完成Shell脚本的包装。
  执行结果存放在Shell.ret_code, Shell.ret_info, Shell.err_info中
  run()为普通调用，会等待shell命令返回。
  run_background()为异步调用，会立刻返回，不等待shell命令完成
  异步调用时，可以使用get_status()查询状态，或使用wait()进入阻塞状态，
  等待shell执行完成。
  异步调用时，使用kill()强行停止脚本后，仍然需要使用wait()等待真正退出。
  TODO 未验证Shell命令含有超大结果输出时的情况。
  '''
  def __init__(self, cmd):
    self.cmd = cmd # cmd包括命令和参数
    self.ret_code = None
    self.ret_info = None
    self.err_info = None
    #使用时可替换为具体的logger
    self.logger = MockLogger()
  def run_background(self):
    '''以非阻塞方式执行shell命令（Popen的默认方式）。
    '''
    self.logger.debug("run %s"%self.cmd)
    # Popen在要执行的命令不存在时会抛出OSError异常，但shell=True后，
    # shell会处理命令不存在的错误，因此没有了OSError异常，故不用处理
    self._process = subprocess.Popen(self.cmd, shell=True,
        stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) #非阻塞
  def run(self):
    '''以阻塞方式执行shell命令。
    '''
    self.run_background()
    self.wait()
  def run_cmd(self, cmd):
    '''直接执行某条命令。方便一个实例重复使用执行多条命令。
    '''
    self.cmd = cmd
    self.run()
  def wait(self):
    '''等待shell执行完成。
    '''
    self.logger.debug("waiting %s"%self.cmd)
    self.ret_info, self.err_info = self._process.communicate() #阻塞
    # returncode: A negative value -N indicates that the child was
    # terminated by signal N
    self.ret_code = self._process.returncode
    self.logger.debug("waiting %s done. return code is %d"%(self.cmd,
              self.ret_code))
  def get_status(self):
    '''获取脚本运行状态(RUNNING|FINISHED)
    '''
    retcode = self._process.poll()
    if retcode == None:
      status = "RUNNING"
    else:
      status = "FINISHED"
    self.logger.debug("%s status is %s"%(self.cmd, status))
    return status
  # Python2.4的subprocess还没有send_signal,terminate,kill
  # 所以这里要山寨一把，2.7可直接用self._process的kill()
  def send_signal(self, sig):
    self.logger.debug("send signal %s to %s"%(sig, self.cmd))
    os.kill(self._process.pid, sig)
  def terminate(self):
    self.send_signal(signal.SIGTERM)
  def kill(self):
    self.send_signal(signal.SIGKILL)
  def print_result(self):
    print "return code:", self.ret_code
    print "return info:", self.ret_info
    print " error info:", self.err_info
class RemoteShell(Shell):
  '''远程执行命令（ssh方式）。
  XXX 含特殊字符的命令可能导致调用失效，如双引号，美元号$
  NOTE 若cmd含有双引号，可使用RemoteShell2
  '''
  def __init__(self, cmd, ip):
    ssh = ("ssh -o PreferredAuthentications=publickey -o "
        "StrictHostKeyChecking=no -o ConnectTimeout=10")
    # 不必检查IP有效性，也不必检查信任关系，有问题shell会报错
    cmd = '%s %s "%s"'%(ssh, ip, cmd)
    Shell.__init__(self, cmd)
class RemoteShell2(RemoteShell):
  '''与RemoteShell相同，只是变换了引号。
  '''
  def __init__(self, cmd, ip):
    RemoteShell.__init__(self, cmd, ip)
    self.cmd = "%s %s '%s'"%(ssh, ip, cmd)
class SuShell(Shell):
  '''切换用户执行命令（su方式）。
  XXX 只适合使用root切换至其它用户。
    因为其它切换用户后需要输入密码，这样程序会挂住。
  XXX 含特殊字符的命令可能导致调用失效，如双引号，美元号$
  NOTE 若cmd含有双引号，可使用SuShell2
  '''
  def __init__(self, cmd, user):
    if os.getuid() != 0: # 非root用户直接报错
      raise Exception('SuShell must be called by root user!')
    cmd = 'su - %s -c "%s"'%(user, cmd)
    Shell.__init__(self, cmd)
class SuShell2(SuShell):
  '''与SuShell相同，只是变换了引号。
  '''
  def __init__(self, cmd, user):
    SuShell.__init__(self, cmd, user)
    self.cmd = "su - %s -c '%s'"%(user, cmd)
class SuShellDeprecated(Shell):
  '''切换用户执行命令（setuid方式）。
  执行的函数为run2，而不是run
  XXX 以“不干净”的方式运行：仅切换用户和组，环境变量信息不变。
  XXX 无法获取命令的ret_code, ret_info, err_info
  XXX 只适合使用root切换至其它用户。
  '''
  def __init__(self, cmd, user):
    self.user = user
    Shell.__init__(self, cmd)
  def run2(self):
    if os.getuid() != 0: # 非root用户直接报错
      raise Exception('SuShell2 must be called by root user!')
    child_pid = os.fork()
    if child_pid == 0: # 子进程干活
      uid, gid = pwd.getpwnam(self.user)[2:4]
      os.setgid(gid) # 必须先设置组
      os.setuid(uid)
      self.run()
      sys.exit(0) # 子进程退出，防止继续执行其它代码
    else: # 父进程等待子进程退出
      os.waitpid(child_pid, 0)
if __name__ == "__main__":
  '''test code'''
  # 1. test normal
  sa = Shell('who')
  sa.run()
  sa.print_result()
  # 2. test stderr
  sb = Shell('ls /export/dir_should_not_exists')
  sb.run()
  sb.print_result()
  # 3. test background
  sc = Shell('sleep 1')
  sc.run_background()
  print 'hello from parent process'
  print "return code:", sc.ret_code
  print "status:", sc.get_status()
  sc.wait()
  sc.print_result()
  # 4. test kill
  import time
  sd = Shell('sleep 2')
  sd.run_background()
  time.sleep(1)
  sd.kill()
  sd.wait() # NOTE, still need to wait
  sd.print_result()
  # 5. test multiple command and uncompleted command output
  se = Shell('pwd;sleep 1;pwd;pwd')
  se.run_background()
  time.sleep(1)
  se.kill()
  se.wait() # NOTE, still need to wait
  se.print_result()
  # 6. test wrong command
  sf = Shell('aaaaa')
  sf.run()
  sf.print_result()
  # 7. test instance reuse to run other command
  sf.cmd = 'echo aaaaa'
  sf.run()
  sf.print_result()
  sg = RemoteShell('pwd', '127.0.0.1')
  sg.run()
  sg.print_result()
  # unreachable ip
  sg2 = RemoteShell('pwd', '17.0.0.1')
  sg2.run()
  sg2.print_result()
  # invalid ip
  sg3 = RemoteShell('pwd', '1711.0.0.1')
  sg3.run()
  sg3.print_result()
  # ip without trust relation
  sg3 = RemoteShell('pwd', '10.145.132.247')
  sg3.run()
  sg3.print_result()
  sh = SuShell('pwd', 'ossuser')
  sh.run()
  sh.print_result()
  # wrong user
  si = SuShell('pwd', 'ossuser123')
  si.run()
  si.print_result()
  # user need password
  si = SuShell('pwd', 'root')
  si.run()
  si.print_result()