如何正确关闭两个进程共享的管道？

Question

我正在尝试在Python中使用管道来实现进程之间的通信。这些进程会从不同的线程中调用，因此可能无法直接访问每个进程的Popen对象。我写了下面的脚本，作为一个简单的概念验证，但发现我的接收进程从来没有结束。

import os
import subprocess
import traceback
import shlex


if __name__ == '__main__':
    (fd_out, fd_in) = os.pipe()
    pipe_in = os.fdopen(fd_in, 'w')
    pipe_out = os.fdopen(fd_out, 'r')
    file_out = open('outfile.data', 'w+')

    cmd1 = 'cat ' + ' '.join('parts/%s' % x for x in sorted(os.listdir('parts')))
    cmd2 = 'pbzip2 -d -c'
    pobj1 = subprocess.Popen(shlex.split(cmd1), stdout=pipe_in)
    pobj2 = subprocess.Popen(shlex.split(cmd2), stdin=pipe_out,
                                                stdout=file_out)


    print 'closing pipe in'                                                     
    pipe_in.close()                                                             
    print 'closing pipe out'                                                    
    pipe_out.close()                                                            
    print 'closing file out'                                                    
    file_out.close()                                                            
    print 'waiting on process 2'                                                
    pobj2.wait()                                                                
    print 'done'        

在很多方面，这个程序运行得很正常。数据块通过管道传送到第二个进程，第二个进程解压缩数据流并将其写入文件。我可以观察这些进程，直到它们似乎只是等待（什么都不做），然后我终止第二个进程，文件似乎已经完全写入。

所以，我在想为什么第二个进程从来没有结束。它似乎没有意识到输入流已经关闭。我该如何正确关闭管道，以便进程知道要结束？

david_clymer@zapazoid:/home/tmp/db$ python test.py
closing pipe in
closing pipe out
closing file out
waiting on process 2
^Z
[1]+  Stopped                 python test.py
david_clymer@zapazoid:/home/tmp/db$ bg
[1]+ python test.py &
david_clymer@zapazoid:/home/tmp/db$ jobs -l
[1]+ 31533 Running                 python test.py &
david_clymer@zapazoid:/home/tmp/db$ ps -fp 31533
UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
1000     31533 22536  0 15:22 pts/2    00:00:00 python test.py
david_clymer@zapazoid:/home/tmp/db$ lsof |grep $(pwd)
bash       3432       david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
bash      22536       david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
python    31533       david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535       david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535       david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
pbzip2    31535 31536 david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535 31536 david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
pbzip2    31535 31537 david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535 31537 david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
pbzip2    31535 31538 david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535 31538 david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
pbzip2    31535 31539 david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535 31539 david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
pbzip2    31535 31540 david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535 31540 david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
pbzip2    31535 31541 david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535 31541 david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
pbzip2    31535 31542 david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535 31542 david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
pbzip2    31535 31543 david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535 31543 david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
pbzip2    31535 31544 david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
pbzip2    31535 31544 david_clymer    1u      REG              253,3 12255300000 397270 /home/tmp/db/outfile.data
lsof      31599       david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
grep      31600       david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
lsof      31602       david_clymer  cwd       DIR              253,3      483328 408117 /home/tmp/db
david_clymer@zapazoid:/home/tmp/db$ strace -p 31533
Process 31533 attached - interrupt to quit
wait4(31535, ^C <unfinished ...>
Process 31533 detached

我想我可能做了什么愚蠢的事情。我想知道是什么，以及为什么。

Answer 1

使用 subprocess.Popen() 的时候，你不需要手动去调用 os.pipe() 这些复杂的东西。

pobj1 = subprocess.Popen(['cat'] + ['parts/' + x for x in sorted(os.listdir('parts'))],
                         stdout=PIPE)
pobj2 = subprocess.Popen(shlex.split('pbzip2 -d -c'),
                         stdin=pobj1.stdout,
                         stdout=open('outfile.data', 'w+'))

这样就能实现你想要的效果。

Answer 2

第二个进程可能继承了管道的输入端，这样就导致它永远不会被关闭。我不是Python方面的专家，但也许可以通过先用 Popen 启动第二个进程，并设置 stdin=PIPE，然后再用第一个进程的 stdout 连接到第二个进程的 stdin 来避免这个问题。(Popen 可能会确保这个进程不会有对它内部创建的管道输入端的引用。)

为了避免文件描述符的继承，可以在调用子进程时使用 close_fds=True：

pobj2 = subprocess.Popen(shlex.split(cmd2),
                         stdin=pipe_out,
                         stdout=file_out,
                         close_fds=True)