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我正在一个非常古老的 Red Hat 系统上编写 Python C 扩展。系统有 zlib 1.2.3,它不能正确支持大文件。不幸的是,我不能只将系统 zlib 升级到较新的版本,因为某些软件包会插入内部 zlib 结构,并且会在较新的 zlib 版本上中断。

我想构建我的扩展,以便将所有 zlib 调用(gzopen()gzseek())解析为我安装在我的用户目录中的自定义 zlib,而不会影响 Python 可执行文件和其他扩展的其余部分。

我已经尝试libz.a通过在链接期间添加libz.a到 gcc 命令行来静态链接,但它不起作用(仍然无法使用gzopen()例如创建大文件)。我也尝试过传递-z origin -Wl,-rpath=/path/to/zlib -lz给 gcc,但这也没有用。

由于较新版本的 zlib 仍然命名为zlib 1.x,所以soname是相同的,所以我认为符号版本控制不起作用。有没有办法做我想做的事?

我在 32 位 Linux 系统上。Python版本是2.6,是定制的。

编辑

我创建了一个最小的例子。我正在使用 Cython(版本 0.19.1)。

文件gztest.pyx

from libc.stdio cimport printf, fprintf, stderr
from libc.string cimport strerror
from libc.errno cimport errno
from libc.stdint cimport int64_t

cdef extern from "zlib.h":
    ctypedef void *gzFile
    ctypedef int64_t z_off_t

    int gzclose(gzFile fp)
    gzFile gzopen(char *path, char *mode)
    int gzread(gzFile fp, void *buf, unsigned int n)
    char *gzerror(gzFile fp, int *errnum)

cdef void print_error(void *gzfp):
    cdef int errnum = 0
    cdef const char *s = gzerror(gzfp, &errnum)
    fprintf(stderr, "error (%d): %s (%d: %s)\n", errno, strerror(errno), errnum, s)

cdef class GzFile:
    cdef gzFile fp
    cdef char *path
    def __init__(self, path, mode='rb'):
        self.path = path
        self.fp = gzopen(path, mode)
        if self.fp == NULL:
            raise IOError('%s: %s' % (path, strerror(errno)))

    cdef int read(self, void *buf, unsigned int n):
        cdef int r = gzread(self.fp, buf, n)
        if r <= 0:
            print_error(self.fp)
        return r

    cdef int close(self):
        cdef int r = gzclose(self.fp)
        return 0

def read_test():
    cdef GzFile ifp = GzFile('foo.gz')
    cdef char buf[8192]
    cdef int i, j
    cdef int n
    errno = 0
    for 0 <= i < 0x200:
        for 0 <= j < 0x210:
            n = ifp.read(buf, sizeof(buf))
            if n <= 0:
                break

        if n <= 0:
            break

        printf('%lld\n', <long long>ifp.tell())

    printf('%lld\n', <long long>ifp.tell())
    ifp.close()

文件setup.py

import sys
import os

from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext

if __name__ == '__main__':
    if 'CUSTOM_GZ' in os.environ:
        d = {
            'include_dirs': ['/home/alok/zlib_lfs/include'],
            'extra_objects': ['/home/alok/zlib_lfs/lib/libz.a'],
            'extra_compile_args': ['-D_LARGEFILE_SOURCE -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -g3 -ggdb']
        }
    else:
        d = {'libraries': ['z']}
    ext = Extension('gztest', sources=['gztest.pyx'], **d)
    setup(name='gztest', cmdclass={'build_ext': build_ext}, ext_modules=[ext])

我的自定义zlib/home/alok/zlib_lfs(zlib 版本 1.2.8):

$ ls ~/zlib_lfs/lib/
libz.a  libz.so  libz.so.1  libz.so.1.2.8  pkgconfig

要使用此编译模块libz.a

$ CUSTOM_GZ=1 python setup.py build_ext --inplace
running build_ext
cythoning gztest.pyx to gztest.c
building 'gztest' extension
gcc -fno-strict-aliasing -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes -fPIC -I/home/alok/zlib_lfs/include -I/opt/include/python2.6 -c gztest.c -o build/temp.linux-x86_64-2.6/gztest.o -D_LARGEFILE_SOURCE -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -g3 -ggdb
gcc -shared build/temp.linux-x86_64-2.6/gztest.o /home/alok/zlib_lfs/lib/libz.a -L/opt/lib -lpython2.6 -o /home/alok/gztest.so

gcc正在传递我想要的所有标志(添加完整路径libz.a、大文件标志等)。

要在没有自定义 zlib 的情况下构建扩展,我可以在没有CUSTOM_GZ定义的情况下进行编译:

