面试题：Ruby中如何安全地与外部进程交互获取输出

Question

在Ruby中，若要安全地调用外部进程`ls -l`并获取其输出结果，避免安全风险，你会使用哪些方法？请至少列举两种，并说明其原理和适用场景。

Answer 1

1. Open3.popen3

• 原理：Open3.popen3 方法会创建一个子进程来执行指定的命令，并同时打开标准输入、标准输出和标准错误流。它允许你与子进程进行通信，并且可以安全地获取其输出。通过这种方式，能有效防止命令注入等安全问题，因为它对输入进行了适当的处理。
• 适用场景：适用于需要同时获取标准输出和标准错误输出，并且可能需要向子进程发送输入的场景。例如，当你执行一个需要输入参数并获取详细执行结果（包括正常输出和错误信息）的外部命令时。

示例代码：

require 'open3'

stdin, stdout, stderr, wait_thr = Open3.popen3('ls -l')
stdout_result = stdout.read
stderr_result = stderr.read
wait_thr.value
puts "标准输出: #{stdout_result}"
puts "标准错误: #{stderr_result}"

2. Kernel#system 结合管道

• 原理：system 方法用于执行外部命令，并返回命令执行是否成功的布尔值。通过结合管道（|）和 $? 来获取命令输出。它通过安全的方式执行外部命令，避免了直接在命令字符串中拼接用户输入导致的安全风险。因为它不允许在命令字符串中进行复杂的插值操作。
• 适用场景：适用于只关心命令是否成功执行，并且只需要获取标准输出的简单场景。例如，简单地检查某个目录下文件列表是否符合预期格式，不需要处理复杂的输入输出交互。

示例代码：

output = `ls -l 2>&1`
if $?.success?
  puts "命令执行成功，输出: #{output}"
else
  puts "命令执行失败，错误输出: #{output}"
end

3. Process.spawn 结合 IO.popen

• 原理：Process.spawn 启动一个新的子进程来执行命令，而 IO.popen 则用于从子进程的标准输出读取数据。这种组合方式通过合理地管理进程和输入输出流，有效避免了安全漏洞。Process.spawn 以一种安全的方式创建子进程，IO.popen 则确保从子进程读取数据时的安全性。
• 适用场景：适用于对进程控制和输出获取有更细粒度需求的场景。例如，当你需要在启动子进程后，对其进行一些额外的进程级操作（如设置进程优先级等），同时获取其输出。

示例代码：

pid = Process.spawn('ls -l')
output = IO.popen(pid) { |io| io.read }
status = Process.waitpid2(pid)
if status[0].success?
  puts "命令执行成功，输出: #{output}"
else
  puts "命令执行失败"
end