简明Python开发教程（4）：网络自动化运维的曙光

2018-04-17 本文已影响78人问道轩

写在前面

本打算自动登陆一台路由器，执行查询配置指令，然后用正则表达式分析，获取该路由器的接口连接关系。
现在由于网络问题，导致无法直接telnet路由器，只能通过其他方式获取配置文件，如读取本地文件等。
由于时间关系，本教程修改如下：
第一部分通过telnet模块测试登陆、执行指令，登陆设备改为MME；
第二部分还是之前的配置文件分析，只是配置文件来源于本地已下载的配置文件。
同时大家也可以研究其他登陆网元等自动获取信息的方法，如指令平台等。

Python在自动运维方面也有很多第三方库，可以帮助我们自动ssh/telent设备、执行指令，分析结果等。
通常情况下Python自动运维在互联网公司应用更多，因为他们维护设备主要都是类似的linux服务器，操作统一。
而我们所面临的不同厂家不同设备的CT设备，Python自动运维相对较少，不过现在已经是ICT融合，目前引入的NFV技术有大量IT设备，Python自动运维可以发挥更多作用。
本教程还是想通过解决一个实际问题，分享Python自动运维的简单知识，更多的我也在学习中。

问题需求

日常我们维护着大量的设备，每个设备都有账号密码，账号密码是否过期？设备能否正常登陆？同时我们还需要执行大量指令并进行分析，判断设备是否正常。
今天我们的任务是，给定某设备IP地址，用户名和密码，完成以下任务：

模拟telnet/ssh设备，可以测试账号可用性，设备连通性
执行指令，返回结果，如查询配置文件
分析配置文件，比如关注拓扑信息，可以学习Python正则表达式的基本知识；

代码实现

模拟telnet/ssh

Python有很多第三方库，实现ssh、ftp、telnet等命令交互，如pexpect、paramiko等，不过这些我都还没时间认真研究，就用Python自带的telnetlib实现最简单的telnet功能，后续如果有需求再进一步学习。
模拟telnet的代码如下：

import telnetlib
host = "x.x.x.x"    #设备IP，将来可以从一个地址池中读取
user =b 'x'     #用户名密码
password =b 'x'
finsh = b"#"     #结束符号
tn = telnetlib.Telnet(host) #创建telnet连接
tn.read_until(b"login: ") #读取到给定字符串
tn.write(user + b"\n")  #输入用户名
tn.read_until(b"Password: ")
tn.write(password + b"\n")
tn.read_until(finsh)

注意在网管网换成可以IP测试，可以看到，python正在模拟人工登陆，我认为：

telnetlib.Telnet(host) 没有报错，说明设备网络通的，也开放了telnet端口；
tn.read_until(finsh) 执行完毕，说明账号密码正常，可以正常登陆

执行指令并返回结果

正常telnet设备后，我们准备执行指令，我们查询爱立信MME attach相关指标，指令如下：
attach | tail -10
我们使用Python执行指令，代码如下：

command =b "attach | tail -10" #待执行指令
tn.write(command + b"\n") #Python执行指令，模拟人工输入、回车
res = tn.read_until(finsh)  #python读取指令结果

tn.read_until(finsh) 可以理解为从执行上条指令开始，一直读取到finsh（这里是#，不同平台可能不一样，如~）结束。
我们可以查看res结果如下，说明已经正确完成指令结果读取。

image.png

分析本地配置文件

由于路由器暂时无法直接telnet,只能通过分析本地配置文件。其实对于上述MME的指令结果也可以继续分析，只是以下内容很早已经完成，实现思路都是一样的。

分析指令结果

配置文件可以分析很多东西，这里我们只分析路由器的接口数据，也就是配置了哪些接口？对端分别是哪些网元，接口IP是多少？
我们看下接口配置样例。

interface GigabitEthernet2/0/8.1055
 vlan-type dot1q 1055
 description To-[HZMxx]-[MHRD|2|4|11|B|1]-1G
 ip binding vpn-instance xx_xx_Media
 ip address x.x.x.149 255.255.255.252
 statistic enable

我们可以通过正则表达式匹配这段内容，并提取相应信息。

Python正则表达式re

关于Python正则表达式的知识非常多，可以写一本书，显然我写不出来。
我曾经看过一份不错的教程Python正则表达式指南,转自# AstralWind，可以研究下。
所谓正则表达式，就是给定一个模式字符串表达式patten,然后逐一匹配字符串，正如我们熟悉的*表示任何东西一样。
Python正则表达式示例，我想在一句英文中匹配是否存在hello。

import re  
# 将正则表达式编译成Pattern对象 
pattern = re.compile(r'hello')
s = pattern.search('hello world!') #调用search函数，查找
if s: #匹配成功为真
    print(s.group())
#以上是输出    
hello

Pattern对象是一个编译好的正则表达式，提供了很多方法使用，如match()、search()、findall()。
今天我们用findall()匹配设备接口信息，会以列表形式返回全部匹配的字串代码如下：

