是subprocess.Popen不是线程安全的吗？

Question

以下简单脚本在subprocess.Popen间歇性地挂起(大约30%的时间).
除非use_lock = True,然后它永远不会挂起,导致我相信子进程不是线程安全的!预期的行为是脚本在5-6秒内完成.
为了演示这个bug,只需运行几次"python bugProof.py"直到它挂起.Ctrl-C退出.你会看到'后Popen'只出现一次或两次,但不是第三次出现.

import subprocess, threading, fcntl, os, time
end_time = time.time()+5
lock = threading.Lock()
use_lock = False
path_to_factorial = os.path.join(os.path.dirname(os.path.realpath(__file__)),'factorial.sh')

def testFunction():
    print threading.current_thread().name, '| pre-Popen'
    if use_lock: lock.acquire()
    p = subprocess.Popen([path_to_factorial], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
    if use_lock: lock.release()
    print threading.current_thread().name, '| post-Popen'
    fcntl.fcntl(p.stdout, fcntl.F_SETFL, os.O_NONBLOCK)
    fcntl.fcntl(p.stderr, fcntl.F_SETFL, os.O_NONBLOCK)
    while time.time()<end_time:
        try: p.stdout.read()
        except: pass
        try: p.stderr.read()
        except: pass
    print threading.current_thread().name, '| DONE'

for i in range(3):
    threading.Thread(target=testFunction).start()

上面引用的shell脚本(factorial.sh):

#!/bin/sh
echo "Calculating factorial (anything that's somewhat compute intensive, this script takes 3 sec on my machine"
ans=1
counter=0
fact=999
while [ $fact -ne $counter ]
do
    counter=`expr $counter + 1`
    ans=`expr $ans \* $counter`
done
echo "Factorial calculation done"
read -p "Test input (this part is critical for bug to occur): " buf
echo "$buf"

系统信息:Linux 2.6.32-358.123.2.openstack.el6.x86_64#1 SMP Thu Sep 26 17:14:58 EDT 2013 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
Python 2.7.3(默认,2013年1月22日,11:34 :30)
[linux2上的[GCC 4.4.6 20120305(Red Hat 4.4.6-4)]

Answer 1

在Python 2.x上,存在影响subprocess.Popen的各种竞争条件.(例如,在2.7上它会禁用和恢复垃圾收集以防止各种计时问题,但这本身并不是线程安全的).例如参见http://bugs.python.org/issue2320,http://bugs.python.org/issue1336和http://bugs.python.org/issue14548少数的在这方面的问题.

在Python 3.2中对子进程进行了大量修改,解决了这些问题(除了其他方面,fork和exec代码在C模块中,而不是在fork和exec之间的关键部分中执行一些合理的Python代码),并且可用向后移植到subprocess32模块中最近的Python 2.x版本.请注意PyPI页面中的以下内容:"在POSIX系统上,当在线程应用程序中使用时,它保证可靠."

我可以重现上面代码的偶然事件(约占我25%)崩溃,但在使用后import subprocess32 as subprocess我没有看到100多次运行中的任何失败.

请注意,subprocess32(和Python 3.2+)默认为close_fds = True,但是在subprocess32到位的情况下,即使使用close_fds = False,我也没有看到任何失败(不是说你通常需要它).