python - 在父进程和子进程之间使用管道

标签 python c python-2.7

在一个 C 程序中，我试图 fork 一个子进程来运行一个 Python 脚本，该脚本应该处理来自父进程 standard input 的行。并将结果返回给 standard output 上的父级，即父级将提供输入行并从子级标准输出中读取结果。

只有父级和子级都停留在互相读取第一行数据上。

为什么？

这是一个示例运行，从 C-parent 开始:

作为根用户:

./pycalc

输出:

dude
Got this to do calc with: dude
^CTraceback (most recent call last):
  File "./pycalc.py", line 9, in <module>
    line = raw_input()
KeyboardInterrupt

这是示例 python 脚本:

#!/usr/bin/python

import base64
import os

line = ''
while True:
  try:
    line = raw_input()
  except EOFError:
    break

  print(base64.encodestring(line))

print('Bye - End of Calc!')

这是父 C 源代码:

#define PARENT_READ  read_pipe[0]
#define PARENT_WRITE write_pipe[1]
#define CHILD_WRITE  read_pipe[1]
#define CHILD_READ   write_pipe[0]

int main(int argc, char *argv[])
{
  int            pid;
  int            read_pipe[2];
  int            write_pipe[2];
  FILE          *wrp = (FILE *)NULL;
  FILE          *rdp = (FILE *)NULL;

  char           line[1024+1];

  if (pipe(read_pipe)  < 0)
    exit(-1);
  if (pipe(write_pipe) < 0)
    exit(-1);

  if ((pid = fork()) < 0)
    exit(-1);
  else if (pid == 0) {
    // Child process go here
    close(PARENT_READ);
    close(PARENT_WRITE);

    dup2(CHILD_READ, STDIN_FILENO);
    dup2(CHILD_WRITE, STDOUT_FILENO);
    close(CHILD_READ);
    close(CHILD_WRITE);
    setlinebuf(stdin);
    setlinebuf(stdout);
    const char *argv[] = {"pycalc.py", NULL};
    execvp("pycalc.py", (char **)argv);
    exit(errno);
  }

  // Parent process go here
  close(CHILD_READ);
  close(CHILD_WRITE);

  if ((wrp = fdopen(PARENT_WRITE, "w")) == NULL)
    exit(-1);
  setlinebuf(wrp);

  if ((rdp = fdopen(PARENT_READ, "r")) == NULL)
    exit(-1);
  setlinebuf(rdp);

  while (fgets(line, sizeof(line), stdin) != NULL) {
    printf("Got this to do calc with: %s", line);
    fprintf(wrp, "%s", line);
    fflush(wrp);
    fgets(line, sizeof(line), rdp);
    printf("Got this calc from child: %s", line);
  }

  exit(0);
}

最佳答案

我已经使用自己设计的一些命令行工具进行了足够的实验，以说服我问题出在 Python 在管道上下文中的工作方式。它在收到 EOF 之前不会处理数据(因为输入的数据不够大，无法填充缓冲区)。因此，尽管 raw_input 尽了最大努力并尝试在执行 Python 之前设置行缓冲，但它不会在行可用时立即读取数据。我的测试管道连续有 6 个进程:

timecmd -m -- cat -u | tstamp -f3 | tee /dev/tty | timecmd -m -- pycalc.py |
tstamp -f3 | tee $(isodate -c).log

timecmd 命令报告命令的开始时间、运行命令并报告退出时间(-m 表示毫秒时间)。 tstamp -f3 在输出的每一行前面加上时间戳(-f3 表示毫秒时间)。使用 cat -u 进行无缓冲输出；它会报告线路可用； tee/dev/tty 在终端上显示带时间戳的输出并将其提供给 pycalc.py；输出再次带有时间戳，然后通过管道传输到 tee 进行日志记录(与 isodate -c 组合生成一个日志文件名，例如 20180924.072626.log)。当我使用它时，我清楚地看到，在我向 cat -u 指示 EOF 之前，pycalc.py 不会执行任何操作。

$ timecmd -m -- cat -u | tstamp -f3 | tee /dev/tty | timecmd -m -- pycalc.py |
> tstamp -f3 | tee $(isodate -c).log
2018-09-24 07:29:06.419 [PID 44960] cat -u
2018-09-24 07:29:06.419 [PID 44961] pycalc.py
dude
2018-09-24 07:29:09.274: dude
how
2018-09-24 07:29:10.819: how
are
2018-09-24 07:29:12.349: are
you
2018-09-24 07:29:16.540: you
2018-09-24 07:29:26.205 [PID 44960; status 0x0000]  -  19.786s
2018-09-24 07:29:26.209 [PID 44961; status 0x0000]  -  19.789s
2018-09-24 07:29:26.208: MjAxOC0wOS0yNCAwNzoyOTowOS4yNzQ6IGR1ZGU=
2018-09-24 07:29:26.209:
2018-09-24 07:29:26.209: MjAxOC0wOS0yNCAwNzoyOToxMC44MTk6IGhvdw==
2018-09-24 07:29:26.209:
2018-09-24 07:29:26.209: MjAxOC0wOS0yNCAwNzoyOToxMi4zNDk6IGFyZQ==
2018-09-24 07:29:26.209:
2018-09-24 07:29:26.209: MjAxOC0wOS0yNCAwNzoyOToxNi41NDA6IHlvdQ==
2018-09-24 07:29:26.209:
2018-09-24 07:29:26.209: Bye - End of Calc!

