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Python 基础速通（运维向）

这个系列面向有 shell 基础的运维工程师，目标很明确：用 Python 写运维脚本。第 1 篇快速过一遍基础和工具链，从第 2 篇开始全是运维场景。默认环境 macOS / Linux，Python 3.12+，所有示例都可以直接照抄运行。

为什么是 Python​

shell 脚本写着写着总会遇到几个坎，这时候就该换 Python 了：

  • 脚本超过 100 行：逻辑一复杂，shell 的调试和可读性就崩盘。
  • 要处理结构化数据：JSON、YAML、CSV，shell 靠 awk/sed/jq 硬啃，Python 原生支持。
  • 要调 API：云厂商、监控平台、内部系统全是 HTTP 接口，Python 发请求是三行的事。

运维场景里 Python 的位置：单机上的小工具、巡检脚本、日志分析、一次性数据处理。多台机器的批量编排交给 Ansible 这类工具（思路见 Ansible 核心概念与架构），Python 负责把单点的事情做漂亮。

备注

不是二选一。实际工作流常常是 Ansible 批量下发，机器上跑的那个脚本本体就是 Python。

安装与版本​

系统自带的 python3 别乱动​

macOS 装了 Xcode 命令行工具后自带 /usr/bin/python3，Linux 发行版也几乎都有。注意两点：

  • 系统 Python 是给系统工具用的，别拿 sudo pip install 往里面装包，更别升级或卸载它——Ubuntu 的 apt、一些系统组件都依赖自带 Python，动坏了系统功能会跟着挂。
  • 系统自带版本通常偏旧，写自己的脚本建议单独装一份新的。

用 pyenv 管理多版本​

多版本管理的思路和 Node 的 nvm 一模一样（不熟的话可以看 nvm 的安装与镜像配置）：把多个 Python 版本装进用户目录，一条命令切换，不碰系统 Python。

# macOS
brew install pyenv

# Linux 用官方安装脚本
curl https://pyenv.run | bash

按安装完的提示把初始化语句写进 ~/.zshrc 或 ~/.bashrc，然后：

pyenv install 3.12      # 装一个 3.12 最新小版本
pyenv global 3.12       # 设为默认
python3 -V              # 验证
Python 3.12.7
提示

不想装版本管理器也行：macOS 直接 brew install python@3.12，Ubuntu 用 sudo apt install python3，只要版本 ≥ 3.10 本系列的示例都能跑。

虚拟环境​

为什么必须隔离：不同项目依赖的包版本会打架。项目 A 要 requests 2.28，项目 B 要 2.31，装在一个环境里必有一个不开心。虚拟环境给每个项目一个独立的包目录，互不干扰。

标准库自带的 venv 就够用，不用装额外工具：

cd ~/ops-scripts
python3 -m venv .venv        # 建虚拟环境，目录名约定叫 .venv
source .venv/bin/activate    # 激活，提示符前会出现 (.venv)
pip install requests         # 装包装进 .venv，不碰系统
deactivate                   # 退出虚拟环境

激活后 python、pip 都指向 .venv 里的那份，写脚本、跑脚本都在激活状态下进行。

.venv 不进版本库，.gitignore 里加上：

.venv/
__pycache__/

pip 与国内镜像​

默认源 PyPI 在国外，直连经常慢到怀疑人生。临时用清华镜像：

pip install requests -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

一劳永逸的做法是写进配置文件 ~/.pip/pip.conf（macOS / Linux 通用）：

[global]
index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

日常高频命令：

pip install requests          # 装包
pip install -U requests       # 升级到最新版
pip list                      # 列出已装的包
pip show requests             # 看某个包的版本、依赖详情
pip freeze > requirements.txt # 导出精确版本清单
pip install -r requirements.txt  # 在另一台机器上按清单复现

freeze 导出的清单会锁定每一个包的精确版本，交给同事或部署到服务器时用 -r 一键复现，环境一致性靠它保证。

语法速览​

只挑运维脚本里天天用的，够写 90% 的巡检和小工具。

变量与四种容器​

name = 'web01'                                # 字符串
port = 22                                     # 数字

servers = ['web01', 'web02', 'db01']          # list：有序、可改
server = {'name': 'web01', 'ip': '10.0.0.11'} # dict：键值对
zones = {'cn-north', 'cn-south'}              # set：自动去重
addr = ('10.0.0.11', 22)                      # tuple：不可改

list 和 dict 用得最多；set 常用来去重；tuple 一般是函数返回多个值时顺手用。

切片​

servers = ['web01', 'web02', 'db01', 'db02', 'cache01']

servers[0]      # 'web01'，下标从 0 开始
servers[-1]     # 'cache01'，负数从尾部数
servers[1:3]    # ['web02', 'db01']，含头不含尾
servers[:2]     # ['web01', 'web02']

