在本文中，我們將會探索使用Python編程語言工具來檢索Linux系統(tǒng)各種信息。
當(dāng)我提及Python，所指的就是CPython 2(準(zhǔn)確的是2.7).我會顯式提醒那些相同的代碼在CPython 3 (3.3)上是不工作的，以及提供一份解釋不同之處的備選代碼。請確保你已經(jīng)安裝了CPython,在終端上輸入python或者python3回車，然后你在終端上應(yīng)該能看到python的提示符(prompt)。
請注意，所有的程序在它們第一行都是#!/usr/bin/env/python，也就是說，我們想要Python的解釋器來執(zhí)行這些腳本。因此，如果你想你的腳本具有執(zhí)行性，請使用chmod +x your-script.py， 那么你就可以使用./your-script.py來執(zhí)行它了（在本文中你將會看到這種方式）
platform模塊在標(biāo)準(zhǔn)庫中，它有很多運(yùn)行我們獲得眾多系統(tǒng)信息的函數(shù)。讓我們運(yùn)行Python解釋器來探索它們中的一些函數(shù)，那就從platform.uname()函數(shù)開始吧：
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>>> import platform >>> platform.uname() ('Linux', 'Fedora.echorand', '3.7.4-204.fc18.x86_64', '#1 SMP Wed Jan 23 16:44:29 UTC 2013', 'x86_64')
如果你已知道linux上的uname命令，那么你就會認(rèn)出來這個函數(shù)就是這個命令的一個接口。在Python 2上，它會返回一個包含系統(tǒng)類型(或者內(nèi)核版本)，主機(jī)名，版本，發(fā)布版本，機(jī)器的硬件以及處理器信息元組(tuple)。你可以使用下標(biāo)訪問個別屬性，像這樣：
>>> platform.uname()[0] 'Linux'
在Python 3上，這個函數(shù)返回的是一個命名元組：
>>> platform.uname() uname_result(system='Linux', node='fedora.echorand', release='3.7.4-204.fc18.x86_64', version='#1 SMP Wed Jan 23 16:44:29 UTC 2013', machine='x86_64', processor='x86_64')
因?yàn)榉祷亟Y(jié)果是一個命名元組，這就可以簡單地通過名字來指定特定的屬性，而不是必須記住下標(biāo)，像這樣：
>>> platform.uname().system 'Linux'
platform模塊還有一些上面屬性的直接接口，像這樣：
>>> platform.system() 'Linux' >>> platform.release() '3.7.4-204.fc18.x86_64'
linux_distribution()函數(shù)返回的有關(guān)你所在的linux發(fā)布版本的詳細(xì)信息。例如，在Fedora 18系統(tǒng)上，這個命令會返回如下信息：
>>> platform.linux_distribution() ('Fedora', '18', 'Spherical Cow')
這個返回結(jié)果中包含了版本發(fā)布名，版本以及代號元組。特定的Python版本支持的發(fā)布版本上可以通過_supported_dists顯示的值獲得。
>>> platform._supported_dists ('SuSE', 'Debian', 'fedora', 'redhat', 'CentOS', 'mandrake', 'mandriva', 'rocks', 'slackware', 'yellowdog', 'Gentoo', 'UnitedLinux', 'turbolinux')
如果你的linux發(fā)布版本不在其中（或者其中之一的衍生發(fā)行版）。那么你很可能調(diào)用了上面這個函數(shù)而看不到任何有用的信息。
platform模塊的最后一個函數(shù)，我們將會看看architecture()函數(shù)。當(dāng)你無參的調(diào)用這個函數(shù)，它會返回包含架構(gòu)位數(shù)以及python可執(zhí)行的格式的元組，像這樣：
>>> platform.architecture() ('64bit', 'ELF')
在32位的系統(tǒng)上，你將會看到：
>>> platform.architecture() ('32bit', 'ELF')
如果你指定了系統(tǒng)上其他任何可執(zhí)行的，你都將會獲得相似的結(jié)果，如同這樣：
>>> platform.architecture(executable='/usr/bin/ls') ('64bit', 'ELF')
鼓勵探索platform模塊的除了這些的其它函數(shù)，找出你現(xiàn)在運(yùn)行的Python版本。如果你想知道這個模塊是如何獲取這些信息的，你可以深入查看PYthon源碼目錄下的Lib/platform.py文件。
os和sys模塊也可以獲得一些系統(tǒng)屬性，例如原生的字節(jié)序。接下來，我們超越Python標(biāo)準(zhǔn)庫模塊，去探索一些在linux系統(tǒng)通過proc和sysfs文件系統(tǒng)使之訪問信息成為可能。注意的是通過文件系統(tǒng)來訪問信息將會在不同的硬件架構(gòu)有所不同。所以在讀本文或是寫腳本時要時刻記住可以試圖從這些文件獲取信息。
