Python是怎么實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)交互的

本篇內(nèi)容介紹了“Python是怎么實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)交互的”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

目錄

• 一、os與commands模塊
  

• 1. os.system()函數(shù)實(shí)例
  

• 2. os.popen()函數(shù)實(shí)例
  

• 3. commands.getstatusoutput()函數(shù)實(shí)例
  

• 二、subprocess模塊
  

• 1. subprocess模塊中的常用函數(shù)
  

• 2. 上面各函數(shù)的定義及參數(shù)說(shuō)明
  

• 3. subprocess.CompletedProcess類介紹
  

• 4. 實(shí)例
  

• 三、subprocess.Popen介紹
  

• 1.subprocess.Popen的構(gòu)造函數(shù)
  

• 2. subprocess.Popen類的實(shí)例可調(diào)用的方法
  

• 3. subprocess.Popen使用實(shí)例
  

• 四、總結(jié)
  

我們幾乎可以在任何操作系統(tǒng)上通過(guò)命令行指令與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互，比如Linux平臺(tái)下的shell。那么我們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)Python來(lái)完成這些命令行指令的執(zhí)行呢？另外，我們應(yīng)該知道的是命令行指令的執(zhí)行通常有兩個(gè)我們比較關(guān)注的結(jié)果：

• 命令執(zhí)行的狀態(tài)碼--表示命令執(zhí)行是否成功

• 命令執(zhí)行的輸出結(jié)果--命令執(zhí)行成功后的輸出

早期的Python版本中，我們主要是通過(guò)os.system()、os.popen().read()等函數(shù)來(lái)執(zhí)行命令行指令的，另外還有一個(gè)很少使用的commands模塊。但是從Python 2.4開始官方文檔中建議使用的是subprocess模塊，所以os模塊和commands模塊的相關(guān)函數(shù)在這里只提供一個(gè)簡(jiǎn)單的使用示例，我們重要要介紹的是subprocess模塊。

一、os與commands模塊

Python中提供了以下幾個(gè)函數(shù)來(lái)幫助我們完成命令行指令的執(zhí)行：

說(shuō)明：

os.popen(command)函數(shù)得到的是一個(gè)文件對(duì)象，因此除了read()方法外還支持write()等方法，具體要根據(jù)command來(lái)定；
commands模塊只存在于Python 2.7中，且不支持windows平臺(tái)，因此commands模塊很少被使用。另外，commands模塊實(shí)際上也是通過(guò)對(duì)os.popen()的封裝來(lái)完成的。

1. os.system()函數(shù)實(shí)例

>>> import os
>>>
>>> retcode = os.system('dir')
 驅(qū)動(dòng)器 C 中的卷沒有標(biāo)簽。
 卷的序列號(hào)是 4C32-B292

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2017/07/06  17:13    <DIR>          exam01
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              11 個(gè)目錄  6,659,977,216 可用字節(jié)
>>> retcode
0
>>>

2. os.popen()函數(shù)實(shí)例

>>> import os
>>>
>>> ret = os.popen('dir').read()
>>> print(ret)
 驅(qū)動(dòng)器 C 中的卷沒有標(biāo)簽。
 卷的序列號(hào)是 4C32-B292

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              11 個(gè)目錄  6,664,052,736 可用字節(jié)

>>>

3. commands.getstatusoutput()函數(shù)實(shí)例

需要注意的是commands模塊不支持windows平臺(tái)，因此該實(shí)例是在Linux平臺(tái)下執(zhí)行的

>>> import os
>>> os.system('ls')
cmdline-jmxclient-0.10.3.jar  dhparam.pem  FtpMan.class  gitlab.crt  gitlab.csr  gitlab.key  resolv.txt  test.json  test.php  test.sh  test.text  test.txt
0
>>> import commands
>>> retcode, ret = commands.getstatusoutput('ls -l')
>>> retcode
0
>>> print(ret)
total 68
-rw-r--r-- 1 root root 20124 Jul 11  2016 cmdline-jmxclient-0.10.3.jar
-rw-r--r-- 1 root root   424 Aug 22  2016 dhparam.pem
-rw-r--r-- 1 root root  2576 Jul 13  2016 FtpMan.class
-rw-r--r-- 1 root root  1302 Aug 22  2016 gitlab.crt
-rw-r--r-- 1 root root  1054 Aug 22  2016 gitlab.csr
-rw-r--r-- 1 root root  1675 Aug 22  2016 gitlab.key
-rw-r--r-- 1 root root  9329 Jun 24  2016 resolv.txt
-rw-r--r-- 1 root root   594 Mar  7 08:14 test.json
-rw-r--r-- 1 root root   162 Jun 28 10:39 test.php
-rw-r--r-- 1 root root   760 Jun 24  2016 test.sh
-r-x------ 1 root root     0 Feb  6 08:21 test.text
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Feb  7 16:43 test.txt
>>>

