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Viewing changes to ivle/interpret.py

  • Committer: William Grant
  • Date: 2009-01-13 01:36:15 UTC
  • Revision ID: svn-v3-trunk0:2b9c9e99-6f39-0410-b283-7f802c844ae2:trunk:1123
Merge setup-refactor branch. This completely breaks existing installations;
every path (both filesystem and Python) has changed. Do not upgrade without
knowing what you are doing.

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
# IVLE
 
2
# Copyright (C) 2007-2008 The University of Melbourne
 
3
#
 
4
# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 
5
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
 
6
# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
 
7
# (at your option) any later version.
 
8
#
 
9
# This program is distributed in the hope that it will be useful,
 
10
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 
11
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 
12
# GNU General Public License for more details.
 
13
#
 
14
# You should have received a copy of the GNU General Public License
 
15
# along with this program; if not, write to the Free Software
 
16
# Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
 
17
 
 
18
# Module: Interpret
 
19
# Author: Matt Giuca
 
20
# Date: 18/1/2008
 
21
 
 
22
# Runs a student script in a safe execution environment.
 
23
 
 
24
from ivle import studpath
 
25
from ivle import db
 
26
from ivle.util import IVLEError, IVLEJailError
 
27
import ivle.conf
 
28
 
 
29
import functools
 
30
 
 
31
import os
 
32
import pwd
 
33
import subprocess
 
34
import cgi
 
35
 
 
36
# TODO: Make progressive output work
 
37
# Question: Will having a large buffer size stop progressive output from
 
38
# working on smaller output
 
39
 
 
40
CGI_BLOCK_SIZE = 65535
 
41
 
 
42
uids = {}
 
43
 
 
44
def get_uid(login):
 
45
    """Get the unix uid corresponding to the given login name.
 
46
       If it is not in the dictionary of uids, then consult the
 
47
       database and retrieve an update of the user table."""
 
48
    global uids
 
49
    if login in uids:
 
50
        return uids[login]
 
51
 
 
52
    conn = db.DB()
 
53
    res = conn.get_all('login', ['login', 'unixid'])
 
54
    def repack(flds):
 
55
        return (flds['login'], flds['unixid'])
 
56
    uids = dict(map(repack,res))
 
57
 
 
58
    return uids[login]
 
59
 
 
60
def interpret_file(req, owner, jail_dir, filename, interpreter, gentle=True):
 
61
    """Serves a file by interpreting it using one of IVLE's builtin
 
62
    interpreters. All interpreters are intended to run in the user's jail. The
 
63
    jail location is provided as an argument to the interpreter but it is up
 
64
    to the individual interpreters to create the jail.
 
65
 
 
66
    req: An IVLE request object.
 
67
    owner: Username of the user who owns the file being served.
 
68
    jail_dir: Absolute path to the user's jail.
 
69
    filename: Absolute filename within the user's jail.
 
70
    interpreter: A function object to call.
 
71
    """
 
72
    # We can't test here whether or not the target file actually exists,
 
73
    # because the apache user may not have permission. Instead we have to
 
74
    # rely on the interpreter generating an error.
 
75
    if filename.startswith(os.sep):
 
76
        filename_abs = filename
 
77
        filename_rel = filename[1:]
 
78
    else:
 
79
        filename_abs = os.path.join(os.sep, filename)
 
80
        filename_rel = filename
 
81
 
 
82
    # Get the UID of the owner of the file
 
83
    # (Note: files are executed by their owners, not the logged in user.
 
84
    # This ensures users are responsible for their own programs and also
 
85
    # allows them to be executed by the public).
 
86
    uid = get_uid(owner)
 
87
 
 
88
    # Split up req.path again, this time with respect to the jail
 
89
    (working_dir, _) = os.path.split(filename_abs)
 
90
    # jail_dir is the absolute jail directory.
 
91
    # path is the filename relative to the user's jail.
 
92
    # working_dir is the directory containing the file relative to the user's
 
93
    # jail.
 
94
    # (Note that paths "relative" to the jail actually begin with a '/' as
 
95
    # they are absolute in the jailspace)
 
96
 
 
97
    return interpreter(uid, jail_dir, working_dir, filename_abs, req,
 
98
                       gentle)
 
99
 
 
100
class CGIFlags:
 
101
    """Stores flags regarding the state of reading CGI output.
 
102
       If this is to be gentle, detection of invalid headers will result in an
 
103
       HTML warning."""
 
104
    def __init__(self, begentle=True):
 
105
        self.gentle = begentle
 
106
        self.started_cgi_body = False
 
107
        self.got_cgi_headers = False
 
108
        self.wrote_html_warning = False
 
109
        self.linebuf = ""
 
110
        self.headers = {}       # Header names : values
 
111
 
 
112
def execute_cgi(interpreter, trampoline, uid, jail_dir, working_dir,
 
113
                script_path, req, gentle):
 
114
    """
 
115
    trampoline: Full path on the local system to the CGI wrapper program
 
116
        being executed.
 
