在现代网络环境中，思科设备（如路由器、交换机、防火墙等）作为网络基础设施的核心组成部分，其稳定性和安全性至关重要。为了确保这些设备的正常运行，定期巡检是不可或缺的一环。传统的巡检方式往往依赖于手动输入命令和人工记录结果，这不仅耗时耗力，还容易出错。为此，通过Python脚本自动化思科设备巡检变得越来越流行。

巡检是指定期检查网络设备的运行状态，以发现潜在问题并预防可能的故障。通过巡检，可以及时发现设备的硬件问题、配置错误、性能瓶颈、安全隐患等。

Python作为一种高效、简洁、易用的编程语言，非常适合用于自动化任务。通过编写Python脚本，管理员可以实现自动登录设备、执行巡检命令、收集输出信息、分析和生成报告等一系列操作，大大提升工作效率。

Python与思科设备交互

为了通过Python与思科设备进行交互，通常需要用到一些特定的Python库，这些库可以帮助我们实现自动化任务。

Netmiko

Netmiko是基于Paramiko开发的一个专门用于网络设备管理的Python库，支持SSH连接到思科设备并执行命令。它简化了与网络设备的交互，适合处理常见的巡检任务。

安装Netmiko:

pip install netmiko

基本用法:

from netmiko import ConnectHandler

cisco_device = {
    'device_type': 'cisco_ios',
    'host': '10.10.10.1',
    'username': 'admin',
    'password': 'password',
}

connection = ConnectHandler(**cisco_device)
output = connection.send_command('show version')
print(output)
connection.disconnect()

Paramiko

Paramiko是一个底层的SSH库，虽然没有Netmiko高层次的功能，但它更灵活，适合有特殊需求的场景。

安装Paramiko:

pip install paramiko

基本用法:

import paramiko

ssh = paramiko.SSHClient()
ssh.set_missing_host_key_policy(paramiko.AutoAddPolicy())
ssh.connect('10.10.10.1', username='admin', password='password')

stdin, stdout, stderr = ssh.exec_command('show version')
print(stdout.read().decode())
ssh.close()

Nornir

Nornir是一个高度并行、灵活的Python自动化框架，适合管理大量设备的巡检任务。它可以与Netmiko等库配合使用，提供更高级的功能。

安装Nornir:

pip install nornir

基本用法:

from nornir import InitNornir
from nornir_netmiko.tasks import netmiko_send_command

nr = InitNornir(config_file="config.yaml")

def my_task(task):
    task.run(task=netmiko_send_command, command_string="show version")

result = nr.run(task=my_task)
print(result)

思科设备巡检脚本设计

在编写巡检脚本之前，需要明确巡检任务的目标和内容。常见的巡检项目包括：

设备基本信息: 例如show version，show running-config等命令，查看设备型号、操作系统版本、配置等信息。
接口状态: 例如show interfaces，show ip interface brief，检查接口的状态、流量统计等。
路由信息: 例如show ip route，查看路由表和邻居信息。
安全信息: 例如show access-lists，show firewall，检查防火墙规则和访问控制列表（ACL）。
日志信息: 例如show logging，分析设备日志以发现潜在问题。

脚本模块化设计

为了提高脚本的可维护性和复用性，建议将脚本设计为模块化结构，每个模块处理一种类型的巡检任务。以下是一个简化的模块化脚本示例：

def get_device_info(connection):
    return connection.send_command('show version')

def get_interface_status(connection):
    return connection.send_command('show ip interface brief')

def get_routing_table(connection):
    return connection.send_command('show ip route')

def perform_inspection(device):
    connection = ConnectHandler(**device)
    device_info = get_device_info(connection)
    interface_status = get_interface_status(connection)
    routing_table = get_routing_table(connection)
    connection.disconnect()

    return {
        "device_info": device_info,
        "interface_status": interface_status,
        "routing_table": routing_table
    }

脚本参数化

为了方便在不同设备和场景下复用脚本，可以通过参数化来提高灵活性。例如，使用配置文件存储设备信息和巡检命令。

devices:
  - host: 10.10.10.1
    username: admin
    password: password
    type: cisco_ios
  - host: 10.10.10.2
    username: admin
    password: password
    type: cisco_ios

commands:
  - show version
  - show ip interface brief
  - show ip route

接下来，我们将展示一个完整的脚本示例，该脚本能够自动化执行上述巡检任务，并将结果保存到文件中。

import yaml
from netmiko import ConnectHandler

def load_config(config_file):
    with open(config_file, 'r') as file:
        return yaml.safe_load(file)

def perform_inspection(device, commands):
    connection = ConnectHandler(**device)
    results = {}
    for command in commands:
        results[command] = connection.send_command(command)
    connection.disconnect()
    return results

def save_results(results, filename):
    with open(filename, 'w') as file:
        for command, output in results.items():
            file.write(f"Command: {command}\n")
            file.write(output + "\n\n")

def main():
    config = load_config('config.yaml')
    for device in config['devices']:
        results = perform_inspection(device, config['commands'])
        save_results(results, f"{device['host']}_inspection.txt")

if __name__ == "__main__":
    main()

配置文件

上述脚本中，配置文件是一个YAML文件，其中定义了需要巡检的设备信息和要执行的命令。

devices:
  - host: 10.10.10.1
    username: admin
    password: password
    type: cisco_ios
  - host: 10.10.10.2
    username: admin
    password: password
    type: cisco_ios

commands:
  - show version
  - show ip interface brief
  - show ip route

脚本运行后，会在当前目录生成设备巡检结果的文本文件。这些文件包含了每个设备执行指定命令的输出结果，方便后续分析。

最佳实践与优化建议

在实际使用Python脚本进行思科设备巡检时，还应考虑以下几点最佳实践和优化建议：

错误处理

网络环境中不可避免会遇到连接失败、超时等问题。脚本中应加入异常处理逻辑，以保证即使某些设备发生错误，其他设备的巡检任务也能继续执行。

def perform_inspection(device, commands):
    try:
        connection = ConnectHandler(**device)
        results = {}
        for command in commands:
            results[command] = connection.send_command(command)
        connection.disconnect()
    except Exception as e:
        print(f"Failed to inspect device {device['host']}: {str(e)}")
        results = None
    return results

并行执行

在需要同时巡检多个设备时，使用多线程或多进程技术可以显著提升脚本的执行效率。

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor

def main():
    config = load_config('config.yaml')
    with ThreadPool

Executor(max_workers=5) as executor:
        futures = [executor.submit(perform_inspection, device, config['commands']) for device in config['devices']]
        for future in futures:
            results = future.result()
            if results:
                save_results(results, f"{results['host']}_inspection.txt")

日志记录

为了便于排查问题和记录历史，建议在脚本中加入日志功能，记录每次巡检的详细过程。

import logging

logging.basicConfig(filename='inspection.log', level=logging.INFO)

def perform_inspection(device, commands):
    logging.info(f"Inspecting device {device['host']}")
    try:
        connection = ConnectHandler(**device)
        results = {}
        for command in commands:
            results[command] = connection.send_command(command)
        connection.disconnect()
    except Exception as e:
        logging.error(f"Failed to inspect device {device['host']}: {str(e)}")
        results = None
    return results

总结

通过Python脚本自动化思科设备巡检，不仅能够提高工作效率，还可以减少人为错误并确保巡检的一致性和全面性。本文介绍了实现这一目标的基本方法，并提供了详细的脚本示例和最佳实践建议。希望这篇文章能够帮助网络管理员更好地管理和维护他们的网络设备。

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