通過(guò)查看commands模塊提供的屬性可知，它也提供了單獨(dú)獲取命令執(zhí)行狀態(tài)碼和執(zhí)行結(jié)果的函數(shù)，如下所示：

>>> dir(commands)
['__all__', '__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', 'getoutput', 'getstatus', 'getstatusoutput', 'mk2arg', 'mkarg']

二、subprocess模塊

subprocess是Python 2.4中新增的一個(gè)模塊，它允許你生成新的進(jìn)程，連接到它們的 input/output/error 管道，并獲取它們的返回（狀態(tài)）碼。這個(gè)模塊的目的在于替換幾個(gè)舊的模塊和方法，如：

• os.system

• os.spawn*

1. subprocess模塊中的常用函數(shù)

說(shuō)明：

1. 在Python 3.5之后的版本中，官方文檔中提倡通過(guò)subprocess.run()函數(shù)替代其他函數(shù)來(lái)使用subproccess模塊的功能；

2. 在Python 3.5之前的版本中，我們可以通過(guò)subprocess.call()，subprocess.getoutput()等上面列出的其他函數(shù)來(lái)使用subprocess模塊的功能；

3. subprocess.run()、subprocess.call()、subprocess.check_call()和subprocess.check_output()都是通過(guò)對(duì)subprocess.Popen的封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)的高級(jí)函數(shù)，因此如果我們需要更復(fù)雜功能時(shí)，可以通過(guò)subprocess.Popen來(lái)完成。

4. subprocess.getoutput()和subprocess.getstatusoutput()函數(shù)是來(lái)自Python 2.x的commands模塊的兩個(gè)遺留函數(shù)。它們隱式的調(diào)用系統(tǒng)shell，并且不保證其他函數(shù)所具有的安全性和異常處理的一致性。另外，它們從Python 3.3.4開始才支持Windows平臺(tái)。
   

2. 上面各函數(shù)的定義及參數(shù)說(shuō)明

函數(shù)參數(shù)列表：

subprocess.run(args, *, stdin=None, input=None, stdout=None, stderr=None, shell=False, timeout=None, check=False, universal_newlines=False)

subprocess.call(args, *, stdin=None, stdout=None, stderr=None, shell=False, timeout=None)

subprocess.check_call(args, *, stdin=None, stdout=None, stderr=None, shell=False, timeout=None)

subprocess.check_output(args, *, stdin=None, stderr=None, shell=False, universal_newlines=False, timeout=None)

subprocess.getstatusoutput(cmd)

subprocess.getoutput(cmd)

參數(shù)說(shuō)明：

• args： 要執(zhí)行的shell命令，默認(rèn)應(yīng)該是一個(gè)字符串序列，如['df', '-Th']或('df', '-Th')，也可以是一個(gè)字符串，如'df -Th'，但是此時(shí)需要把shell參數(shù)的值置為True。

• shell： 如果shell為True，那么指定的命令將通過(guò)shell執(zhí)行。如果我們需要訪問某些shell的特性，如管道、文件名通配符、環(huán)境變量擴(kuò)展功能，這將是非常有用的。當(dāng)然，python本身也提供了許多類似shell的特性的實(shí)現(xiàn)，如glob、fnmatch、os.walk()、os.path.expandvars()、os.expanduser()和shutil等。

• check： 如果check參數(shù)的值是True，且執(zhí)行命令的進(jìn)程以非0狀態(tài)碼退出，則會(huì)拋出一個(gè)CalledProcessError的異常，且該異常對(duì)象會(huì)包含 參數(shù)、退出狀態(tài)碼、以及stdout和stderr(如果它們有被捕獲的話)。

• stdout, stderr：

• run()函數(shù)默認(rèn)不會(huì)捕獲命令執(zhí)行結(jié)果的正常輸出和錯(cuò)誤輸出，如果我們向獲取這些內(nèi)容需要傳遞subprocess.PIPE，然后可以通過(guò)返回的CompletedProcess類實(shí)例的stdout和stderr屬性或捕獲相應(yīng)的內(nèi)容；

• call()和check_call()函數(shù)返回的是命令執(zhí)行的狀態(tài)碼，而不是CompletedProcess類實(shí)例，所以對(duì)于它們而言，stdout和stderr不適合賦值為subprocess.PIPE；