In[227]: import pandas as pd 
f = open(u'XXXCE06-HWNE40E_配置备份文件保存.txt','r')
conf = f.read() 
p_int= re.compile(r"interface GigabitEthernet(.*?)\n.*?description (.*?)\n")
ints = p_int.findall(conf)
#转换为DataFrame,以便后续输出报错
ints = pd.DataFrame(ints,columns = ['interface','description'])
ints['interface'] = ['GigabitEthernet'+i for i in list(ints['interface'])]
In[228]: ints.head()
Out[228]: 
               interface                             description
0  GigabitEthernet1/0/10          TO-[xxx]-[LSW01-GE0/0/13]_1G
1  GigabitEthernet1/0/23                     TO-xxx-1G-WANGGUAN
2   GigabitEthernet2/0/1  TO-[GDHIZ-xxx-HWNE40E]-GE2/0/1-1G
3   GigabitEthernet2/0/2  TO-[GDHIZ-xxx-HWNE40E]-GE2/0/2-1G
4   GigabitEthernet2/0/3         To-[HZMxx]-[MHRD|1|2|11|B|1]-1G

其中正则表达式"interface GigabitEthernet(.?)\n.?description (.*?)\n"，
表示以interface GigabitEthernet开头，先匹配任意字符，直到换行\n；第一个括号内就是接口号interface；然后再忽略一些字符. *?,找到description ，后面对应对端名称，以换行符\n结束匹配。
这个写法直接返回()中匹配上的内容，如端口号、desc等，但是对于没有desc的端口则无法匹配命中。
整个配置文件findall()后可以全部匹配想要的接口号及对端信息。

最终代码

整理上面代码，汇总如下，大家可以新建automain_demo.py，复制以下代码,测试是否正常。（需要内网环境，能够连上网元,目前也只能连上部分网元）

import telnetlib
import re
import pandas as pd

#在指定网元上执行指令，并返回指令结果
def doComd(host,user,password,finsh,commands):
    tn = telnetlib.Telnet(host)
    tn.read_until(b"login: ")
    tn.write(user +b "\n")
    tn.read_until(b"Password: ")
    tn.write(password + b"\n")    
    tn.read_until(finsh)   
    print(host+"登陆成功!")
    res = []
    #可以执行多条指令
    for command in commands:
        tn.write(command +b "\n")    
        res.append(tn.read_until(finsh))
    tn.close()
    return res
#给定配置文件conf，返回全部接口信息
def get_intferaces(conf):
    p_int = re.compile(r'#\n(interface .*?)\n#',re.S)
    ints = p_int.findall(conf)
    cols = ['interface','is_shutdown','description','ipaddress','vpn-instance','vlan']
    rows = []
    for i in ints:
        name = i.split('interface ')[1].split('\n')[0]
        if ('NULL' not in name) & ('Virtual' not in name):
            if 'description ' in i:
                desc = i.split('description ')[1].split('\n')[0]
            else:
                desc = ''
            if 'ip address ' in i:
                ipaddress = i.split('ip address ')[1].split('\n')[0]
            else:
                ipaddress = ''     
            if 'ip binding vpn-instance ' in i:
                vpn = i.split('ip binding vpn-instance ')[1].split('\n')[0]
            else:
                vpn = ''  
            if 'port default vlan ' in i:
                vlan = i.split('port default vlan ')[1].split('\n')[0]
            else:
                vlan = ''
            if 'undo shutdown' in i:
                is_shutdow = 'undo shutdown'
            elif 'shutdown' in i:
                is_shutdow = 'shutdown'
            else:
                is_shutdow = '' #为空表示没有这个字段    
            row = [name,is_shutdow,desc,ipaddress,vpn,vlan]
            rows.append(row)
    interfaces = pd.DataFrame(rows,columns = cols)
    interfaces = interfaces[~interfaces['is_shutdown'].isin(['shutdown'])]
    return interfaces
if __name__ == "__main__":  
    host = "x.x.x.x"    #设备IP，将来可以从一个地址池中读取
    user = b'x'     #用户名密码
    password =b 'x'
    finsh = b"#"     #结束符号
    command = ["hostname","dispaly current-config"]
    #result = doComd(host,user,password,finsh,command)
    f = open(u'GDHIZ-NGN-CE06-HWNE40E_配置备份文件保存.txt','r')
    result = f.read()
    #hostname = result[0]
    hostname = "test"
    conf = result[1]
    interface = get_intferaces(conf)
    interface.to_csv(hostname+'.csv',encoding = 'utf8',index = False)

注意换成真实的IP、用户名和密码既可,然后在命令行中运行测试。

image.png

可以发现，运行脚本后，新增test.csv文件：

image.png

上面这个脚本只是基础，还可以扩展出很多功能，如稍微修改了，就可以遍历一个IP地址池，大家可以试试。
通过配置文件分析的信息更全更准确，可以有效帮助提升工作效率，同时还可以执行其他指令，并借助Python强大的分析能力进行处理。
Python也可以实现网络自动运维，而且非常简单易学，让我们能够便捷维护海量设备。
这篇写的很赶，这方面内容以前掌握比较少，今天在这里只是抛砖引玉，说与神器Python是可以帮我们自动运维的，希望和大家一起学习进步。
下一篇，我想分享下Python在网络爬虫方面的简单应用——简明Python开发教程(5):用爬虫实现个性化搜索引擎

简明Python开发教程（4）：网络自动化运维的曙光

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问题需求

代码实现

模拟telnet/ssh

执行指令并返回结果

分析本地配置文件

分析指令结果

Python正则表达式re

更多接口信息

最终代码

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