Python2迁移至Python3时文件描述符/套接字传递失效排查

你遇到的问题是Python 3多个隐蔽版本变更共同导致的，和你已经查到的fd继承规则相关，但你踩了三个容易忽略的坑：

• Python 3.4+创建socket对象时，默认会给底层文件描述符加上O_CLOEXEC标志（即执行exec时自动关闭fd），Python 2创建socket时不会加这个标志。
• 你硬编码fd值11传给子进程的写法完全不可靠：交互式环境下打印的fd=11是当前交互会话的临时状态，脚本实际运行时，导入模块、创建PIPE、加载环境变量相关的操作都会占用新的fd，socket的实际fd值大概率不是11，你给C程序传一个无效/属于其他资源的fd，自然会导致程序直接崩溃。
• 额外注意：Python 3中即使设置close_fds=False，没有显式标记为可继承的fd依然会在exec阶段被关闭，这个行为和Python 2完全不同。

先加两行调试代码定位具体问题，放在subprocess.Popen调用前即可：

# 获取socket当前真实的fd值
real_sock_fd = sock.fileno()
print(f"Socket实际fd: {real_sock_fd}")
print(f"fd可继承状态: {os.get_inheritable(real_sock_fd)}")

调试阶段可以临时取消stderr重定向，直接看C程序打印的报错，确认是不是报"Bad file descriptor"。绝大多数情况下你会发现socket的实际fd根本不是11，你之前调用os.set_inheritable(11, True)、传pass_fds=[11]操作的都不是socket对应的fd，自然无效。

按以下写法修改代码即可解决问题，不要用close_fds=False（该参数会把Python内部使用的所有fd都泄露给子进程，存在资源泄漏和fd冲突风险）：

import socket
import os
import subprocess

sock = socket.socket()
sock.bind(('10.80.100.32', 0))
# 如果需要socket处于监听状态，记得调用listen，避免C程序拿到未初始化的socket
# sock.listen(128)

# 动态获取socket真实fd，全程不要硬编码fd值
sock_fd = sock.fileno()

env = os.environ.copy()
# 兼容LD_LIBRARY_PATH不存在的场景，避免KeyError
env["LD_LIBRARY_PATH"] = env.get("LD_LIBRARY_PATH", "") + f":{os.getcwd()}"

p = subprocess.Popen(
    ["./app", "--sockfd", str(sock_fd)],
    # 显式声明要传递的fd，Python会自动保证这些fd在子进程中保持打开
    pass_fds=(sock_fd,),
    env=env,
    stdout=subprocess.PIPE,
    stderr=subprocess.PIPE
)
# 把设置可继承的操作放在紧邻Popen调用的位置，避免后续socket操作重置O_CLOEXEC标志
os.set_inheritable(sock_fd, True)

• 如果修改后依然报错，检查是否在设置可继承标志后、Popen启动前调用了sock对象的其他方法（比如setsockopt、getsockname），部分Python 3版本会在调用socket方法时自动重新加上O_CLOEXEC标志，把设置可继承的步骤放到所有socket操作之后即可。
• 如果pass_fds传入了不存在的fd，Python会直接抛出OSError，只要代码运行没有抛这个异常，就说明你传的fd是真实存在的。
• 如果需要确认子进程拿到的fd是否有效，可以临时写个最小C测试程序，对传入的fd调用fcntl(fd, F_GETFD)拿标志位，确认fd存在且没有设置FD_CLOEXEC即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Phoenix