Linux Shell: 使用 Expect 自动化 SCP 和 SSH 连接的 Shell 脚本详解

0. 引言

在日常的开发过程中，我们经常需要在不同的服务器之间传输文件或者远程登录。Expect 工具是常用的自动登录工具之一，但是在处理包含特殊字符的密码（例如 &、$ 等）时，需要特别注意。这些字符在 Shell 和 Expect 中有特殊的含义，可能导致脚本执行出错。

2. 解决方案

通过以下方法，我们可以编写健壮的脚本：

• 使用 Expect 自动化交互式命令：Expect 是一个基于 Tcl 的工具，专门用于自动化交互式程序。
• 正确处理特殊字符：在 Expect 脚本中，使用单引号和双引号的组合，确保密码中的特殊字符被正确处理。
• 增加超时时间：防止由于网络延迟导致的超时错误。

3. 脚本详解

脚本1：使用 SSH 和 Expect 自动化登录远端机器

#!/bin/bash

# 设置终端类型以确保兼容性
export TERM=xterm-256color

# IP 地址和密码
ip='192.168.1.10'
password='your_password_here'

# 从 known_hosts 文件中删除目标主机，防止 SSH 警告
ssh-keygen -f "/home/$(whoami)/.ssh/known_hosts" -R "${ip}"

# 使用 Expect 自动化 SSH 连接过程
expect -c '
  set timeout 10
  set password "'"$password"'"
  spawn ssh -o StrictHostKeyChecking=no root@'"$ip"'
  expect {
    # 自动回复 "yes" 以接受主机的真实性
    "*yes/no*" { send "yes\r"; exp_continue }
    # 当出现密码提示时，发送实际的密码
    "*password:*" { send "$password\r"; exp_continue }
    eof
  }
  interact
'

脚本说明

• 清理 known_hosts：使用 ssh-keygen -R 命令从 known_hosts 文件中删除目标主机，防止因主机密钥变化导致的 SSH 警告。
• 自动化 SSH 登录：使用 Expect 自动化输入密码，实现无人工干预的 SSH 登录。
• 动态主目录：使用 $(whoami) 获取当前用户名，避免硬编码用户路径。

脚本2：使用 SCP 和 Expect 自动化文件上传

#!/bin/bash

# 设置终端类型以确保兼容性
export TERM=xterm-256color

# 目标文件和 IP 地址
file=$1
ip='192.168.1.10'

# 密码（此处已做修改，实际使用时请替换为你的密码）
password='your_password_here'

# 本地目标目录
destination_dir=$2
if [[ -z $destination_dir ]]; then
  destination_dir='~/'
fi

# 使用 Expect 自动化 SCP 过程
expect -c '
  set timeout 10
  set password "'"$password"'"
  spawn scp -o StrictHostKeyChecking=no '"$file"' root@'"$ip"':'"$destination_dir"'
  expect {
    # 自动回复 "yes" 以接受主机的真实性
    "*yes/no*" { send "yes\r"; exp_continue }
    # 当出现密码提示时，发送实际的密码
    "*password:*" { send "$password\r"; exp_continue }
    eof
  }
'

脚本说明

• 参数处理：接受两个参数，$1 为要传输的文件，$2 为目标目录。
• 特殊字符处理：
  • 使用单引号 ' 包裹整个 Expect 脚本，防止 Bash 提前解析其中的内容。
  • 在单引号内，使用 '"$variable"' 的方式正确嵌入 Bash 变量。
• Expect 模式匹配：
  • 使用 "*yes/no*" 和 "*password:*" 进行模式匹配，确保自动回复正确的内容。
• 超时时间：将超时时间设置为 10 秒，防止网络延迟导致的超时。

脚本3：使用 SCP 和 Expect 自动化文件下载

#!/bin/bash

# 设置终端类型以确保兼容性
export TERM=xterm-256color

# 远程文件路径和 IP 地址
remote_file=$1
ip='192.168.1.10'

# 密码（此处已做修改，实际使用时请替换为你的密码）
password='your_password_here'

# 本地目标目录（默认为当前目录）
destination_dir=$2
if [[ -z $destination_dir ]]; then
  destination_dir='.'
fi

# 使用 Expect 自动化 SCP 下载过程
expect -c '
  set timeout 10
  set password "'"$password"'"
  spawn scp -o StrictHostKeyChecking=no root@'"$ip"':'"$remote_file"' '"$destination_dir"'
  expect {
    # 自动回复 "yes" 以接受主机的真实性
    "*yes/no*" { send "yes\r"; exp_continue }
    # 当出现密码提示时，发送实际的密码
    "*password:*" { send "$password\r"; exp_continue }
    eof
  }
'

脚本说明

• 参数处理：接受两个参数，$1 为远程服务器上的文件路径，$2 为本地目标目录。
• 特殊字符处理：
  • 与前两个脚本相同，正确处理密码中的特殊字符。
• Expect 模式匹配：
  • 自动处理主机真实性确认和密码输入。
• 超时时间：同样设置为 10 秒。

4. 脚本的使用方法

为了方便地使用上述脚本，可以按照以下步骤进行配置：

• 将脚本存放在指定目录

  建议将三个脚本（例如 ssh_my.sh、scp_my.sh 和 rscp_my.sh）放置在 ~/.ssh 目录下。这样可以统一管理与 SSH 和 SCP 相关的脚本。

  mv ssh_my.sh ~/.ssh/
  mv scp_my.sh ~/.ssh/
  mv rscp_my.sh ~/.ssh/
  

• 赋予脚本执行权限

  确保脚本具有可执行权限：

  chmod +x ~/.ssh/ssh_my.sh
  chmod +x ~/.ssh/scp_my.sh
  chmod +x ~/.ssh/rscp_my.sh
  

• 在 Shell 配置文件中设置别名

  为了在终端中方便地调用这些脚本，可以在 ~/.bashrc 或 ~/.zshrc 文件中添加别名：

  alias sshmy='~/.ssh/ssh_my.sh'
  alias scpmy='~/.ssh/scp_my.sh'
  alias rscpmy='~/.ssh/rscp_my.sh'
  

• 重新加载配置文件

  修改完配置文件后，重新加载使之生效：

  source ~/.bashrc
  # 或者
  source ~/.zshrc
  

• 使用别名调用脚本

  • 登录远程服务器

    sshmy
    

  • 上传文件到远程服务器

    scpmy 本地文件路径 [远程目标目录]
    

    示例：

    scpmy ./example.txt /root/
    

  • 从远程服务器下载文件

    rscpmy 远程文件路径 [本地目标目录]
    

    示例：

    rscpmy /root/example.txt ./
    

5. 关键技术点

5.1. Expect 脚本的引号处理

• 单引号：将整个 Expect 脚本包裹在单引号内，防止 Bash 对其中内容的变量和特殊字符进行解析。
• 双引号嵌入变量：在单引号内，需要嵌入 Bash 变量时，使用 '"$variable"' 的形式。

5.2. 处理密码中的特殊字符

• 由于密码中可能包含 Shell 或 Expect 的特殊字符，直接使用可能导致解析错误。
• 通过上述引号处理方法，可以安全地传递包含特殊字符的密码。

5.3. 自动接受主机密钥

• 使用 -o StrictHostKeyChecking=no 选项，自动接受新的主机密钥，防止脚本因交互式提示而挂起。
• 在 Expect 脚本中，匹配 "*yes/no*"，并发送 "yes\r"，进一步确保自动化。

6. 参考资料

• Expect 官方文档
• Bash Shell 脚本高级编程指南