因此，AFAICT，您需要找到一种方法，使 Python 在标准输入来自管道时从标准输入读取行，并在缓冲区已满之前读取它们。在那之前，你不会成功。在确保正确(及时)刷新输出方面，您可能也会遇到类似的问题。您可以通过对 Python 看到的输入添加时间戳来进一步完善我所做的测试，也许可以将带时间戳的数据报告给标准错误(这样您就知道 Python 在做什么)，但我相当确信我的设置及时将数据发送到 Python，但 Python没有意识到这一点。

用 Google 搜索“python 行缓冲标准输入”，结果是 Setting smaller buffer size for sys.stdin这建议使用python -u。当我在长命令行中使用 timecmd -m -- python -u pycalc.py 时，我会得到预期的输出 - Python 在生成数据时做出响应。

$ timecmd -m -- cat -u | tstamp -f3 | tee /dev/tty | timecmd -m -- python -u pycalc.py |
> tstamp -f3 | tee $(isodate -c).log
2018-09-24 07:52:41.485 [PID 45180] cat -u
2018-09-24 07:52:41.485 [PID 45181] python -u pycalc.py
dude
2018-09-24 07:52:43.213: dude
2018-09-24 07:52:43.214: MjAxOC0wOS0yNCAwNzo1Mjo0My4yMTM6IGR1ZGU=
2018-09-24 07:52:43.215:
how
2018-09-24 07:52:48.852: how
2018-09-24 07:52:48.852: MjAxOC0wOS0yNCAwNzo1Mjo0OC44NTI6IGhvdw==
2018-09-24 07:52:48.852:
are
2018-09-24 07:52:50.720: are
2018-09-24 07:52:50.720: MjAxOC0wOS0yNCAwNzo1Mjo1MC43MjA6IGFyZQ==
2018-09-24 07:52:50.720:
you
2018-09-24 07:52:52.479: you
2018-09-24 07:52:52.479: MjAxOC0wOS0yNCAwNzo1Mjo1Mi40Nzk6IHlvdQ==
2018-09-24 07:52:52.479:
2018-09-24 07:52:53.646 [PID 45180; status 0x0000]  -  12.161s
2018-09-24 07:52:53.647: Bye - End of Calc!
2018-09-24 07:52:53.650 [PID 45181; status 0x0000]  -  12.165s

您可以从时间戳中看到打字(故意慢速打字)发生时的 react 。将其转化为您的程序需要执行的操作，我得出:

#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#define PARENT_READ read_pipe[0]
#define PARENT_WRITE write_pipe[1]
#define CHILD_WRITE read_pipe[1]
#define CHILD_READ  write_pipe[0]

int main(void)
{
    int pid;
    int read_pipe[2];
    int write_pipe[2];

    if (pipe(read_pipe) < 0)
        exit(-1);
    if (pipe(write_pipe) < 0)
        exit(-1);

    if ((pid = fork()) < 0)
        exit(-1);
    else if (pid == 0)
    {
        // Child process go here
        close(PARENT_READ);
        close(PARENT_WRITE);

        dup2(CHILD_READ, STDIN_FILENO);
        dup2(CHILD_WRITE, STDOUT_FILENO);
        close(CHILD_READ);
        close(CHILD_WRITE);
        char *argv[] = {"python", "-u", "pycalc.py", NULL};
        execvp(argv[0], argv);
        fprintf(stderr, "failed to execute %s (%d: %s)\n", argv[0], errno, strerror(errno));
        exit(errno);
    }

    // Parent process go here
    close(CHILD_READ);
    close(CHILD_WRITE);
    FILE *wrp = fdopen(PARENT_WRITE, "w");
    FILE *rdp = fdopen(PARENT_READ, "r");
    if (wrp == NULL || rdp == NULL)
        exit(-1);
    setlinebuf(wrp);
    setlinebuf(rdp);

    char line[1024 + 1];
    while (fgets(line, sizeof(line), stdin) != NULL)
    {
        printf("Got this to do calc with: %s", line);
        fprintf(wrp, "%s", line);
        fflush(wrp);
        fgets(line, sizeof(line), rdp);
        printf("Got this calc from child: %s", line);
    }

    return(0);
}

运行时(程序是pipe43)，我得到:

$ pipe43
dude
Got this to do calc with: dude
Got this calc from child: ZHVkZQ==
how
Got this to do calc with: how
Got this calc from child:
are
Got this to do calc with: are
Got this calc from child: aG93
you
Got this to do calc with: you
Got this calc from child:
Traceback (most recent call last):
  File "pycalc.py", line 15, in <module>
    print('Bye - End of Calc!')
IOError: [Errno 32] Broken pipe

Python 的错误是因为它尝试在父进程关闭其管道后进行写入 — 它不会等待来自 Python 的杂散输出。

我不确定 -u 选项对 Python 的效率影响；我怀疑他们不太好。

关于python - 在父进程和子进程之间使用管道，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/52477795/

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