• check_output()函數(shù)默認(rèn)就會(huì)返回命令執(zhí)行結(jié)果，所以不用設(shè)置stdout的值，如果我們希望在結(jié)果中捕獲錯(cuò)誤信息，可以執(zhí)行stderr=subprocess.STDOUT。

• input： 該參數(shù)是傳遞給Popen.communicate()，通常該參數(shù)的值必須是一個(gè)字節(jié)序列，如果universal_newlines=True，則其值應(yīng)該是一個(gè)字符串。

• universal_newlines： 該參數(shù)影響的是輸入與輸出的數(shù)據(jù)格式，比如它的值默認(rèn)為False，此時(shí)stdout和stderr的輸出是字節(jié)序列；當(dāng)該參數(shù)的值設(shè)置為True時(shí)，stdout和stderr的輸出是字符串。

3. subprocess.CompletedProcess類介紹

需要說(shuō)明的是，subprocess.run()函數(shù)是Python3.5中新增的一個(gè)高級(jí)函數(shù)，其返回值是一個(gè)subprocess.CompletedPorcess類的實(shí)例，因此，subprocess.completedPorcess類也是Python 3.5中才存在的。它表示的是一個(gè)已結(jié)束進(jìn)程的狀態(tài)信息，它所包含的屬性如下：

• args： 用于加載該進(jìn)程的參數(shù)，這可能是一個(gè)列表或一個(gè)字符串

• returncode： 子進(jìn)程的退出狀態(tài)碼。通常情況下，退出狀態(tài)碼為0則表示進(jìn)程成功運(yùn)行了；一個(gè)負(fù)值-N表示這個(gè)子進(jìn)程被信號(hào)N終止了

• stdout： 從子進(jìn)程捕獲的stdout。這通常是一個(gè)字節(jié)序列，如果run()函數(shù)被調(diào)用時(shí)指定universal_newlines=True，則該屬性值是一個(gè)字符串。如果run()函數(shù)被調(diào)用時(shí)指定stderr=subprocess.STDOUT，那么stdout和stderr將會(huì)被整合到這一個(gè)屬性中，且stderr將會(huì)為None

• stderr： 從子進(jìn)程捕獲的stderr。它的值與stdout一樣，是一個(gè)字節(jié)序列或一個(gè)字符串。如果stderr滅有被捕獲的話，它的值就為None

• check_returncode()： 如果returncode是一個(gè)非0值，則該方法會(huì)拋出一個(gè)CalledProcessError異常。

4. 實(shí)例

subprocess.run()

>>> subprocess.run(["ls", "-l"])  # doesn't capture output
CompletedProcess(args=['ls', '-l'], returncode=0)

>>> subprocess.run("exit 1", shell=True, check=True)
Traceback (most recent call last):
  ...
subprocess.CalledProcessError: Command 'exit 1' returned non-zero exit status 1

>>> subprocess.run(["ls", "-l", "/dev/null"], stdout=subprocess.PIPE)
CompletedProcess(args=['ls', '-l', '/dev/null'], returncode=0,
stdout=b'crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 Jan 23 16:23 /dev/null\n')

subprocess.call()

>>> subprocess.call(['ls',  '-l'])
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>>> subprocess.call('ls -l', shell=True)
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>>> subprocess.call(['ls',  '-l'], stdout=subprocess.DEVNULL)
0
>>> subprocess.call(['ls',  '-l', '/test'])
ls: 無(wú)法訪問/test: 沒有那個(gè)文件或目錄
2

suprocess.check_call()

>>> subprocess.check_call(['ls',  '-l'])
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>>> subprocess.check_call('ls -l', shell=True)
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>>> subprocess.check_call('ls -l /test', shell=True)
ls: 無(wú)法訪問/test: 沒有那個(gè)文件或目錄
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/lib/python3.4/subprocess.py", line 557, in check_call
    raise CalledProcessError(retcode, cmd)
subprocess.CalledProcessError: Command 'ls -l /test' returned non-zero exit status 2

sbuprocess.check_output()

>>> ret = subprocess.check_output(['ls',  '-l'])
>>> print(ret)
b' \xe5\x85\xac\xe5\x85\xb1\xe7\x9a\x84\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe6\xa8\xa1\xe6\x9d\xbf\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe8\xa7\x86\xe9\xa2\x91\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe5\x9b\xbe\xe7\x89\x87\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe6\x96\x87\xe6\xa1\xa3\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096  4\xe6\x9c\x88 13  2016 \xe4\xb8\x8b\xe8\xbd\xbd\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe9\x9f\xb3\xe4\xb9\x90\ndrwxr-xr-x  7 wader wader   4096  5\xe6\x9c\x88 26  2016 \xe6\xa1\x8c\xe9\x9d\xa2\n'
>>> ret = subprocess.check_output(['ls',  '-l'], universal_newlines=True)
>>> print(ret)
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subprocess.getoutput()與subprocess.getstatusoutput()

