Python 脚本自动化：系统管理与文件操作 - 智猿学院-IT界的百科全书

Python 脚本自动化：化身系统管理员，舞动文件操作之剑 ⚔️

各位观众老爷们，大家好！今天，我们要聊点儿刺激的——用 Python 脚本来自动化我们的系统管理和文件操作。想象一下，当你还在键盘上噼里啪啦地敲着重复的命令时，别人已经泡好咖啡，躺在沙发上，等着 Python 脚本把一切都搞定了。是不是瞬间觉得人生都黯淡了？

别灰心！今天，我就要传授你这门“偷懒”的艺术，让你也能摇身一变，成为高效的系统管理员，文件操作大师！

一、为什么要用 Python 搞自动化？（不废话，直接上干货！）

你可能会问，手工操作挺好的，为什么要学 Python 呢？嗯… 这个问题问得好！手工操作就像骑自行车，虽然也能到目的地，但速度慢，效率低，还容易累成狗 🐶。而 Python 自动化就像开跑车，嗖的一声就到了，还舒适惬意！

更重要的是，Python 自动化可以：

提高效率: 将重复性的任务交给脚本，解放你的双手，让你有更多时间去思考人生（或者摸鱼 🐟）。
减少错误: 人工操作容易出错，而脚本只要写对了，就能保证每次执行的结果都一样，避免人为的失误。
简化复杂操作: 将复杂的任务分解成一系列简单的步骤，用脚本串联起来，让复杂的操作变得简单易懂。
方便管理: 脚本可以版本控制，方便回溯和修改，而且可以分享给其他人使用，提高团队协作效率。

总而言之，Python 自动化就是提高效率、减少错误、简化操作、方便管理的利器！

二、Python 自动化入门：磨刀不误砍柴工

想要用 Python 自动化，首先得掌握一些基础知识。别怕，这部分内容很简单，就像吃烤串一样，一口一串，轻松愉快！

Python 基础语法: 这是基础中的基础，包括变量、数据类型、运算符、条件语句、循环语句等等。掌握了这些，你才能看懂脚本，才能编写简单的脚本。这就像学习一门外语，先要掌握基本的词汇和语法。
常用模块: Python 有很多强大的模块，可以帮助我们完成各种任务。比如，os 模块可以用来操作文件和目录，shutil 模块可以用来复制、移动、删除文件，subprocess 模块可以用来执行系统命令等等。掌握这些模块，你就能像拥有了各种工具一样，轻松应对各种挑战。
异常处理: 在编写脚本的过程中，难免会遇到各种错误。学会使用 try...except 语句来捕获和处理异常，可以保证脚本的健壮性，避免程序崩溃。这就像给程序穿上盔甲，保护它免受伤害。

三、系统管理自动化：让你的服务器乖乖听话

系统管理是运维人员的日常工作，包括监控系统状态、管理用户、配置网络等等。用 Python 自动化这些任务，可以大大提高运维效率。

监控系统状态: 我们可以用 psutil 模块来获取 CPU 使用率、内存使用率、磁盘空间等等信息。然后，我们可以将这些信息记录到日志文件中，或者发送到监控系统。

import psutil

# 获取 CPU 使用率
cpu_usage = psutil.cpu_percent()
print(f"CPU 使用率: {cpu_usage}%")

# 获取内存使用率
memory_usage = psutil.virtual_memory().percent
print(f"内存使用率: {memory_usage}%")

# 获取磁盘空间
disk_usage = psutil.disk_usage('/').percent
print(f"磁盘空间使用率: {disk_usage}%")

管理用户: 我们可以用 os 模块和 subprocess 模块来创建、修改、删除用户。

import os
import subprocess

# 创建用户
def create_user(username, password):
    try:
        subprocess.run(['useradd', username], check=True)
        subprocess.run(['passwd', username], input=password.encode(), check=True)
        print(f"用户 {username} 创建成功！")
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        print(f"创建用户 {username} 失败：{e}")

# 删除用户
def delete_user(username):
    try:
        subprocess.run(['userdel', '-r', username], check=True)
        print(f"用户 {username} 删除成功！")
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        print(f"删除用户 {username} 失败：{e}")

