[源码级解析] 巧妙解决并深度分析Linux下rm命令提示参数列表过长的问题
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在维护实习单位服务器的过程中，偶然发现一个有350万文件的文件夹需要清理，于是我习惯性执行了
rm -rf ./*，却在数秒后被告知“参数列表过长”。在一番折腾过后，我终于通过取巧的办法完成了这一任务，也随着相关内核源码的阅读，了解到了关于Linux Shell的一些有趣特性。
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最初我以为是rm命令对文件数量存在限制，但当我尝试ls ./*、touch ./*等命令都遇到这一问题之后，我开始将注意力放在Bash本身上。也许是通配符的限制。
突然，我想起来rm命令支持管道送入参数，也许可以通过这样的办法变相完成任务。于是我在另一个目录做了个测试：
$ touch 123-1
$ touch 123-2
$ echo "123-1 123-2" | xargs rm
这两个文件果然消失。
于是我尝试使用find将目录下面所有文件列出：
find . -name "*" | more # 使用more避免350多万个文件把终端挤崩溃
find . -name "*" | wc -l # 大致了解文件个数
输出的文件个数与我通过ls -l命令输出的个数基本一致，果然输出了所有文件。接下来要做的就是将这些文件送到rm中。
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但事实并非如此简单，当我执行以下命令，以为可以一口气顺利删除所有文件的时候，我傻眼了：
$ find . -name "*" | xargs rm
rm: log: No such file or directory
rm: 20190601-110204.log: No such file or directory
... # 所有待删除文件均发生报错
我重新观察文件名，发现文件名格式均为log yyyymmdd-hhmmss.log，众所周知Bash靠空格分割参数，文件名被传入rm的时候照着空格被截断，成为了两个文件名，难怪删除失败！
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吸取教训，我使用了一个新的参数：
find . -name "*" -print0 | xargs -0 rm
注意这一参数里的-print0与-0，这是为了区分空格与分界符，加入参数后此前用于分隔参数的空格（0x0a）则会变成NUL（0x00），这一参数的效果可以通过16进制查看器体现：
$ ls
123 321
123 322
$ find . -name "12*" > 1.log
$ find . -name "12*" -print0 > 2.log
$ hexdump -C 1.log
00000000 2e 2f 31 32 33 20 33 32 31 0a 2e 2f 31 32 33 20 |./123 321../123 |
00000010 33 32 32 0a |322.|
00000014
$ hexdump -C 2.log
00000000 2e 2f 31 32 33 20 33 32 31 00 2e 2f 31 32 33 20 |./123 321../123 |
00000010 33 32 32 00 |322.|
00000014
可以发现在两个不同输出模式下，分隔符不一样。默认的分隔符与空格一致，即0x0a，但当开启-print0模式后，分隔符变成了0x00，配合管道接收端的-0参数将NUL字符正确解析成参数定界符，则可以完成带空格文件名的正常解析。
解决了这一问题，我们再次执行，问题随即解决。
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过了两天，又有一台服务器需要删除大量文件，且领导要求只删除文件不删除里面的目录，我一看，又是400多万个文件。但在之前的折腾过程中，我早有准备。
find命令默认开启递归模式，如果只删除文件不删除目录，只需要配置递归深度为1即可：
find . -maxdepth 1 -name "*" -print0 | xargs -0 rm
执行命令后再执行ls -l，发现问题果然解决，所有目录完好无损。
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快速解决完问题后，我一看离下班还有好一阵子，便开始琢磨Bash内通配符的长度限制到底从哪来。
我首先找了另一个有大量文件的目录开始实验，换用zsh进行ls ./*操作，得到的确是一样结果。看来该长度限制与Bash无关。
我突然想起来曾经看过的一个安全类视频：Youtube – Bash injection without letters or numbers – 33c3ctf hohoho (misc 350) – LiveOverFlow，其中解释了通配符（Wildcard）的原理。
当我们输入*的时候，Shell所做的是列举出满足通配符规则的所有文件，并以空格分割，然后送进Shell。举例而言，如果你有一个全是txt文件的目录，你直接执行*，就会发现以下错误：
$ touch abc.txt
$ touch bbc.txt
$ *
bash: command not found: abc.txt
$ echo *
abc.txt bbc.txt
相信看到这里，大家都明白通配符的行为以及为什么上述示例会报错，在上述示例中，Shell将abc.txt看做命令，而将bbc.txt看做参数。这也说明了通配符的行为：将满足条件的文件输出为文本（并默认输出到Shell）。
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当我们继续向下挖掘，我们会想到Shell执行命令的本质：exec()类系统调用。这一限制如果并非来自于Shell（因为find . -name "*"并不会报错），那么就一定来自于系统调用。而一个Shell命令被执行的第一站则是exec()及其六个实际调用：execl()，execle()，execlp()，execv()，execvp()，execve()。
于是我们使用strace工具来检查所有系统调用：
$ ls
1234.txt
123.txt
$ strace ls *
execve("/usr/bin/ls", ["ls", "1234.txt", "123.txt"], [/* 28 vars */]) = 0
...
