解决python subprocess参数shell=True踩到的坑

0x01 问题现象

写的程序使用subprocess创建子进程运行其他程序，判断其他程序运行完后进行处理。

在subprocess使用了shell=True，判断用户程序退出的代码如下

while self.proc.poll() is None:
    do_something

判断子进程是否运行结束，程序在子进程运行结束后，代码未向下继续运行，而是卡在了这个循环中。

0x02 原因分析

百度后对shell参数的解释如下：

shell=True参数会让subprocess.Popen接受字符串类型的变量作为命令，并调用shell去执行这个字符串，当shell=False是，subprocess.Popen只接受数组变量作为命令，并将数组的第一个元素作为命令，剩下的全部作为该命令的参数。

通过查看服务器进程可以看到，仍然有进程存在，进程如下

为shell中运行的程序，由此可以得出，shell=true时，子进程在运行完后，shell并没有退出，而是卡在shell命令中，可由进程看到。

补充：Python踩坑之旅其一杀不死的Shell子进程

1.1 踩坑案例

踩坑的程序是个常驻的Agent类管理进程, 包括但不限于如下类型的任务在执行:

a. 多线程的网络通信包处理

和控制Master节点交互

有固定Listen端口

b. 定期作业任务, 通过subprocess.Pipe执行shell命令

c. etc

发现坑的过程很有意思:

a.重启Agent发现Port被占用了

=> 立刻想到可能进程没被杀死, 是不是停止脚本出问题

=> 排除发现不是, Agent进程确实死亡了

=> 通过 netstat -tanop|grep port_number 发现端口确实有人占用

=> 调试环境, 直接杀掉占用进程了之, 错失首次发现问题的机会

b.问题在一段时间后重现， 重启后Port还是被占用

定位问题出现在一个叫做xxxxxx.sh的脚本, 该脚本占用了Agent使用的端口

=> 奇了怪了, 一个xxx.sh脚本使用这个奇葩Port干啥(大于60000的Port, 有兴趣的砖友可以想下为什么Agent默认使用6W+的端口)

=> review该脚本并没有进行端口监听的代码

一拍脑袋, c.进程共享了父进程资源了

=> 溯源该脚本,发现确实是Agent启动的任务中的脚本之一

=> 问题基本定位, 该脚本属于Agent调用的脚本

=> 该Agent继承了Agent原来的资源FD, 也就是这个port

=> 虽然该脚本由于超时被动触发了terminate机制, 但terminate并没有干掉这个子进程

=> 该脚本进程的父进程(ppid) 被重置为了1

d.问题****出在脚本进程超时kill逻辑

1.2 填坑解法

通过代码review, 找到shell具体执行的库代码如下:

self._subpro = subprocess.Popen(
    cmd, shell=True, stdout=subprocess.PIPE,
    stderr=subprocess.PIPE,
    preexec_fn=_signal_handle
)
# 重点是shell=True !

把上述代码改为：

self._subpro = subprocess.Popen(
    cmd.split(), stdout=subprocess.PIPE,
    stderr=subprocess.PIPE, preexec_fn=_signal_handle
)
# 重点是去掉了shell=True

1.3 坑位分析

Agent会在一个新创建的threading线程中执行这段代码, 如果线程执行时间超时(xx seconds), 会调用 self._subpro.terminate()终止该脚本.

表面正常:

启用新线程执行该脚本

如果出现问题,执行超时防止hang住其他任务执行调用terminate杀死进程

深层问题:

Python 2.7.x中subprocess.Pipe 如果shell=True, 会默认把相关的pid设置为shell(sh/bash/etc)本身(执行命令的shell父进程), 并非执行cmd任务的那个进程

子进程由于会复制父进程的opened FD表, 导致即使被杀死, 依然保留了拥有这个Listened Port FD

这样虽然杀死了shell进程(未必死亡, 可能进入defunct状态), 但实际的执行进程确活着. 于是1.1中的坑就被结实的踩上了.

1.4 坑后扩展

1.4.1 扩展知识

本节扩展知识包括二个部分:

Linux系统中, 子进程一般会继承父进程的哪些信息

Agent这种常驻进程选择>60000端口的意义

扩展知识留到下篇末尾讲述, 感兴趣的可以自行搜索

1.4.1 技术关键字

Linux系统进程

Linux随机端口选择

程序多线程执行

Shell执行

1.5 填坑总结

1.子进程会继承父进程的资源信息

2.如果只kill某进程的父进程, 集成了父进程资源的子进程会继续占用父进程的资源不释放, 包括但不限于

listened port

opened fd

etc

3.Python Popen使用上, shell的bool状态决定了进程kill的逻辑, 需要根据场景选择使用方式

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持编程网。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教。