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Viewing changes to ivle/interpret.py

  • Committer: William Grant
  • Date: 2009-04-28 05:06:00 UTC
  • Revision ID: grantw@unimelb.edu.au-20090428050600-hogd9d6wo7ksyqy8
ivle.database.get_store() now takes a configuration object.

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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.util import IVLEError, IVLEJailError
 
26
import ivle.conf
 
27
 
 
28
import functools
 
29
 
 
30
import os
 
31
import pwd
 
32
import subprocess
 
33
import cgi
 
34
 
 
35
# TODO: Make progressive output work
 
36
# Question: Will having a large buffer size stop progressive output from
 
37
# working on smaller output
 
38
 
 
39
CGI_BLOCK_SIZE = 65535
 
40
 
 
41
def interpret_file(req, owner, jail_dir, filename, interpreter, gentle=True):
 
42
    """Serves a file by interpreting it using one of IVLE's builtin
 
43
    interpreters. All interpreters are intended to run in the user's jail. The
 
44
    jail location is provided as an argument to the interpreter but it is up
 
45
    to the individual interpreters to create the jail.
 
46
 
 
47
    req: An IVLE request object.
 
48
    owner: The user who owns the file being served.
 
49
    jail_dir: Absolute path to the user's jail.
 
50
    filename: Absolute filename within the user's jail.
 
51
    interpreter: A function object to call.
 
52
    """
 
53
    # We can't test here whether or not the target file actually exists,
 
54
    # because the apache user may not have permission. Instead we have to
 
55
    # rely on the interpreter generating an error.
 
56
    if filename.startswith(os.sep):
 
57
        filename_abs = filename
 
58
        filename_rel = filename[1:]
 
59
    else:
 
60
        filename_abs = os.path.join(os.sep, filename)
 
61
        filename_rel = filename
 
62
 
 
63
    # (Note: files are executed by their owners, not the logged in user.
 
64
    # This ensures users are responsible for their own programs and also
 
65
    # allows them to be executed by the public).
 
66
 
 
67
    # Split up req.path again, this time with respect to the jail
 
68
    (working_dir, _) = os.path.split(filename_abs)
 
69
    # jail_dir is the absolute jail directory.
 
70
    # path is the filename relative to the user's jail.
 
71
    # working_dir is the directory containing the file relative to the user's
 
72
    # jail.
 
73
    # (Note that paths "relative" to the jail actually begin with a '/' as
 
74
    # they are absolute in the jailspace)
 
75
 
 
76
    return interpreter(owner.unixid, jail_dir, working_dir, filename_abs, req,
 
77
                       gentle)
 
78
 
 
79
class CGIFlags:
 
80
    """Stores flags regarding the state of reading CGI output.
 
81
       If this is to be gentle, detection of invalid headers will result in an
 
82
       HTML warning."""
 
83
    def __init__(self, begentle=True):
 
84
        self.gentle = begentle
 
85
        self.started_cgi_body = False
 
86
        self.got_cgi_headers = False
 
87
        self.wrote_html_warning = False
 
88
        self.linebuf = ""
 
89
        self.headers = {}       # Header names : values
 
90
 
 
91
def execute_cgi(interpreter, trampoline, uid, jail_dir, working_dir,
 
92
                script_path, req, gentle):
 
93
    """
 
94
    trampoline: Full path on the local system to the CGI wrapper program
 
95
        being executed.
 
96
    uid: User ID of the owner of the file.
 
97
    jail_dir: Absolute path of owner's jail directory.
 
98
    working_dir: Directory containing the script file relative to owner's
 
99
        jail.
 
100
    script_path: CGI script relative to the owner's jail.
 
101
    req: IVLE request object.
 
102
 
 
103
    The called CGI wrapper application shall be called using popen and receive
 
104
    the HTTP body on stdin. It shall receive the CGI environment variables to
 
105
    its environment.
 
106
    """
 
107
 
 
108
    # Support no-op trampoline runs.
 
109
    if interpreter is None:
 
110
        interpreter = '/bin/true'
 
111
        script_path = ''
 
112
        noop = True
 
113
    else:
 
114
        noop = False
 
115
 
 
116
    # Get the student program's directory and execute it from that context.
 
117
    (tramp_dir, _) = os.path.split(trampoline)
 
118
 
 
119
    # TODO: Don't create a file if the body length is known to be 0
 
120
    # Write the HTTP body to a temporary file so it can be passed as a *real*
 
121
    # file to popen.
 