# 使用示例
# create_user('testuser', 'password123')
# delete_user('testuser')

配置网络: 我们可以用 subprocess 模块来执行网络命令，比如 ifconfig、route 等等。

import subprocess

# 获取网络接口信息
def get_network_interfaces():
    try:
        result = subprocess.run(['ifconfig'], capture_output=True, text=True, check=True)
        print(result.stdout)
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        print(f"获取网络接口信息失败：{e}")

# 使用示例
# get_network_interfaces()

四、文件操作自动化：让你的文件井井有条

文件操作是程序员的日常工作，包括创建、读取、写入、复制、移动、删除文件等等。用 Python 自动化这些任务，可以大大提高开发效率。

创建、读取、写入文件: 我们可以用 open() 函数来创建、读取、写入文件。

# 创建文件
with open('test.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, world!n')
    f.write('This is a test file.n')

# 读取文件
with open('test.txt', 'r') as f:
    content = f.read()
    print(content)

复制、移动、删除文件: 我们可以用 shutil 模块来复制、移动、删除文件。

import shutil
import os

# 复制文件
shutil.copy('test.txt', 'test_copy.txt')

# 移动文件
shutil.move('test_copy.txt', 'test_moved.txt')

# 删除文件
os.remove('test_moved.txt')

批量处理文件: 我们可以用 os 模块和 glob 模块来批量处理文件。

import os
import glob

# 批量重命名文件
def rename_files(directory, old_prefix, new_prefix):
    for filename in glob.glob(os.path.join(directory, old_prefix + '*')):
        new_filename = filename.replace(old_prefix, new_prefix)
        os.rename(filename, new_filename)
        print(f"文件 {filename} 重命名为 {new_filename}")

# 使用示例
# 创建一些测试文件
# for i in range(5):
#     with open(f'old_file_{i}.txt', 'w') as f:
#         f.write(f'This is file {i}.n')

# rename_files('.', 'old_file_', 'new_file_')

五、更高级的技巧：让你的脚本更上一层楼

掌握了以上基础知识，你就可以编写一些简单的自动化脚本了。但是，想要成为真正的自动化大师，还需要掌握一些更高级的技巧。

使用配置文件: 将脚本的配置信息（比如用户名、密码、文件路径等等）放到配置文件中，可以方便地修改配置，而不用修改脚本本身。常用的配置文件格式包括 INI、JSON、YAML 等等。

import configparser

# 创建配置文件
config = configparser.ConfigParser()
config['database'] = {
    'host': 'localhost',
    'port': '3306',
    'user': 'root',
    'password': 'password'
}

with open('config.ini', 'w') as configfile:
    config.write(configfile)

# 读取配置文件
config = configparser.ConfigParser()
config.read('config.ini')

host = config['database']['host']
port = config['database']['port']
user = config['database']['user']
password = config['database']['password']

print(f"数据库配置：host={host}, port={port}, user={user}, password={password}")

使用日志记录: 在脚本中添加日志记录，可以方便地追踪脚本的执行过程，排查错误。Python 提供了 logging 模块，可以用来记录各种级别的日志信息。

import logging

# 配置日志
logging.basicConfig(filename='script.log', level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

# 记录日志
logging.info('脚本开始执行')

try:
    result = 1 / 0
except Exception as e:
    logging.error(f'发生错误：{e}', exc_info=True)

logging.info('脚本执行结束')

使用定时任务: 我们可以用 cron 或者 Windows 任务计划程序 来定时执行脚本，实现自动化。
- Linux (cron): 编辑 crontab 文件 ( crontab -e )，添加一行类似于 0 0 * * * python /path/to/your/script.py 的配置，表示每天凌晨 0 点执行该脚本。
- Windows 任务计划程序: 在任务计划程序中创建一个新的任务，设置触发器（比如每天、每周、每月），然后设置操作（运行 Python 脚本）。