/proc/cpuinfo文件包含了你的系統(tǒng)處理器單元的信息。例如，這里就是python版的linux命令cat /proc/cpuinfo所做的事：
#! /usr/bin/env python """ print out the /proc/cpuinfo file """ from __future__ import print_function with open('/proc/cpuinfo') as f: for line in f: print(line.rstrip(' '))
當(dāng)你使用Python 2 或者 Python 3執(zhí)行這個程序時，你會在屏幕上看到所有/proc/cpuinfo的內(nèi)容（在上面的程序里，rstrip()方法用來刪除每行末尾的換行符）
在下面的代碼里列舉了使用startwith()字符串方法來顯示你的處理器單元的模式。
#! /usr/bin/env python """ Print the model of your processing units """ from __future__ import print_function with open('/proc/cpuinfo') as f: for line in f: # Ignore the blank line separating the information between # details about two processing units if line.strip(): if line.rstrip(' ').startswith('model name'): model_name = line.rstrip(' ').split(':')[1] print(model_name)
當(dāng)你運(yùn)行這個程序后，你應(yīng)該會看到你的每個處理器單元的模式名。例如，這里就是在我電腦上所看到的。
Intel(R) Core(TM) i7-3520M CPU @ 2.90GHz Intel(R) Core(TM) i7-3520M CPU @ 2.90GHz Intel(R) Core(TM) i7-3520M CPU @ 2.90GHz Intel(R) Core(TM) i7-3520M CPU @ 2.90GHz
迄今為止，我們已有兩種方式來找出我們所使用的系統(tǒng)的架構(gòu)。從技術(shù)上講是正確的，兩個方 式實(shí)際上報告了你系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)核架構(gòu)，所以，如果你的電腦是64位的，但是運(yùn)行的是32位的內(nèi)核，然后上面的方法還是將會顯示為32位的架構(gòu)。你可以通過從/proc/cpuinfo所列舉的標(biāo)志中查找lm標(biāo)志，來找到你的電 腦的真實(shí)的架構(gòu)。lm標(biāo)志代表了長模式，只有64位架構(gòu)的才會顯示它。下面的程序?qū)笇?dǎo)你怎樣做：
#! /usr/bin/env python """ find the real bit architecture """ from __future__ import print_function with open('/proc/cpuinfo') as f: for line in f: # Ignore the blank line separating the information between # details about two processing units if line.strip(): if line.rstrip(' ').startswith('flags') or line.rstrip(' ').startswith('Features'): if 'lm' in line.rstrip(' ').split(): print('64-bit') else: print('32-bit')
如我們所看到那樣，讀取/proc/cpuinfo文件以及使用簡單文本處理技術(shù)就可以獲得我們要查找的數(shù)據(jù)是可能的。為了給其他程序更好的使用這些數(shù)據(jù)，一個更好的主意就是使/proc/cpuinfo的內(nèi)容成為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，譬如字典(dictionary)。這個注意很簡單：如果你查看這個文件的內(nèi)容，你就會發(fā)現(xiàn)對于每個處理器單元，都有好些鍵值對(在先前的例子中，我們打印了每個處理器的模型名，即模型名就是關(guān)鍵字)。不同的處理器單元的信息可以使用空白行隔開。構(gòu)造一個字典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含每個處理器單元的關(guān)鍵字是很簡單的。對于每個關(guān)鍵字，對于處理器單元的值都在/proc/cpuinfo文件中。下面的代碼將會指導(dǎo)你怎么做。
