如何从外部检测进程输出流是否关闭

问题描述

假设在Ubuntu机器上有以下Python脚本：

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#!/bin/env python3
import sys
import time

try:
  i = 1
  while True:
    print(i)
    i += 1
except Exception as e:
  sys.stderr.write(f"We caught an exception {e!r}\n")
  sys.stderr.flush()

while True:
  sys.stderr.write("Sleeping for a minute\n")
  sys.stderr.flush()
  time.sleep(60)

使用以下命令运行：

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./some_test.py | head -n 10

输出结果为：

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We caught an exception BrokenPipeError(32, 'Broken pipe')
Sleeping for a minute
Sleeping for a minute
...

进程不会停止。问题是：从外部能否看出输出流已关闭？

诊断分析

使用lsof检查进程文件描述符：

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lsof -p 28466

输出显示：

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COMMAND   PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF     NODE NAME
python3 28466 root  cwd    DIR  252,3     4096      132 /root
python3 28466 root  rtd    DIR  252,3     4096      128 /
python3 28466 root  txt    REG  252,3  5904904     9540 /usr/bin/python3.10
python3 28466 root    0u   CHR  136,3      0t0        6 /dev/pts/3
python3 28466 root    1w  FIFO   0,13      0t0   110475 pipe
python3 28466 root    2u   CHR  136,3      0t0        6 /dev/pts/3

检查/proc文件系统：

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ls -l /proc/28466/fd

输出：

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total 0
lrwx------ 1 root root 64 Oct 20 13:44 0 -> /dev/pts/3
l-wx------ 1 root root 64 Oct 20 13:44 1 -> 'pipe:[110475]'
lrwx------ 1 root root 64 Oct 20 13:44 2 -> /dev/pts/3

技术解答

流实际上并未关闭：能够尝试写入而不收到EBADF错误就是证明（参见man 2 write）。

在Linux上，对于管道，可以检查所有运行中的进程，看是否有其他进程对同一管道持有打开的文件描述符。如果找到一个，则管道仍可写入而无错误；如果没找到，则要么没有适当权限查看读取进程，要么管道不再可用于写入。

使用lsof的示例：

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$ sleep 3m | sleep 10 &
[1] 62807 62808
$ lsof -p 62807 -ad 1 +E
COMMAND   PID     USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF   NODE NAME
sleep   62807 stephane    1w  FIFO   0,14      0t0 806533 pipe 62808,sleep,0r
sleep   62808 stephane    0r  FIFO   0,14      0t0 806533 pipe 62807,sleep,1w

10秒后运行相同命令：

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$ lsof -p 62807 -ad 1 +E
COMMAND   PID     USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF   NODE NAME
sleep   62807 stephane    1w  FIFO   0,14      0t0 806533 pipe

此时，lsof无法找到在62807进程的fd 1上的管道的任何其他读取端打开的文件描述符。

不使用lsof的等效方法（zsh代码）：

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$ sleep 3m | sleep 4m &
[1] 63098 63100
$ ls -ogd /proc/*/fd/*(e['[[ $REPLY -ef /proc/63098/fd/1 ]]'])
l-wx------ 1 64 Oct 20 17:12 /proc/63098/fd/1 -> 'pipe:[810032]'
lr-x------ 1 64 Oct 20 17:12 /proc/63100/fd/0 -> 'pipe:[810032]'

这些符号链接的权限指示了每个进程如何打开管道。