Python网络运维自动化

本书从网络工程师的视角出发，详细讲解了Python在网络运维自动化中的应用，其中涉及Python网络运维自动化的相关技术、工具以及实践。 本书共10章，先对Python网络运维自动化进行了全面的概述，然后讲解了网络工程师所需的Python基础、数据格式与数据建模语言的相关知识。接着，本书介绍了网络配置的结构化数据提取、网络配置的模块化管理、Netmiko详解与实践、模型驱动的新网络管理方式及实践、网络管理工具集、网络自动化框架Nornir和开源网管工具NetBox。本书依托于作者10余年的网络运维经验，内容循序渐进，从脚本编写、框架应用到系统平台整合，逐步提升，结合丰富的代码实例，全面介绍了Python网络运维自动化的工具体系以及其在不同场景下的应用实现。 本书适合网络工程师阅读，也适合对网络运维自动化感兴趣的开发工程师学习，还适合作为高等院校网络工程等相关专业的教材。

王旭涛（九净），某国有大型银行数据中心网络运维开发工程师，运营自媒体账号“NetDevOps加油站”与同名知识专栏。拥有十余年的网络运维自动化和智能化平台规划、设计、研发工作经验，对网络运维自动化、智能化有较全面的理解。作为国内NetDevOps的早期践行者、布道者，他通过撰写文章、制作视频教程、进行技术直播分享、在技术峰会上发表演讲以及公开源代码等多种形式，全面而系统地传播NetDevOps文化、技术、工具和解决方案，得到受众广泛认可。