#!/usr/bin/env/ python """ /proc/cpuinfo as a Python dict """ from __future__ import print_function from collections import OrderedDict import pprint def cpuinfo(): ''' Return the information in /proc/cpuinfo as a dictionary in the following format: cpu_info['proc0']={...} cpu_info['proc1']={...} ''' cpuinfo=OrderedDict() procinfo=OrderedDict() nprocs = 0 with open('/proc/cpuinfo') as f: for line in f: if not line.strip(): # end of one processor cpuinfo['proc%s' % nprocs] = procinfo nprocs=nprocs+1 # Reset procinfo=OrderedDict() else: if len(line.split(':')) == 2: procinfo[line.split(':')[0].strip()] = line.split(':')[1].strip() else: procinfo[line.split(':')[0].strip()] = '' return cpuinfo if __name__=='__main__': cpuinfo = cpuinfo() for processor in cpuinfo.keys(): print(cpuinfo[processor]['model name'])
這段代碼中使用了OrderedDict(有序字典)而不是常規(guī)的字典，能夠使用鍵值有序的存儲在文件里。所以，第一個處理器單元的數(shù)據(jù)之后就是第二個處理器單元的數(shù)據(jù)，以此類推。你可以使用過濾器來過濾你所查找的信息（如同在if __name__ == ‘__main__’塊中演示的那樣）。上面的程序每次執(zhí)行后都會打印每個處理器單元的模型名（如通過cpuinfo[processor][‘model name’]語句表明的那樣）
Intel(R) Core(TM) i7-3520M CPU @ 2.90GHz Intel(R) Core(TM) i7-3520M CPU @ 2.90GHz Intel(R) Core(TM) i7-3520M CPU @ 2.90GHz Intel(R) Core(TM) i7-3520M CPU @ 2.90GHz
和/proc/cpuinfo相似，文件/proc/meminfo包含了你電腦的主存的信息。下面的這個程序創(chuàng)建了一個使用這個文件的內(nèi)容填充的字典。
#!/usr/bin/env python from __future__ import print_function from collections import OrderedDict def meminfo(): ''' Return the information in /proc/meminfo as a dictionary ''' meminfo=OrderedDict() with open('/proc/meminfo') as f: for line in f: meminfo[line.split(':')[0]] = line.split(':')[1].strip() return meminfo if __name__=='__main__': #print(meminfo()) meminfo = meminfo() print('Total memory: {0}'.format(meminfo['MemTotal'])) print('free memory: {0}'.format(meminfo['MemFree']))
像先前的，通過它的關(guān)鍵字，你可以訪問任何你查詢的指定信息(在if __name__==__main__塊中有所表示)。當(dāng)你執(zhí)行這個程序，你該會看到像下面類似的輸出：
Total memory: 7897012 kB Free memory: 249508 kB
接下來，我們會探索我們電腦系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。我們將會獲得系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口，以及當(dāng)系統(tǒng)重啟之后通過它們數(shù)據(jù)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的信息。 /proc/net/dev文件讓這些信息可用。如果你檢查了這個文件的內(nèi)容，你就會注意到頭一兩行包含了頭信息等等，這個文件第一列是網(wǎng)絡(luò)接口名，第二和第三列顯示了接收和發(fā)送的字節(jié)數(shù)信息（例如總發(fā)送字節(jié)數(shù)，包數(shù)，錯誤等等）。這里我們所感興趣的就是他哦難過不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提取出總發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。下面的代碼展示了怎么從/proc/net/dev文件中提取出這些信息。
#!/usr/bin/env python from __future__ import print_function from collections import namedtuple def netdevs(): ''' RX and TX bytes for each of the network devices ''' with open('/proc/net/dev') as f: net_dump = f.readlines() device_data={} data = namedtuple('data',['rx','tx']) for line in net_dump[2:]: line = line.split(':') if line[0].strip() != 'lo': device_data[line[0].strip()] = data(float(line[1].split()[0])/(1024.0*1024.0), float(line[1].split()[8])/(1024.0*1024.0)) return device_data if __name__=='__main__': netdevs = netdevs() for dev in netdevs.keys(): print('{0}: {1} MiB {2} MiB'.format(dev, netdevs[dev].rx, netdevs[dev].tx))<span style="font-family:'sans serif', tahoma, verdana, helvetica;font-size:10pt;line-height:1.5;"> </span>