$ python setup.py build_ext --inplace
running build_ext
cythoning gztest.pyx to gztest.c
building 'gztest' extension
gcc -fno-strict-aliasing -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes -fPIC -I/opt/include/python2.6 -c gztest.c -o build/temp.linux-x86_64-2.6/gztest.o
gcc -shared build/temp.linux-x86_64-2.6/gztest.o -L/opt/lib -lz -lpython2.6 -o /home/alok/gztest.so

我们可以检查gztest.so文件的大小:

$ stat --format='%s %n' original/gztest.so custom/gztest.so 
62398 original/gztest.so
627744 custom/gztest.so

因此,正如预期的那样,静态链接的文件要大得多。

我现在可以这样做:

>>> import gztest
>>> gztest.read_test()

它将尝试foo.gz在当前目录中读取。

当我使用非静态链接执行此操作时gztest.so,它会按预期工作,直到它尝试读取超过 2 GB。

当我使用静态链接执行此操作时gztest.so,它会转储核心:

$ python -c 'import gztest; gztest.read_test()'
error (2): No such file or directory (0: )
0
Segmentation fault (core dumped)

关于的错误No such file or directory具有误导性——文件存在并且gzopen()实际上是成功返回的。 gzread()虽然失败了。

这是gdb回溯:

(gdb) bt
#0  0xf730eae4 in free () from /lib/libc.so.6
#1  0xf70725e2 in ?? () from /lib/libz.so.1
#2  0xf6ce9c70 in __pyx_f_6gztest_6GzFile_close (__pyx_v_self=0xf6f75278) at gztest.c:1140
#3  0xf6cea289 in __pyx_pf_6gztest_2read_test (__pyx_self=<optimized out>) at gztest.c:1526
#4  __pyx_pw_6gztest_3read_test (__pyx_self=0x0, unused=0x0) at gztest.c:1379
#5  0xf769910d in call_function (oparg=<optimized out>, pp_stack=<optimized out>) at Python/ceval.c:3690
#6  PyEval_EvalFrameEx (f=0x8115c64, throwflag=0) at Python/ceval.c:2389
#7  0xf769a3b4 in PyEval_EvalCodeEx (co=0xf6faada0, globals=0xf6ff81c4, locals=0xf6ff81c4, args=0x0, argcount=0, kws=0x0, kwcount=0, defs=0x0, defcount=0, closure=0x0) at Python/ceval.c:2968
#8  0xf769a433 in PyEval_EvalCode (co=0xf6faada0, globals=0xf6ff81c4, locals=0xf6ff81c4) at Python/ceval.c:522
#9  0xf76bbe1a in run_mod (arena=<optimized out>, flags=<optimized out>, locals=<optimized out>, globals=<optimized out>, filename=<optimized out>, mod=<optimized out>) at Python/pythonrun.c:1335
#10 PyRun_StringFlags (str=0x80a24c0 "import gztest; gztest.read_test()\n", start=257, globals=0xf6ff81c4, locals=0xf6ff81c4, flags=0xffbf2888) at Python/pythonrun.c:1298
#11 0xf76bd003 in PyRun_SimpleStringFlags (command=0x80a24c0 "import gztest; gztest.read_test()\n", flags=0xffbf2888) at Python/pythonrun.c:957
#12 0xf76ca1b9 in Py_Main (argc=1, argv=0xffbf2954) at Modules/main.c:548
#13 0x080485b2 in main ()

问题之一似乎是回溯中的第二行指的是libz.so.1! 如果我这样做ldd gztest.so,我会得到,除其他外:

    libz.so.1 => /lib/libz.so.1 (0xf6f87000)

我不确定为什么会这样。

编辑 2

我最终做了以下事情:

  • z_使用前缀 导出的所有符号编译我的自定义 zlib 。zlibconfigure脚本使这变得非常简单:只需运行./configure --zprefix ....
  • 在我的 Cython 代码中调用gzopen64()而不是调用。gzopen()这是因为我想确保我使用了正确的“基础”符号。
  • z_off64_t明确使用。
  • 将我的自定义静态链接zlib.a到 Cython 生成的共享库中。我'-Wl,--whole-archive /home/alok/zlib_lfs_z/lib/libz.a -Wl,--no-whole-archive'在与 gcc 链接时使用来实现这一点。可能还有其他方法,或者可能不需要这种方法,但这似乎是确保使用正确库的最简单方法。

通过上述更改,大文件可以正常工作,而 Python 扩展模块/进程的其余部分则可以正常工作。

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2 回答 2

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我建议使用ctypes. 将您的 C 库编写为普通的共享库,而不是ctypes用来访问它。您需要编写更多 Python 代码才能将数据从 Python 数据结构传输到 C 数据结构。最大的优势是您可以将所有内容与系统的其余部分隔离开来。您可以明确指定*.so要加载的文件。不需要 Python C API。我有很好的经验ctypes。这对您来说应该不会太难,因为您似乎精通 C。

于 2013-06-03T13:11:50.613 回答
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看起来这类似于另一个问题中的问题,除了我得到相反的行为。

我下载了 tarball zlib-1.2.8,运行./configure,然后更改了以下Makefile变量...

CFLAGS=-O3  -fPIC -D_LARGEFILE64_SOURCE=1 -D_FILE_OFFSET_BITS=64

SFLAGS=-O3  -fPIC -D_LARGEFILE64_SOURCE=1 -D_FILE_OFFSET_BITS=64

...主要是添加-fPIC到,libz.a以便我可以在共享库中链接到它。

然后我在函数,中添加了一些printf()语句,因此我可以很容易地判断这些语句是否被调用。gzlib.cgzopen()gzopen64()gz_open()

在构建libz.aand之后libz.so,我创建了一个非常简单的foo.c...

#include "zlib-1.2.8/zlib.h"

void main()
{
    gzFile foo = gzopen("foo.gz", "rb");
}

...并编译了一个foo独立的二进制文件和一个foo.so共享库...

gcc -fPIC -D_LARGEFILE64_SOURCE -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -o foo.o -c foo.c
gcc -o foo foo.o zlib-1.2.8/libz.a
gcc -shared -o foo.so foo.o zlib-1.2.8/libz.a

运行foo按预期工作,并打印...

gzopen64
gz_open

...但是foo.so在 Python 中使用...

import ctypes

foo = ctypes.CDLL('./foo.so')
foo.main()

...没有打印任何东西,所以我猜它使用的是 Python 的libz.so...

$ ldd `which python`
        ...
        libz.so.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/libz.so.1 (0x00007f5af2c68000)
        ...

……虽然foo.so没用……

$ ldd foo.so
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff93600000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fc8bfa98000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fc8c0078000)

我可以让它工作的唯一方法是libz.so直接打开自定义......

import ctypes

libz = ctypes.CDLL('zlib-1.2.8/libz.so.1.2.8')
libz.gzopen64('foo.gz', 'rb')

...打印出来...

gzopen64
gz_open

请注意,从gzopen到的翻译gzopen64是由预处理器完成的,所以我必须gzopen64()直接调用。

所以这是修复它的一种方法,但更好的方法可能是重新编译您的自定义 Python 2.6 以链接到 staticzlib-1.2.8/libz.azlibmodule.c完全禁用,然后您的链接选项将具有更大的灵活性。


更新

关于_LARGEFILE_SOURCEvs. _LARGEFILE64_SOURCE:我只指出了这一点,因为zlib.h...

/* provide 64-bit offset functions if _LARGEFILE64_SOURCE defined, and/or
 * change the regular functions to 64 bits if _FILE_OFFSET_BITS is 64 (if
 * both are true, the application gets the *64 functions, and the regular
 * functions are changed to 64 bits) -- in case these are set on systems
 * without large file support, _LFS64_LARGEFILE must also be true
 */

...这意味着gzopen64()如果您不定义该功能将不会被公开_LARGEFILE64_SOURCE。我不确定是否_LFS64_LARGEFILE适用于您的系统。

于 2013-06-06T17:27:49.220 回答