为什么你需要升级 pip

更新软件版本可以修复bug，增加新功能和提升性能。例如，NumPy 1.20 添加了类型注释，并在可能的情况下通过使用SIMD来提高性能。如果您要安装NumPy，则可能要安装最新版本。

相反，如果您使用的是旧版本的pip，则安装最新版本的Python软件包可能会失败，或者以较慢，更复杂的方式进行安装。

为什么？这是关于glibc版本控制以及pip如何安装软件包的一系列问题。

让我们看看问题到底是什么，如何解决，最后是什么原因造成的。

旧版本pip的问题

让我们从Ubuntu 18.04 Docker镜像开始着手。该版本的Ubuntu在2018年4月发布，安装有Python 3.6和pip 9 版本。

[itamarst@blake dev]$ docker run -it ubuntu:18.04

root@1a43d55f0524:/# apt-get update

...

root@1a43d55f0524:/# apt-get install --no-install-recommends python3 python3-pip

...

root@1a43d55f0524:/# pip3 --version

pip 9.0.1 from /usr/lib/python3/dist-packages (python 3.6)

目前为止，事情进展顺利。

失败原因＃1：从源代码编译

接下来，让我们安装加密程序包，它是PyPI上下载次数最多的Python程序包之一，每月有数百万次下载（通常是间接依赖）。

root@1a43d55f0524:/# pip3 install cryptography

Collecting cryptography

  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/fa/2d/2154d8cb773064570f48ec0b60258a4522490fcb115a6c7c9423482ca993/cryptography-3.4.6.tar.gz (546kB)

    100% |################################| 552kB 1.4MB/s

    Complete output from command python setup.py egg_info:

    Traceback (most recent call last):

      File "<string>", line 1, in <module>

    ModuleNotFoundError: No module named 'setuptools'

    ----------------------------------------

Command "python setup.py egg_info" failed with error code 1 in /tmp/pip-build-6jesygn0/cryptography/

程序进展不是很顺利。

这个错误意味着pip要我们编译软件包；如果我们安装了setuptools，编译器和Python开发工具链，这将起作用，但非常慢。

当然，这不只是一个package。PyArrow也会发生相同的问题，例如：

root@1a43d55f0524:/# pip3 install pyarrow

Collecting pyarrow

  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/62/d3/a482d8a4039bf931ed6388308f0cc0541d0cab46f0bbff7c897a74f1c576/pyarrow-3.0.0.tar.gz (682kB)

    100% |################################| 686kB 1.1MB/s

    Complete output from command python setup.py egg_info:

    Traceback (most recent call last):

      File "<string>", line 1, in <module>

    ModuleNotFoundError: No module named 'setuptools'

    ----------------------------------------

Command "python setup.py egg_info" failed with error code 1 in /tmp/pip-build-heq6zwd7/pyarrow/

为什么pip试图从头开始编译这些软件包？为什么我们没有获得二进制的、预编译的软件包？

在考虑第二种故障模式之后，我们将稍等一会儿找到答案。

失败原因＃2：旧版本

接下来，安装Fil，Python内存分析器https://pythonspeed.com/products/filmemoryprofiler/。

root@1a43d55f0524:/# pip3 install filprofiler

Collecting filprofiler

  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/e3/a2/843e7b5f1aba27effb0146c7e564e2592bfc9344a8c8ef0d55245bd47508/filprofiler-0.7.2-cp36-cp36m-manylinux1_x86_64.whl (565kB)

    100% |################################| 573kB 1.8MB/s

Installing collected packages: filprofiler

Successfully installed filprofiler-0.7.2

安装成功！除了访问Fil的PyPI页面（https://pypi.org/project/filprofiler/）外，您都会看到``0.7.2`的版本很旧。在撰写本文时，Fil的最新版本是0.14.1。

为什么要安装旧版本？

pip和manylinux轮子

从NumPy到Cryptography的许多软件包都要求在C / C ++ / Cython / Rust / etc中编译一些代码。为了节省您从头开始编译所有内容的需要，维护人员可以将代码的编译版本（“ wheels”）上载到Python Package Index。如果pip碰到适用于您的特定版本的Python和操作系统版本的轮子，它将下载它而不是源代码。

对于Linux，有多种轮子变体：manylinux1，manylinux2010和manylinux2014。您可以在下载的轮子的文件名中看到正在使用哪个变体。

问题是：旧版本的pip不支持manylinux2010，当然也不支持manylinux2014。Ubuntu 18.04中的pip太旧了，因此它只了解manylinux1。这解释了我们看到的两个问题：