當(dāng)你運(yùn)行上面的程序，下面這個輸出就會顯示從你最近重啟之后網(wǎng)絡(luò)設(shè)備總接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)，單位為兆。
em1: 0.0 MiB 0.0 MiB wlan0: 2651.40951061 MiB 183.173976898 MiB
你可以使用持久的數(shù)據(jù)存儲機(jī)制來連接，來寫出自己的數(shù)據(jù)使用監(jiān)控程序。
/proc目錄包含了所有正運(yùn)行的進(jìn)程目錄。這些目錄的名字和進(jìn)程的標(biāo)識符是一樣的。所以，如果你遍歷/proc目錄下那些使用數(shù)字作為它們的名字的目錄，你就會獲得所有現(xiàn)在正在運(yùn)行的進(jìn)程列表。在下面的代碼中process_list()函數(shù)返回所有現(xiàn)在正在運(yùn)行的進(jìn)程的標(biāo)識符列表。當(dāng)你執(zhí)行這個程序后，這個列表的長度就是在系統(tǒng)上運(yùn)行的總進(jìn)程數(shù)。
#!/usr/bin/env python """ List of all process IDs currently active """ from __future__ import print_function import os def process_list(): pids = [] for subdir in os.listdir('/proc'): if subdir.isdigit(): pids.append(subdir) return pids if __name__=='__main__': pids = process_list() print('Total number of running processes:: {0}'.format(len(pids)))
上面的程序當(dāng)執(zhí)行后會顯示和下面類似的輸出：
Total number of running processes:: 229
每個進(jìn)程目錄包含了一些其他文件和目錄，如進(jìn)程命令的調(diào)用，它正使用的共享庫以及其它的。
下一個程序通過讀sysfs虛擬文件系統(tǒng)列出所有塊設(shè)備。你系統(tǒng)中的塊設(shè)備可以從/sys/block目錄中找到。因此可能會有/sys/block/sda、/sys/block/sdb等這樣的目錄。為了獲取所有這些設(shè)備，我們使用正則表達(dá)式對/sys/block目錄進(jìn)行掃描提取感興趣的塊設(shè)備。
#!/usr/bin/env python """ read block device data from sysfs """ from __future__ import print_function import glob import re import os # Add any other device pattern to read from dev_pattern = ['sd.*','mmcblk*'] def size(device): nr_sectors = open(device+'/size').read().rstrip(' ') sect_size = open(device+'/queue/hw_sector_size').read().rstrip(' ') # The sect_size is in bytes, so we convert it to GiB and then send it back return (float(nr_sectors)*float(sect_size))/(1024.0*1024.0*1024.0) def detect_devs(): for device in glob.glob('/sys/block/*'): for pattern in dev_pattern: if re.compile(pattern).match(os.path.basename(device)): print('Device:: {0}, Size:: {1} GiB'.format(device, size(device))) if __name__=='__main__': detect_devs()
如果你運(yùn)行該程序，你將會看到下述類似的輸出：
Device:: /sys/block/sda, Size:: 465.761741638 GiB Device:: /sys/block/mmcblk0, Size:: 3.70703125 GiB
當(dāng)我運(yùn)行該程序的時候，有個SD內(nèi)存卡插在電腦上，因此你會看到程序檢測到了它。你也可以擴(kuò)展該程序識別其它塊設(shè)備（比如虛擬硬盤）。
linux中命令行使用工具是無所不在的[@Lesus 注：曾有人說過：linux沒有了命令行就是個渣。，它允許人么指定命令行參數(shù)來定制程序的默認(rèn)行為。argparse模塊就提供了和linux命令行實(shí)用工具類似的接口。下面的代碼展示了程序如何獲得系統(tǒng)上的所有用戶以及打印它們的登錄Shell(使用了pwd標(biāo)準(zhǔn)庫模塊)：