117
    uid: User ID of the owner of the file.
 
118
    jail_dir: Absolute path of owner's jail directory.
 
119
    working_dir: Directory containing the script file relative to owner's
 
120
        jail.
 
121
    script_path: CGI script relative to the owner's jail.
 
122
    req: IVLE request object.
 
123
 
 
124
    The called CGI wrapper application shall be called using popen and receive
 
125
    the HTTP body on stdin. It shall receive the CGI environment variables to
 
126
    its environment.
 
127
    """
 
128
 
 
129
    # Support no-op trampoline runs.
 
130
    if interpreter is None:
 
131
        interpreter = '/bin/true'
 
132
        script_path = ''
 
133
        noop = True
 
134
    else:
 
135
        noop = False
 
136
 
 
137
    # Get the student program's directory and execute it from that context.
 
138
    (tramp_dir, _) = os.path.split(trampoline)
 
139
 
 
140
    # TODO: Don't create a file if the body length is known to be 0
 
141
    # Write the HTTP body to a temporary file so it can be passed as a *real*
 
142
    # file to popen.
 
143
    f = os.tmpfile()
 
144
    body = req.read() if not noop else None
 
145
    if body is not None:
 
146
        f.write(body)
 
147
        f.flush()
 
148
        f.seek(0)       # Rewind, for reading
 
149
 
 
150
    # Set up the environment
 
151
    # This automatically asks mod_python to load up the CGI variables into the
 
152
    # environment (which is a good first approximation)
 
153
    old_env = os.environ.copy()
 
154
    for k in os.environ.keys():
 
155
        del os.environ[k]
 
156
    for (k,v) in req.get_cgi_environ().items():
 
157
        os.environ[k] = v
 
158
    fixup_environ(req)
 
159
 
 
160
    # usage: tramp uid jail_dir working_dir script_path
 
161
    pid = subprocess.Popen(
 
162
        [trampoline, str(uid), jail_dir, working_dir, interpreter,
 
163
        script_path],
 
164
        stdin=f, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.STDOUT,
 
165
        cwd=tramp_dir)
 
166
 
 
167
    # Restore the environment
 
168
    for k in os.environ.keys():
 
169
        del os.environ[k]
 
170
    for (k,v) in old_env.items():
 
171
        os.environ[k] = v
 
172
 
 
173
    # We don't want any output! Bail out after the process terminates.
 
174
    if noop:
 
175
        pid.communicate()
 
176
        return
 
177
 
 
178
    # process_cgi_line: Reads a single line of CGI output and processes it.
 
179
    # Prints to req, and also does fancy HTML warnings if Content-Type
 
180
    # omitted.
 
181
    cgiflags = CGIFlags(gentle)
 
182
 
 
183
    # Read from the process's stdout into req
 
184
    data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
185
    while len(data) > 0:
 
186
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
187
        data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
188
 
 
189
    # If we haven't processed headers yet, now is a good time
 
190
    if not cgiflags.started_cgi_body:
 
191
        process_cgi_output(req, '\n', cgiflags)
 
192
 
 
193
    # If we wrote an HTML warning header, write the footer
 
194
    if cgiflags.wrote_html_warning:
 
195
        req.write("""</pre>
 
196
  </div>
 
197
</body>
 
198
</html>""")
 
199
 
 
200
def process_cgi_output(req, data, cgiflags):
 
201
    """Processes a chunk of CGI output. data is a string of arbitrary length;
 
202
    some arbitrary chunk of output written by the CGI script."""
 
203
    if cgiflags.started_cgi_body:
 
204
        if cgiflags.wrote_html_warning:
 
205
            # HTML escape text if wrote_html_warning
 
206
            req.write(cgi.escape(data))
 
207
        else:
 
208
            req.write(data)
 
209
    else:
 
210
        # Break data into lines of CGI header data. 
 
211
        linebuf = cgiflags.linebuf + data
 
212
        # First see if we can split all header data
 
213
        # We need to get the double CRLF- or LF-terminated headers, whichever
 
214
        # is smaller, as either sequence may appear somewhere in the body.
 
215
        usplit = linebuf.split('\n\n', 1)
 
216
        wsplit = linebuf.split('\r\n\r\n', 1)
 
217
        split = len(usplit[0]) > len(wsplit[0]) and wsplit or usplit
 
218
        if len(split) == 1:
 
219
            # Haven't seen all headers yet. Buffer and come back later.
 