>>> ret = subprocess.getoutput('ls -l')
>>> print(ret)
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>>> retcode, output = subprocess.getstatusoutput('ls -l')
>>> print(retcode)
0
>>> print(output)
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>>> retcode, output = subprocess.getstatusoutput('ls -l /test')
>>> print(retcode)
2
>>> print(output)
ls: 無(wú)法訪問/test: 沒有那個(gè)文件或目錄

三、subprocess.Popen介紹

該類用于在一個(gè)新的進(jìn)程中執(zhí)行一個(gè)子程序。前面我們提到過(guò)，上面介紹的這些函數(shù)都是基于subprocess.Popen類實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)使用這些被封裝后的高級(jí)函數(shù)可以很方面的完成一些常見的需求。由于subprocess模塊底層的進(jìn)程創(chuàng)建和管理是由Popen類來(lái)處理的，因此，當(dāng)我們無(wú)法通過(guò)上面哪些高級(jí)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)一些不太常見的功能時(shí)就可以通過(guò)subprocess.Popen類提供的靈活的api來(lái)完成。

1.subprocess.Popen的構(gòu)造函數(shù)

class subprocess.Popen(args, bufsize=-1, executable=None, stdin=None, stdout=None, stderr=None, 
    preexec_fn=None, close_fds=True, shell=False, cwd=None, env=None, universal_newlines=False,
    startup_info=None, creationflags=0, restore_signals=True, start_new_session=False, pass_fds=())

參數(shù)說(shuō)明：

• args： 要執(zhí)行的shell命令，可以是字符串，也可以是命令各個(gè)參數(shù)組成的序列。當(dāng)該參數(shù)的值是一個(gè)字符串時(shí)，該命令的解釋過(guò)程是與平臺(tái)相關(guān)的，因此通常建議將args參數(shù)作為一個(gè)序列傳遞。

• bufsize： 指定緩存策略，0表示不緩沖，1表示行緩沖，其他大于1的數(shù)字表示緩沖區(qū)大小，負(fù)數(shù) 表示使用系統(tǒng)默認(rèn)緩沖策略。

• stdin, stdout, stderr： 分別表示程序標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出、錯(cuò)誤句柄。

• preexec_fn： 用于指定一個(gè)將在子進(jìn)程運(yùn)行之前被調(diào)用的可執(zhí)行對(duì)象，只在Unix平臺(tái)下有效。

• close_fds： 如果該參數(shù)的值為True，則除了0,1和2之外的所有文件描述符都將會(huì)在子進(jìn)程執(zhí)行之前被關(guān)閉。

• shell： 該參數(shù)用于標(biāo)識(shí)是否使用shell作為要執(zhí)行的程序，如果shell值為True，則建議將args參數(shù)作為一個(gè)字符串傳遞而不要作為一個(gè)序列傳遞。

• cwd： 如果該參數(shù)值不是None，則該函數(shù)將會(huì)在執(zhí)行這個(gè)子進(jìn)程之前改變當(dāng)前工作目錄。

• env： 用于指定子進(jìn)程的環(huán)境變量，如果env=None，那么子進(jìn)程的環(huán)境變量將從父進(jìn)程中繼承。如果env!=None，它的值必須是一個(gè)映射對(duì)象。

• universal_newlines： 如果該參數(shù)值為True，則該文件對(duì)象的stdin，stdout和stderr將會(huì)作為文本流被打開，否則他們將會(huì)被作為二進(jìn)制流被打開。

• startupinfo和creationflags： 這兩個(gè)參數(shù)只在Windows下有效，它們將被傳遞給底層的CreateProcess()函數(shù)，用于設(shè)置子進(jìn)程的一些屬性，如主窗口的外觀，進(jìn)程優(yōu)先級(jí)等。

2. subprocess.Popen類的實(shí)例可調(diào)用的方法

關(guān)于communicate()方法的說(shuō)明：

• 該方法中的可選參數(shù) input 應(yīng)該是將被發(fā)送給子進(jìn)程的數(shù)據(jù)，或者如沒有數(shù)據(jù)發(fā)送給子進(jìn)程，該參數(shù)應(yīng)該是None。input參數(shù)的數(shù)據(jù)類型必須是字節(jié)串，如果universal_newlines參數(shù)值為True，則input參數(shù)的數(shù)據(jù)類型必須是字符串。