#!/usr/bin/env python """ Print all the users and their login shells """ from __future__ import print_function import pwd # Get the users from /etc/passwd def getusers(): users = pwd.getpwall() for user in users: print('{0}:{1}'.format(user.pw_name, user.pw_shell)) if __name__=='__main__': getusers()
當(dāng)運(yùn)行這個程序之后，它會打印系統(tǒng)上所有的用戶以及他們登錄shell名。
現(xiàn)在，你想要程序的用戶能夠選擇是否想看系統(tǒng)用戶(像daemon, apache)。我們擴(kuò)展前面的代碼，第一次使用argparse模塊來實(shí)現(xiàn)這個特性，如下。
#!/usr/bin/env python """ Utility to play around with users and passwords on a Linux system """ from __future__ import print_function import pwd import argparse import os def read_login_defs(): uid_min = None uid_max = None if os.path.exists('/etc/login.defs'): with open('/etc/login.defs') as f: login_data = f.readlines() for line in login_data: if line.startswith('UID_MIN'): uid_min = int(line.split()[1].strip()) if line.startswith('UID_MAX'): uid_max = int(line.split()[1].strip()) return uid_min, uid_max # Get the users from /etc/passwd def getusers(no_system=False): uid_min, uid_max = read_login_defs() if uid_min is None: uid_min = 1000 if uid_max is None: uid_max = 60000 users = pwd.getpwall() for user in users: if no_system: if user.pw_uid >= uid_min and user.pw_uid < = uid_max: print('{0}:{1}'.format(user.pw_name, user.pw_shell)) else: print('{0}:{1}'.format(user.pw_name, user.pw_shell)) if __name__=='__main__': parser = argparse.ArgumentParser(description='User/Password Utility') parser.add_argument('–no-system', action='store_true',dest='no_system', default = False, help='Specify to omit system users') args = parser.parse_args() getusers(args.no_system)
使用–help選項執(zhí)行上面的程序，你會看到友好的幫助信息：可選項以及它們的作用。
$ ./getusers.py --help usage: getusers.py [-h] [--no-system] User/Password Utility optional arguments: -h, --help show this help message and exit --no-system Specify to omit system users
上面程序使用的一個例子，如下所示：
$ ./getusers.py --no-system gene:/bin/bash 當(dāng)你傳入一個非法的參數(shù)，這個程序就會發(fā)牢騷(報錯) $ ./getusers.py --param usage: getusers.py [-h] [--no-system] getusers.py: error: unrecognized arguments: --param
在上面的程序中，我們簡單的理解了如何使用argparse模塊。parser = argparse.ArgumentParser(description=”User/Password Utility”)語句創(chuàng)建了一個帶說明程序是做什么的可選描述的ArgumentParser對象，