1、如果您查看PyPI上PyArrow 3.0.0的可用文件列表(https://pypi.org/project/pyarrow/3.0.0/#files)，您会看到只有很多linux2010和linux2014的轮子。因此，pip会回退到需要编译的源代码包。

2、如果检查Fil的PyPI文件（https://pypi.org/project/filprofiler/0.14.1/#files)，则会看到有manylinux2010轮子，而根本没有源程序包；因为从源代码构建有点棘手，所以我只分发编译后的程序包。这意味着pip会继续使用该软件包的较早版本，直到找到具有manylinux1轮子的软件包为止。

解决方案：升级pip

为了获得最新最好的软件包，而无需编译，您需要升级到最新版本的pip。如何执行取决于您的安装环境。

通常，您可以执行pip install --upgrade pip来每天进行一次升级。

但是，在某些环境中可能会出现问题。例如，如果您看一下我们如何在Ubuntu 18.04中设置Python，那么我们是通过系统软件包安装pip的。

问题在于，覆盖系统软件包中的随机文件是一个坏主意。除非您在环境中运行，否则在必要时将从头开始重建（例如Docker映像），那么永远不要以root或sudo的身份运行pip install来修改系统软件包。

相反，在Ubuntu 18.04上，您可以通过下载获得pip：

$ curl https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py -o get-pip.py

$ python3 get-pip.py

或者您可以创建一个virtualenv虚拟环境，然后通过执行pip install --upgrade pip升级其pip：

root@1a43d55f0524:/# python3 -m venv myvenv

root@1a43d55f0524:/# . myvenv/bin/activate

(myvenv) root@1a43d55f0524:/# pip --version

pip 9.0.1 from /myvenv/lib/python3.6/site-packages (python 3.6)

(myvenv) root@1a43d55f0524:/# pip install --upgrade pip

Collecting pip

  Using cached https://files.pythonhosted.org/packages/fe/ef/60d7ba03b5c442309ef42e7d69959f73aacccd0d86008362a681c4698e83/pip-21.0.1-py3-none-any.whl

Installing collected packages: pip

  Found existing installation: pip 9.0.1

    Uninstalling pip-9.0.1:

      Successfully uninstalled pip-9.0.1

Successfully installed pip-21.0.1

现在，我们有了一个更新后的pip，我们可以轻松地安装最新版本的cryptography和filprofiler：

(myvenv) root@1a43d55f0524:/# pip install cryptography filprofiler

Collecting cryptography

  Downloading cryptography-3.4.6-cp36-abi3-manylinux2014_x86_64.whl (3.2 MB)

     |################################| 3.2 MB 4.5 MB/s

...

Installing collected packages: pycparser, threadpoolctl, cffi, filprofiler, cryptography

Successfully installed cffi-1.14.5 cryptography-3.4.6 filprofiler-0.14.1 pycparser-2.20 threadpoolctl-2.1.0

注意，我们下载了包含cryptography的manylinux2014软件包。

为什么会有这么多Linux版本存在？

Linux上已编译的Python扩展链接到标准C语言库，特别的是它们链接到GNU Libc（又名glibc）。您可以使用ldd实用工具查看可执行文件或共享库链接到哪些库：

root@1a43d55f0524:/# cd myenv/lib/python3.6/site-packages

root@1a43d55f0524:/# ldd cryptography/hazmat/bindings/_openssl.abi3.so

        linux-vdso.so.1 (0x00007ffdbea7b000)

        libpthread.so.0 => /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0 (0x00007fba7b1bf000)

        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fba7adce000)

        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fba7b7b0000)

注意，编译后的Python扩展尤其依赖于/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6，即glibc。

如果您用glibc的较新版本编译代码，它可能不需要在旧版本提供新的API或符号。这意味着你的代码不会在旧的Linux发行版上运行。

有许多对这个问题的不同解决方案。Conda通过针对旧版本的glibc头文件来编译所有的包;基本上在广泛的Linux发行版它有一个自定义编译安装设计工作。

PyPI二进制轮子通过编译旧版本的Linux，以及它的相应旧版本的glibc来解决这个问题。因为它是针对旧版本编译的，它会与任何新版本兼容工作。

manylinux1包建在CentOS 5。
manylinux2010包建在CentOS 6。
manylinux2014软件包都建立在CentOS 7上。

每个新版本都需要对应的新发布的pip。你可以学到更多的PEP-571和PEP-599。

升级您的pip！

无论您是建立一个开发环境或写你的Dockerfile，请确保升级pip。否则，你就会有一个更难的时间安装软件包。