六、实战案例：用 Python 自动化备份文件

光说不练假把式！下面，我们来做一个实战案例，用 Python 自动化备份文件。

import os
import shutil
import datetime
import logging
import configparser

# 配置日志
logging.basicConfig(filename='backup.log', level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

# 读取配置文件
config = configparser.ConfigParser()
config.read('backup.ini')

source_dir = config['backup']['source_dir']
backup_dir = config['backup']['backup_dir']
retention_days = int(config['backup']['retention_days'])

def backup_files(source_dir, backup_dir):
    """备份文件到指定目录"""
    now = datetime.datetime.now()
    backup_subdir = now.strftime('%Y%m%d%H%M%S')
    backup_path = os.path.join(backup_dir, backup_subdir)

    try:
        shutil.copytree(source_dir, backup_path)
        logging.info(f"备份成功，备份到 {backup_path}")
    except Exception as e:
        logging.error(f"备份失败：{e}", exc_info=True)

def delete_old_backups(backup_dir, retention_days):
    """删除超过指定天数的备份"""
    now = datetime.datetime.now()
    cutoff_date = now - datetime.timedelta(days=retention_days)

    for backup_subdir in os.listdir(backup_dir):
        backup_path = os.path.join(backup_dir, backup_subdir)
        try:
            backup_datetime = datetime.datetime.strptime(backup_subdir, '%Y%m%d%H%M%S')
            if backup_datetime < cutoff_date:
                shutil.rmtree(backup_path)
                logging.info(f"删除旧备份：{backup_path}")
        except ValueError:
            logging.warning(f"跳过无效备份目录：{backup_path}")
        except Exception as e:
            logging.error(f"删除旧备份 {backup_path} 失败：{e}", exc_info=True)

if __name__ == "__main__":
    logging.info('备份脚本开始执行')
    backup_files(source_dir, backup_dir)
    delete_old_backups(backup_dir, retention_days)
    logging.info('备份脚本执行结束')

backup.ini 配置文件示例：

[backup]
source_dir = /path/to/your/source/directory  ; 备份源目录
backup_dir = /path/to/your/backup/directory  ; 备份目标目录
retention_days = 7                     ; 保留天数，超过该天数的备份将被删除

使用方法：

将上面的代码保存为 backup.py 文件。
创建一个 backup.ini 配置文件，并修改其中的 source_dir、backup_dir 和 retention_days 参数。
运行 python backup.py 命令即可开始备份文件。
可以将该脚本添加到定时任务中，实现自动化备份。

表格总结：常用 Python 自动化模块

模块名称	功能描述	示例
`os`	操作系统相关操作，如文件和目录操作、执行系统命令等	`os.mkdir()`, `os.remove()`, `os.system()`
`shutil`	高级文件操作，如复制、移动、删除文件和目录等	`shutil.copy()`, `shutil.move()`, `shutil.rmtree()`
`subprocess`	启动新的进程，并与其进行交互	`subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)`
`psutil`	获取系统资源信息，如 CPU 使用率、内存使用率、磁盘空间等	`psutil.cpu_percent()`, `psutil.virtual_memory().percent`, `psutil.disk_usage('/').percent`
`glob`	根据模式匹配文件路径名	`glob.glob('*.txt')`
`configparser`	读取和写入配置文件 (INI 格式)	`config = configparser.ConfigParser(); config.read('config.ini'); config['section']['key']`
`logging`	记录日志信息	`logging.basicConfig(filename='log.txt', level=logging.INFO); logging.info('message')`
`datetime`	处理日期和时间	`datetime.datetime.now()`, `datetime.datetime.strptime('2023-10-27', '%Y-%m-%d')`

七、结语：自动化之路，永无止境

Python 自动化是一个充满乐趣和挑战的领域。掌握了 Python 自动化，你就可以摆脱繁琐的手工操作，提高工作效率，享受更轻松的生活。

希望今天的讲解能帮助你入门 Python 自动化。记住，学习是一个循序渐进的过程，不要急于求成，一步一个脚印，你终将成为自动化大师！ 💪

最后，祝大家都能用 Python 自动化，让生活更美好！ Bye Bye! 👋

Python 脚本自动化：化身系统管理员，舞动文件操作之剑 ⚔️

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