看到这里，相信读者已经心里有数了，我们的命令与参数都被作为execve()函数的第二个参数，以数组形式被传入。考虑到数组默认存储在栈中，该限制是否来自于Shell对栈空间的限制呢？
我查阅了Linux的源码，在fs/exec.c:478中找到了我要的内容：源码
static int prepare_arg_pages(struct linux_binprm *bprm,
struct user_arg_ptr argv, struct user_arg_ptr envp)
{
unsigned long limit, ptr_size;
bprm->argc = count(argv, MAX_ARG_STRINGS);
if (bprm->argc < 0)
return bprm->argc;
bprm->envc = count(envp, MAX_ARG_STRINGS);
if (bprm->envc < 0)
return bprm->envc;
/*
* Limit to 1/4 of the max stack size or 3/4 of _STK_LIM
* (whichever is smaller) for the argv+env strings.
* This ensures that:
* - the remaining binfmt code will not run out of stack space,
* - the program will have a reasonable amount of stack left
* to work from.
*/
limit = _STK_LIM / 4 * 3;
limit = min(limit, bprm->rlim_stack.rlim_cur / 4);
/*
* We've historically supported up to 32 pages (ARG_MAX)
* of argument strings even with small stacks
*/
limit = max_t(unsigned long, limit, ARG_MAX);
/*
* We must account for the size of all the argv and envp pointers to
* the argv and envp strings, since they will also take up space in
* the stack. They aren't stored until much later when we can't
* signal to the parent that the child has run out of stack space.
* Instead, calculate it here so it's possible to fail gracefully.
*/
ptr_size = (bprm->argc + bprm->envc) * sizeof(void *);
if (limit <= ptr_size)
return -E2BIG;
limit -= ptr_size;
bprm->argmin = bprm->p - limit;
return 0;
}
从完整的注释中我们可以得知，限制最大参数长度的参数叫做ARG_MAX，而且其大小为栈的1/4（可能是为了保证参数以外还有多的空间可以存储其他数据）。当然，如果你是个考古爱好者，你会发现在2.6版本内核（低于2.6.22）的include/linux/limits.h文件中，ARG_MAX是一个写死的常量🤣：考古链接。
关于ARG_MAX我们可以通过Linux下的getconf命令来获取，这是一个获取Linux下所有全局变量/常量的命令：
$ getconf ARG_MAX
2097152
我们再查询当前配置的栈大小：
$ ulimit -s
8192
ARG_MAX参数的单位是Byte，ulimit -s命令的单位是MB，可以看到当前最大参数数量的确是栈空间的1/4。那如果我们把栈空间增大呢？
$ ulimit -s 81920
$ ulimit -s
81920
$ getconf ARG_MAX
20971520
可以看到，允许的最大参数数量立马随着栈空间增大而同步增大。这个时候我们再来删除之前那个大目录，就不会出现『参数列表过长』的错误提示了。
实际上这一限制在大多数现代操作系统中均存在（例如MacOS、Windows等），可参考此处获得更多信息：ARG_MAX, maximum length of arguments for a new process