字典取值：get 与默认值​

直接 d['key'] 遇到键不存在会抛 KeyError，运维数据经常缺字段，用 get 更稳：

host = {'ip': '10.0.0.11'}

host.get('ip')        # '10.0.0.11'
host.get('port')      # None，不报错
host.get('port', 22)  # 22，键不存在时给默认值

判断与循环​

usage = 87

if usage >= 90:
    print('磁盘告急')
elif usage >= 80:
    print('磁盘偏高')
else:
    print('正常')

for server in ['web01', 'web02']:
    print('巡检', server)

retry = 0
while retry < 3:
    retry += 1
    print(f'第 {retry} 次重试')

列表推导式​

一行完成「过滤 + 变形」，处理文件名、IP 列表时极顺手：

files = ['a.log', 'b.txt', 'c.log']
logs = [f for f in files if f.endswith('.log')]
print(logs)  # ['a.log', 'c.log']

函数与默认参数​

def check_disk(path='/', threshold=80):
    """使用率超过 threshold 返回 True"""
    usage = get_usage(path)  # 假设有这个函数
    return usage > threshold

默认参数让调用方少写字：check_disk() 等价于 check_disk('/', 80)。

try/except 抓异常​

运维脚本面对的环境不干净：文件可能不存在、权限可能不够。把可能出错的代码包进 try：

try:
    with open('/etc/shadow', encoding='utf-8') as f:
        f.read()
except PermissionError:
    print('权限不够，需要 sudo')
except FileNotFoundError:
    print('文件不存在')

抓具体异常类型，别用裸 except: 把所有错误（包括 Ctrl+C）都吞掉。

with open 读写文件​

# 读：with 块结束自动关文件，不怕忘
with open('/etc/hosts', encoding='utf-8') as f:
    content = f.read()

# 写：'w' 覆盖写，'a' 追加写
with open('/tmp/result.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    f.write('巡检完成\n')

读大文件别 read() 一次性吞，逐行迭代：for line in f:。

f-string 格式化​

字符串前加 f，花括号里直接放变量和表达式，Python 3.6+ 的标配写法：

name = 'web01'
usage = 87.456
print(f'主机 {name} 磁盘使用率 {usage:.1f}%')
主机 web01 磁盘使用率 87.5%

:.1f 是格式说明，表示保留一位小数。

一个能跑的运维小脚本​

把上面的语法串起来：读 /etc/hosts，统计里面一共映射了多少个主机名（跳过空行和注释）。

存成 count_hosts.py：

#!/usr/bin/env python3
"""统计 /etc/hosts 中有效主机名条目的数量"""


def count_hosts(path='/etc/hosts'):
    total = 0
    with open(path, encoding='utf-8') as f:
        for line in f:
            line = line.split('#', 1)[0].strip()  # 去掉行尾注释
            if not line:
                continue
            total += len(line.split()) - 1  # 首列是 IP，其余都是主机名
    return total


if __name__ == '__main__':
    print(f'/etc/hosts 里共有 {count_hosts()} 个主机名条目')

运行：

python3 count_hosts.py
/etc/hosts 里共有 5 个主机名条目

两个约定解释一下：

  • 第一行 shebang（#!/usr/bin/env python3）让脚本可以 chmod +x 后直接 ./count_hosts.py 执行。
  • if __name__ == '__main__' 块里的代码只在直接运行脚本时执行，文件被别人 import 时不触发，写入口脚本都这么收尾。

常见坑​

  • python 与 python3 不是一个东西：很多系统上 python 不存在，或指向古董 Python 2。命令行里固定用 python3 / pip3；进了虚拟环境后 python 才安全地指向 3.x。
  • 全局 pip install 污染系统：新版 pip 会直接拒绝并报 externally-managed-environment（PEP 668），这是好事，逼你回虚拟环境。别加 --break-system-packages 硬来。
  • 缩进错误：Python 用缩进划分代码块，混用 Tab 和空格会报 TabError。编辑器设置成「Tab 展开为 4 个空格」，团队统一就没事了。

小结​

  • 脚本超 100 行、要处理 JSON/YAML、要调 API——这三种情况放下 shell，换 Python。
  • 系统 Python 别动，自己的版本用 pyenv 或 brew/apt 装，python3 -V 验证。
  • 每个项目一个 .venv 虚拟环境，pip 配清华镜像，freeze 锁版本保证可复现。
  • 语法记住四种容器、get 取字典、推导式、try/except、with open、f-string，就够开工了。

基础过关后，下一篇进入正题：不用装任何第三方库，标准库里的 os、subprocess、shutil、logging、argparse 等模块就能把日常运维脚本写出来。