220
            cgiflags.linebuf = linebuf
 
221
            return
 
222
 
 
223
        headers = split[0]
 
224
        data = split[1]
 
225
        cgiflags.linebuf = ""
 
226
        cgiflags.started_cgi_body = True
 
227
        # Process all the header lines
 
228
        split = headers.split('\r\n', 1)
 
229
        if len(split) == 1:
 
230
            split = headers.split('\n', 1)
 
231
        while True:
 
232
            process_cgi_header_line(req, split[0], cgiflags)
 
233
            if len(split) == 1: break
 
234
            headers = split[1]
 
235
            if cgiflags.wrote_html_warning:
 
236
                # We're done with headers. Treat the rest as data.
 
237
                data = headers + '\n' + data
 
238
                break
 
239
            split = headers.split('\r\n', 1)
 
240
            if len(split) == 1:
 
241
                split = headers.split('\n', 1)
 
242
 
 
243
        # Is this an internal IVLE error condition?
 
244
        hs = cgiflags.headers
 
245
        if 'X-IVLE-Error-Type' in hs:
 
246
            t = hs['X-IVLE-Error-Type']
 
247
            if t == IVLEError.__name__:
 
248
                raise IVLEError(int(hs['X-IVLE-Error-Code']),
 
249
                                hs['X-IVLE-Error-Message'])
 
250
            else:
 
251
                try:
 
252
                    raise IVLEJailError(hs['X-IVLE-Error-Type'],
 
253
                                        hs['X-IVLE-Error-Message'],
 
254
                                        hs['X-IVLE-Error-Info'])
 
255
                except KeyError:
 
256
                    raise IVLEError(500, 'bad error headers written by CGI')
 
257
 
 
258
        # Check to make sure the required headers were written
 
259
        if cgiflags.wrote_html_warning or not cgiflags.gentle:
 
260
            # We already reported an error, that's enough
 
261
            pass
 
262
        elif "Content-Type" in cgiflags.headers:
 
263
            pass
 
264
        elif "Location" in cgiflags.headers:
 
265
            if ("Status" in cgiflags.headers and req.status >= 300
 
266
                and req.status < 400):
 
267
                pass
 
268
            else:
 
269
                message = """You did not write a valid status code for
 
270
the given location. To make a redirect, you may wish to try:</p>
 
271
<pre style="margin-left: 1em">Status: 302 Found
 
272
Location: &lt;redirect address&gt;</pre>"""
 
273
                write_html_warning(req, message)
 
274
                cgiflags.wrote_html_warning = True
 
275
        else:
 
276
            message = """You did not print a Content-Type header.
 
277
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
278
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
279
            write_html_warning(req, message)
 
280
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
281
 
 
282
        # Call myself to flush out the extra bit of data we read
 
283
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
284
 
 
285
def process_cgi_header_line(req, line, cgiflags):
 
286
    """Process a line of CGI header data. line is a string representing a
 
287
    complete line of text, stripped and without the newline.
 
288
    """
 
289
    try:
 
290
        name, value = line.split(':', 1)
 
291
    except ValueError:
 
292
        # No colon. The user did not write valid headers.
 
293
        # If we are being gentle, we want to help the user understand what
 
294
        # went wrong. Otherwise, just admit we screwed up.
 
295
        warning = "Warning"
 
296
        if not cgiflags.gentle:
 
297
            message = """An unexpected server error has occured."""
 
298
            warning = "Error"
 
299
        elif len(cgiflags.headers) == 0:
 
300
            # First line was not a header line. We can assume this is not
 
301
            # a CGI app.
 
302
            message = """You did not print a CGI header.
 
303
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
304
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
305
        else:
 
306
            # They printed some header at least, but there was an invalid
 
307
            # header.
 
308
            message = """You printed an invalid CGI header. You need to leave
 
309
a blank line after the headers, before writing the page contents."""
 
310
        write_html_warning(req, message, warning=warning)
 
311
        cgiflags.wrote_html_warning = True
 
312
        # Handle the rest of this line as normal data
 
313
        process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
314
        return
 
315
 
 
316
    # Read CGI headers
 
317
    value = value.strip()
 
318
    if name == "Content-Type":
 
319
        req.content_type = value
 
320
    elif name == "Location":
 
321
        req.location = value
 
322
    elif name == "Status":
 
323
        # Must be an integer, followed by a space, and then the status line
 
324
        # which we ignore (seems like Apache has no way to send a custom
 
325
        # status line).
 
326
        try:
 
327
            req.status = int(value.split(' ', 1)[0])
 
328
        except ValueError:
 
329
            if not cgiflags.gentle:
 
330
                # This isn't user code, so it should be good.
 