• 該方法返回一個(gè)元組(stdout_data, stderr_data)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)是字節(jié)穿或字符串（如果universal_newlines的值為True）。

• 如果在timeout指定的秒數(shù)后該進(jìn)程還沒有結(jié)束，將會(huì)拋出一個(gè)TimeoutExpired異常。捕獲這個(gè)異常，然后重新嘗試通信不會(huì)丟失任何輸出的數(shù)據(jù)。但是超時(shí)之后子進(jìn)程并沒有被殺死，為了合理的清除相應(yīng)的內(nèi)容，一個(gè)好的應(yīng)用應(yīng)該手動(dòng)殺死這個(gè)子進(jìn)程來(lái)結(jié)束通信。

• 需要注意的是，這里讀取的數(shù)據(jù)是緩沖在內(nèi)存中的，所以，如果數(shù)據(jù)大小非常大或者是無(wú)限的，就不應(yīng)該使用這個(gè)方法。

3. subprocess.Popen使用實(shí)例

實(shí)例1：

>>> import subprocess
>>>
>>> p = subprocess.Popen('df -Th', stdout=subprocess.PIPE, shell=True)
>>> print(p.stdout.read())
Filesystem     Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vda1      ext4       40G   12G   26G  31% /
devtmpfs       devtmpfs  3.9G     0  3.9G   0% /dev
tmpfs          tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /dev/shm
tmpfs          tmpfs     3.9G  386M  3.5G  10% /run
tmpfs          tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /sys/fs/cgroup
tmpfs          tmpfs     783M     0  783M   0% /run/user/0
tmpfs          tmpfs     783M     0  783M   0% /run/user/1000

實(shí)例2：

>>> obj = subprocess.Popen(["python"], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
>>> obj.stdin.write('print(1) \n')
>>> obj.stdin.write('print(2) \n')
>>> obj.stdin.write('print(3) \n')
>>> out,err = obj.communicate()
>>> print(out)
1
2
3

>>> print(err)

實(shí)例3：

>>> obj = subprocess.Popen(["python"], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
>>> out,err = obj.communicate(input='print(1) \n')
>>> print(out)
1

>>> print(err)

實(shí)例4：

實(shí)現(xiàn)類似df -Th | grep data命令的功能，實(shí)際上就是實(shí)現(xiàn)shell中管道的共功能。

>>> 
>>> p1 = subprocess.Popen(['df', '-Th'], stdout=subprocess.PIPE)
>>> p2 = subprocess.Popen(['grep', 'data'], stdin=p1.stdout, stdout=subprocess.PIPE)
>>> out,err = p2.communicate()
>>> print(out)
/dev/vdb1      ext4      493G  4.8G  463G   2% /data
/dev/vdd1      ext4     1008G  420G  537G  44% /data1
/dev/vde1      ext4      985G  503G  432G  54% /data2

>>> print(err)
None

四、總結(jié)

那么我們到底該用哪個(gè)模塊、哪個(gè)函數(shù)來(lái)執(zhí)行命令與系統(tǒng)及系統(tǒng)進(jìn)行交互呢？下面我們來(lái)做個(gè)總結(jié)：

• 首先應(yīng)該知道的是，Python2.4版本引入了subprocess模塊用來(lái)替換os.system()、os.popen()、os.spawn*()等函數(shù)以及commands模塊；也就是說(shuō)如果你使用的是Python 2.4及以上的版本就應(yīng)該使用subprocess模塊了。

• 如果你的應(yīng)用使用的Python 2.4以上，但是是Python 3.5以下的版本，Python官方給出的建議是使用subprocess.call()函數(shù)。Python 2.5中新增了一個(gè)subprocess.check_call()函數(shù)，Python 2.7中新增了一個(gè)subprocess.check_output()函數(shù)，這兩個(gè)函數(shù)也可以按照需求進(jìn)行使用。

• 如果你的應(yīng)用使用的是Python 3.5及以上的版本（目前應(yīng)該還很少），Python官方給出的建議是盡量使用subprocess.run()函數(shù)。

• 當(dāng)subprocess.call()、subprocess.check_call()、subprocess.check_output()和subprocess.run()這些高級(jí)函數(shù)無(wú)法滿足需求時(shí)，我們可以使用subprocess.Popen類來(lái)實(shí)現(xiàn)我們需要的復(fù)雜功能。
  

“Python是怎么實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)交互的”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！