第 1章　Python网络运维自动化概述 1 1.1 Python网络运维自动化应对新挑战 1 1.1.1 云计算时代网络行业的变迁 1 1.1.2 云计算时代网络运维的挑战 2 1.1.3 Python网络运维自动化的兴起 2 1.2 Python网络运维自动化的工具体系 3 1.2.1 数据工具集 3 1.2.2 网络管理工具集 4 1.2.3 开源框架与系统 4 1.3 Python网络运维自动化实践之路 5 1.3.1 循序渐进地学习与实践 5 1.3.2 有意识地培养数据意识 6 1.3.3 以场景为导向的实践落地 6 1.4 小结 7 第 2章　网络工程师的Python基础 8 2.1 开发环境搭建 8 2.1.1 Python版本选择与安装 8 2.1.2 PyCharm的安装与设置 11 2.2 变量、缩进与注释 16 2.2.1 变量的定义与赋值 16 2.2.2 Python的缩进控制 17 2.2.3 Python的两种注释方法 17 2.3 基础数据类型 18 2.3.1 数字 18 2.3.2 字符串 19 2.3.3 列表 24 2.3.4 字典 26 2.3.5 布尔 28 2.3.6 元组 30 2.3.7 集合 30 2.3.8 数据类型的转换 31 2.4 判断与循环 32 2.4.1 if判断 32 2.4.2 for循环 33 2.4.3 while循环 35 2.5 函数及其调用 35 2.5.1 函数的定义 36 2.5.2 函数的调用 37 2.6 Python进阶知识 38 2.6.1 类与面向对象 38 2.6.2 文本文件的读写操作 40 2.6.3 模块与包 42 2.6.4 pip及第三方包的安装 43 2.7 小结 44 第3章　数据格式与数据建模语言 45 3.1 数据格式简介 45 3.2 JSON规范及其使用 45 3.2.1 JSON的规范 46 3.2.2 json模块与JSON数据转换 48 3.3 YAML规范及其使用 51 3.3.1 对象 51 3.3.2 数组 52 3.3.3 纯量 53 3.3.4 多文档的YAML数据 55 3.3.5 PyYAML包与YAML数据转换 56 3.4 XML规范及其使用 57 3.4.1 元素、标签与属性 58 3.4.2 列表数据的定义 59 3.4.3 命名空间 60 3.4.4 xmltodict包与XML数据转换 61 3.5 表格数据与pandas 62 3.5.1 pandas简介与安装 63 3.5.2 pandas从表格读取数据 63 3.5.3 pandas写入数据到表格 64 3.6 数据建模语言YANG 66 3.6.1 YANG模块的结构 66 3.6.2 YANG的基础语法规范 67 3.6.3 pyang包图形化解析YANG模型 70 3.7 小结 72 第4章　网络配置的结构化数据提取 73 4.1 正则表达式的基础知识 73 4.1.1 了解正则表达式 73 4.1.2 正则表达式的常用元字符 74 4.2 re模块及其使用 75 4.2.1 search函数详解 75 4.2.2 findall函数详解 77 4.2.3 实战1：search函数提取单条数据 78 4.2.4 实战2：findall函数提取条形表数据 80 4.2.5 实战3：findall与search函数结合提取块状表数据 82 4.3 配置解析引擎TextFSM 86 4.3.1 TextFSM简介 86 4.3.2 值语法详解 87 4.3.3 状态语法详解 88 4.3.4 规则和动作语法详解 89 4.4 TextFSM模板实战详解 91 4.4.1 单条数据的提取 91 4.4.2 条形表数据的提取 92 4.4.3 在尾部进行分割的块状表数据提取 94 4.4.4 在头部进行分割的块状表数据提取 95 4.4.5 列表类型的数据提取 97 4.4.6 缺失字段的向后填充 98 4.4.7 TextFSM模板库ntc-templates 100 4.5 小结 102 第5章　网络配置的模板化管理 103 5.1 模板引擎Jinja2简介 103 5.1.1 模板引擎的基本原理 103 5.1.2 Jinja2简介 104 5.2 Jinja2的基础语法及其使用 105 5.2.1 Jinja2的基础语法 105 5.2.2 文件系统管理配置模板 109 5.2.3 过滤器的定义与使用 110 5.2.4 原子模板的嵌套组合 112 5.3 结构化数据驱动的Jinja2实战详解 115 5.3.1 利用表格承载数据并批量生成网络配置文件 115 5.3.2 利用YAML文件承载数据并批量生成网络配置文件 117 5.4 小结 120 第6章　Netmiko详解与实战 121 6.1 Netmiko快速上手 121 6.1.1 Netmiko简介及其使用 121 6.1.2 Netmiko支持的网络设备及device_type值的选择 123 6.2 Netmiko的核心API 124 6.2.1 ConnectHandler函数详解 125 6.2.2 send_command详解 127 6.2.3 send_command_timing详解 131 6.2.4 send_config_set和send_config_from_file详解 134 6.3 基于Netmiko的网络运维自动化实战 138 6.3.1 网络设备的批量配置备份 138 6.3.2 网络设备的批量信息巡检 143 6.3.3 网络设备的批量配置推送 146 6.4 小结 148 第7章　模型驱动的新网络管理方式及实践 149 7.1 新一代网络管理协议的诞生 149 7.1.1 CLI与SNMP的局限性 149 7.1.2 NETCONF、RESTCONF协议与YANG建模语言的诞生 150 7.2 NETCONF协议入门 153 7.2.1 NETCONF协议的框架 153 7.2.2 NETCONF协议的交互流程 153 7.2.3 NETCONF协议的配置数据及常见配置操作 157 7.3 基于ncclient的NETCONF配置操作 158 7.3.1 ncclient简介 159 7.3.2 get-config操作 161 7.3.3 edit-config操作 164 7.3.4 get操作 167 7.3.5 解锁更多的ncclient操作方法 169 7.4 RESTCONF协议入门 171 7.4.1 了解REST 171 7.4.2 Postman简介及其安装 173 7.4.3 RESTCONF协议的认证与资源导览 174 7.4.4 基于RESTCONF实现模型数据的查询和更新 175 7.5 小结 177 第8章　网络管理工具集 178 8.1 IP地址管理工具包netaddr 178 8.1.1 netaddr简介及基本使用 178 8.1.2 网络展开及包含关系计算 181 8.1.3 网络的划分与合并 182 8.2 HTTP请求工具包Requests 184 8.2.1 Requests简介 184 8.2.2 发送GET请求 185 8.2.3 发送POST请求 186 8.2.4 发送PUT、PATCH、DELETE请求 187 8.2.5 HTTP请求的认证及自定义认证类 188 8.3 网络抽象工具包NAPALM 190 8.3.1 NAPALM简介 190 8.3.2 网络设备结构化配置数据的获取 192 8.4 小结 194 第9章　网络自动化框架Nornir 195 9.1 Nornir简介 195 9.1.1 Nornir介绍及安装 195 9.1.2 快速上手Nornir 196 9.2 Nornir runbook的编写 198 9.2.1 网络设备清单 198 9.2.2 配置文件 201 9.2.3 Nornir对象的创建 202 9.2.4 使用过滤器筛选网络设备 203 9.2.5 task函数的定义及其调用 206 9.2.6 runbook的执行结果 210 9.3 Nornir的常用插件包 212 9.3.1 nornir_netmiko简介及其使用 212 9.3.2 nornir_table_inventory简介及其使用 216 9.3.3 nornir_utils简介及其使用 219 9.4 基于Nornir的网络运维自动化实战 220 9.4.1 网络设备的批量配置备份 220 9.4.2 网络设备的批量信息巡检 222 9.4.3 网络设备的批量配置推送 223 9.5 小结 225 第 10章　开源网管工具NetBox 226 10.1 NetBox简介及安装 226 10.1.1 NetBox的特点 226 10.1.2 基于Docker安装NetBox 227 10.2 NetBox的核心功能 229 10.2.1 数据中心基础设施管理 229 10.2.2 IP地址管理 235 10.3 NetBox的功能扩展 239 10.3.1 自定义字段custom_fields 239 10.3.2 nornir_netbox插件对接NetBox系统 240 10.3.3 开放的RESTful API体系 242 10.4 小结 246