331
                # Get us out of here!
 
332
                raise
 
333
            message = """The "Status" CGI header was invalid. You need to
 
334
print a number followed by a message, such as "302 Found"."""
 
335
            write_html_warning(req, message)
 
336
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
337
            # Handle the rest of this line as normal data
 
338
            process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
339
    else:
 
340
        # Generic HTTP header
 
341
        # FIXME: Security risk letting users write arbitrary headers?
 
342
        req.headers_out.add(name, value)
 
343
    cgiflags.headers[name] = value # FIXME: Only the last header will end up here.
 
344
 
 
345
def write_html_warning(req, text, warning="Warning"):
 
346
    """Prints an HTML warning about invalid CGI interaction on the part of the
 
347
    user. text may contain HTML markup."""
 
348
    req.content_type = "text/html"
 
349
    req.write("""<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"
 
350
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
 
351
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
 
352
<head>
 
353
  <meta http-equiv="Content-Type"
 
354
    content="text/html; charset=utf-8" />
 
355
</head>
 
356
<body style="margin: 0; padding: 0; font-family: sans-serif;">
 
357
  <div style="background-color: #faa; border-bottom: 1px solid black;
 
358
    padding: 8px;">
 
359
    <p><strong>%s</strong>: %s
 
360
  </div>
 
361
  <div style="margin: 8px;">
 
362
    <pre>
 
363
""" % (warning, text))
 
364
 
 
365
location_cgi_python = os.path.join(ivle.conf.lib_path, "trampoline")
 
366
 
 
367
# Mapping of interpreter names (as given in conf/app/server.py) to
 
368
# interpreter functions.
 
369
 
 
370
interpreter_objects = {
 
371
    'cgi-python'
 
372
        : functools.partial(execute_cgi, "/usr/bin/python",
 
373
            location_cgi_python),
 
374
    'noop'
 
375
        : functools.partial(execute_cgi, None,
 
376
            location_cgi_python),
 
377
    # Should also have:
 
378
    # cgi-generic
 
379
    # python-server-page
 
380
}
 
381
 
 
382
def fixup_environ(req):
 
383
    """Assuming os.environ has been written with the CGI variables from
 
384
    apache, make a few changes for security and correctness.
 
385
 
 
386
    Does not modify req, only reads it.
 
387
    """
 
388
    env = os.environ
 
389
    # Comments here are on the heavy side, explained carefully for security
 
390
    # reasons. Please read carefully before making changes.
 
391
 
 
392
    # Remove DOCUMENT_ROOT and SCRIPT_FILENAME. Not part of CGI spec and
 
393
    # exposes unnecessary details about server.
 
394
    try:
 
395
        del env['DOCUMENT_ROOT']
 
396
    except: pass
 
397
    try:
 
398
        del env['SCRIPT_FILENAME']
 
399
    except: pass
 
400
 
 
401
    # Remove PATH. The PATH here is the path on the server machine; not useful
 
402
    # inside the jail. It may be a good idea to add another path, reflecting
 
403
    # the inside of the jail, but not done at this stage.
 
404
    try:
 
405
        del env['PATH']
 
406
    except: pass
 
407
 
 
408
    # Remove SCRIPT_FILENAME. Not part of CGI spec (see SCRIPT_NAME).
 
409
 
 
410
    # PATH_INFO is wrong because the script doesn't physically exist.
 
411
    # Apache makes it relative to the "serve" app. It should actually be made
 
412
    # relative to the student's script. intepretservice does that in the jail,
 
413
    # so here we just clear it.
 
414
    env['PATH_INFO'] = ''
 
415
    env['PATH_TRANSLATED'] = ''
 
416
 
 
417
    # CGI specifies that REMOTE_HOST SHOULD be set, and MAY just be set to
 
418
    # REMOTE_ADDR. Since Apache does not appear to set this, set it to
 
419
    # REMOTE_ADDR.
 
420
    if 'REMOTE_HOST' not in env and 'REMOTE_ADDR' in env:
 
421
        env['REMOTE_HOST'] = env['REMOTE_ADDR']
 
422
 
 
423
    # SCRIPT_NAME is the path to the script WITHOUT PATH_INFO.
 
424
    script_name = req.uri
 
425
    env['SCRIPT_NAME'] = script_name
 
426
 
 
427
    # SERVER_SOFTWARE is actually not Apache but IVLE, since we are
 
428
    # custom-making the CGI request.
 
429
    env['SERVER_SOFTWARE'] = "IVLE/" + str(ivle.conf.ivle_version)
 
430
 
 
431
    # Additional environment variables
 
432
    username = studpath.url_to_jailpaths(req.path)[0]
 
433
    env['HOME'] = os.path.join('/home', username)