python / python/cpython

Concurrent compilation changes marshal output in free-threaded builds

Đang mở
#156,504 2 bình luận 0 reaction 0 người được giao Xem trên GitHub

Chưa có ai nhận issue này.

interpreter-core topic-free-threading type-bug
Ngôn ngữ chính
Python
Star
77.2k
Fork
35.9k
Chỉ số merge pull request
Chỉ số pull request đang chờ

Mô tả

Bug description:

Concurrent compilation on free-threaded CPython builds can produce marshal output that differs byte-for-byte from serial compilation of the same source.

This occurs both with the GIL disabled and with the GIL explicitly re-enabled. It reproduces on Windows and Linux/WSL. Standard CPython builds used as controls did not reproduce the difference.

This was discovered while implementing threaded bytecode compilation in pypa/pip#14286.

Reproducer

A standalone standard-library-only reproducer is available here:

It does not import or execute pip. It:

  • creates 64 copies of a minimized source fixture;
  • compiles corresponding files serially and with a ThreadPoolExecutor, in fresh child interpreters;
  • fixes logical filenames, PYTHONHASHSEED, and SOURCE_DATE_EPOCH;
  • compares checked-hash .pyc files or raw marshal.dumps(compile(...)) payloads;
  • unmarshals differing outputs and recursively compares documented code-object fields.

Example using the raw marshal backend:

python3.14t repro_threaded_pyc_determinism.py --gil off --backend marshal --workers 4 --output repro-ft-off-marshal --require-difference
python3.14t repro_threaded_pyc_determinism.py --gil on --backend marshal --workers 4 --output repro-ft-on-marshal --require-difference

The output directory must be new or empty.

Expected behavior

Serial and concurrent compilation of the same source, using the same logical filename and deterministic environment settings, should produce byte-identical marshal output.

Actual behavior

On free-threaded builds, some concurrently compiled files have different serialized bytes from their serial counterparts.

The differing payloads have:

  • equal lengths;
  • equal .pyc headers when using py_compile;
  • equal values for all recursively inspected code-object fields after unmarshalling, including bytecode, constants, names, filenames, line tables, exception tables, and nested code objects.

The raw marshal backend reproduces the behavior without py_compile or .pyc headers. Its differing offsets are exactly 16 bytes earlier than the corresponding .pyc offsets, confirming that the .pyc header is not responsible.

An empty semanticDifferences result does not establish that the object identity or alias graph is identical. The precise cause has not yet been determined.

Observed results

Windows

Windows 11 prerelease VM, eight virtual CPUs, CPython 3.15.0rc1 free-threaded build and corresponding standard CPython 3.15 build:

Build GIL Backend Result
Free-threaded Off py_compile Reproduced; 49 differing bytes in a 3,447-byte .pyc
Free-threaded On py_compile Reproduced; 49 differing bytes in a 3,447-byte .pyc
Free-threaded Off marshal Reproduced; 49 differing bytes in a 3,431-byte payload
Free-threaded On marshal Reproduced; 49 differing bytes in a 3,431-byte payload
Standard On/default Both No difference in 10 attempts
Linux under WSL2

Ubuntu 26.04 LTS, kernel 6.18.33.2-microsoft-standard-WSL2, native ext4 storage, four available CPUs:

Build GIL Backend Result
CPython 3.14.7 free-threaded Off py_compile Reproduced on attempt 1
CPython 3.14.7 free-threaded On py_compile Reproduced on attempt 1
CPython 3.14.7 free-threaded Off marshal Reproduced on attempt 1
CPython 3.14.7 free-threaded On marshal Reproduced on attempt 1
CPython 3.14.4 standard On/default Both No difference in 10 attempts

The WSL differences contained 50 differing bytes per output. All inspected decoded code-object field values were equal.

Impact

Although the decoded code objects appear semantically equivalent, byte-different outputs affect:

  • reproducible builds;
  • artifact hashing;
  • build caches;
  • deterministic CI output;
  • tools that record .pyc hashes.

Re-enabling the GIL on a free-threaded build does not prevent the behavior. As a temporary precaution, pip’s proposed threaded compilation path detects Py_GIL_DISABLED at build time and remains serial for free-threaded builds.

CPython versions tested on:

3.15

Operating systems tested on:

Linux

Hướng dẫn đóng góp

Mở hướng dẫn đóng góp

Bắt đầu từ đâu

  1. Đọc hết issue, rồi đọc hướng dẫn đóng góp của dự án.
  2. Bình luận trên issue rằng bạn sẽ nhận — tránh hai người làm cùng một việc.
  3. Fork repository và làm thay đổi trên một nhánh.
  4. Mở pull request có tham chiếu số hiệu của issue.

Hướng nghiên cứu

Bắt đầu với tools/repro_threaded_pyc_determinism.py và tài liệu phương pháp của nó, chạy backend marshal trên một bản build CPython free-threaded với GIL bật và tắt. So sánh đầu ra tuần tự và đồng thời, sau đó điều tra các byte marshal khác nhau và tính đồng nhất của đối tượng hoặc đồ thị alias. Công việc được xem là hoàn tất khi biên dịch đồng thời và biên dịch tuần tự tạo ra đầu ra marshal giống hệt nhau theo từng byte, kèm theo coverage hồi quy cho reproducer.

Do mô hình lập chỉ mục viết ra từ nội dung của issue.

Đánh giá

Công nghệ
python
Lĩnh vực
build-system, compilers
Loại issue
Lỗi
Độ khó
5/5
Thời gian dự kiến
Hơn một tuần
Mức độ hoạt động
Sôi nổi
Độ rõ ràng
Cần làm rõ
Mức phù hợp với người mới
35/100

Nhận issue mới trong hộp thư của bạn

Bản tóm tắt ngắn những issue GitHub phù hợp với người mới.