然后,我們添加參數(shù)。我們想要程序能夠識別接下來這條語句 add_argument()。parser.add_argument(‘–no-system’, action=’store_true’, dest=’no_system’, default = False, help=’Specify toomit system users’)。第一個方法的參數(shù)是當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用這個程序，程序使用著將要提供這個參數(shù)的名稱，接下來的參數(shù)acton=store_true表明它是一個布爾選擇。那就是說,它真或假影響程序的某些行為。dest為可定制化參數(shù)，它的值可以提供給程序使用。假如這個值用戶不提供，這個值默認(rèn)false。最后的參數(shù)程序顯示的幫助信息。最后，參數(shù)被解析通過args=parser.parse_args()方法。一旦解析方法被做,用戶選項的值能夠被抓取到通過相應(yīng)的語法參數(shù)option_dest，當(dāng)你配置參數(shù)的時候，option_dest是一個你指定的目的變量。getusers(args.no_system)這條語句使用用戶提供參數(shù)的值將會回調(diào)getusers()方法。
下面的程序展示了如何指定非布爾類型的選項。該程序是對第6個程序的重寫，附加了一個選項用于指定你感興趣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
#!/usr/bin/env python from __future__ import print_function from collections import namedtuple import argparse def netdevs(iface=None): ''' RX and TX bytes for each of the network devices ''' with open('/proc/net/dev') as f: net_dump = f.readlines() device_data={} data = namedtuple('data',['rx','tx']) for line in net_dump[2:]: line = line.split(':') if not iface: if line[0].strip() != 'lo': device_data[line[0].strip()] = data(float(line[1].split()[0])/(1024.0*1024.0), float(line[1].split()[8])/(1024.0*1024.0)) else: if line[0].strip() == iface: device_data[line[0].strip()] = data(float(line[1].split()[0])/(1024.0*1024.0), float(line[1].split()[8])/(1024.0*1024.0)) return device_data if __name__=='__main__': parser = argparse.ArgumentParser(description='Network Interface Usage Monitor') parser.add_argument('-i','--interface', dest='iface', help='Network interface') args = parser.parse_args() netdevs = netdevs(iface = args.iface) for dev in netdevs.keys(): print('{0}: {1} MiB {2} MiB'.format(dev, netdevs[dev].rx, netdevs[dev].tx))
當(dāng)你不帶任何參數(shù)執(zhí)行程序的時候，程序的行為與之前的版本完全一致。然后，你也可以指定感興趣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。例如：
$ ./net_devs_2.py em1: 0.0 MiB 0.0 MiB wlan0: 146.099492073 MiB 12.9737148285 MiB virbr1: 0.0 MiB 0.0 MiB virbr1-nic: 0.0 MiB 0.0 MiB $ ./net_devs_2.py --help usage: net_devs_2.py [-h] [-i IFACE] Network Interface Usage Monitor optional arguments: -h, --help show this help message and exit -i IFACE, --interface IFACE Network interface $ ./net_devs_2.py -i wlan0 wlan0: 146.100307465 MiB 12.9777050018 MiB
在本文的幫助下，你可能已經(jīng)可以寫一個或多個有用的腳本，就像其它linux命令一樣，你想要每天都使用它們。最簡單的方式是將腳本設(shè)置為可執(zhí)行的，然后為腳本設(shè)置一個BASH別名。你也可以移除.py擴(kuò)展名，然后將腳本放在諸如/usr/local/sbin這樣的標(biāo)準(zhǔn)位置。
除了本文中已經(jīng)提到的標(biāo)準(zhǔn)庫模組，還有很多其它有用的標(biāo)準(zhǔn)模組：subprocess、ConfigParser、readline和curses。
在這個階段，依靠你自己使用Python的經(jīng)驗(yàn)，探索Linux內(nèi)部，你可以參考下面的任一方式。如果你曾經(jīng)需要寫很多shell腳本/命令流水線來
探索Linux內(nèi)部，那么試一下Python。如果你想要一個更簡單的方式來編寫執(zhí)行很多任務(wù)的實(shí)用程序腳本，那么試一下Python。最后，如果你已經(jīng)使用Python在Linux上別寫其它目的的程序，那么試一下用Python探索Linux內(nèi)部。
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