122
    f = os.tmpfile()
 
123
    body = req.read() if not noop else None
 
124
    if body is not None:
 
125
        f.write(body)
 
126
        f.flush()
 
127
        f.seek(0)       # Rewind, for reading
 
128
 
 
129
    # Set up the environment
 
130
    # This automatically asks mod_python to load up the CGI variables into the
 
131
    # environment (which is a good first approximation)
 
132
    old_env = os.environ.copy()
 
133
    for k in os.environ.keys():
 
134
        del os.environ[k]
 
135
    for (k,v) in req.get_cgi_environ().items():
 
136
        os.environ[k] = v
 
137
    fixup_environ(req, script_path)
 
138
 
 
139
    # usage: tramp uid jail_dir working_dir script_path
 
140
    pid = subprocess.Popen(
 
141
        [trampoline, str(uid), ivle.conf.jail_base, ivle.conf.jail_src_base,
 
142
         ivle.conf.jail_system, jail_dir, working_dir, interpreter,
 
143
        script_path],
 
144
        stdin=f, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.STDOUT,
 
145
        cwd=tramp_dir)
 
146
 
 
147
    # Restore the environment
 
148
    for k in os.environ.keys():
 
149
        del os.environ[k]
 
150
    for (k,v) in old_env.items():
 
151
        os.environ[k] = v
 
152
 
 
153
    # We don't want any output! Bail out after the process terminates.
 
154
    if noop:
 
155
        pid.communicate()
 
156
        return
 
157
 
 
158
    # process_cgi_line: Reads a single line of CGI output and processes it.
 
159
    # Prints to req, and also does fancy HTML warnings if Content-Type
 
160
    # omitted.
 
161
    cgiflags = CGIFlags(gentle)
 
162
 
 
163
    # Read from the process's stdout into req
 
164
    data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
165
    while len(data) > 0:
 
166
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
167
        data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
168
 
 
169
    # If we haven't processed headers yet, now is a good time
 
170
    if not cgiflags.started_cgi_body:
 
171
        process_cgi_output(req, '\n', cgiflags)
 
172
 
 
173
    # If we wrote an HTML warning header, write the footer
 
174
    if cgiflags.wrote_html_warning:
 
175
        req.write("""</pre>
 
176
  </div>
 
177
</body>
 
178
</html>""")
 
179
 
 
180
def process_cgi_output(req, data, cgiflags):
 
181
    """Processes a chunk of CGI output. data is a string of arbitrary length;
 
182
    some arbitrary chunk of output written by the CGI script."""
 
183
    if cgiflags.started_cgi_body:
 
184
        if cgiflags.wrote_html_warning:
 
185
            # HTML escape text if wrote_html_warning
 
186
            req.write(cgi.escape(data))
 
187
        else:
 
188
            req.write(data)
 
189
    else:
 
190
        # Break data into lines of CGI header data. 
 
191
        linebuf = cgiflags.linebuf + data
 
192
        # First see if we can split all header data
 
193
        # We need to get the double CRLF- or LF-terminated headers, whichever
 
194
        # is smaller, as either sequence may appear somewhere in the body.
 
195
        usplit = linebuf.split('\n\n', 1)
 
196
        wsplit = linebuf.split('\r\n\r\n', 1)
 
197
        split = len(usplit[0]) > len(wsplit[0]) and wsplit or usplit
 
198
        if len(split) == 1:
 
199
            # Haven't seen all headers yet. Buffer and come back later.
 
200
            cgiflags.linebuf = linebuf
 
201
            return
 
202
 
 
203
        headers = split[0]
 
204
        data = split[1]
 
205
        cgiflags.linebuf = ""
 
206
        cgiflags.started_cgi_body = True
 
207
        # Process all the header lines
 
208
        split = headers.split('\r\n', 1)
 
209
        if len(split) == 1:
 
210
            split = headers.split('\n', 1)
 
211
        while True:
 
212
            process_cgi_header_line(req, split[0], cgiflags)
 
213
            if len(split) == 1: break
 
214
            headers = split[1]
 
215
            if cgiflags.wrote_html_warning:
 
216
                # We're done with headers. Treat the rest as data.
 
217
                data = headers + '\n' + data
 
218
                break
 
219
            split = headers.split('\r\n', 1)
 
220
            if len(split) == 1:
 
221
                split = headers.split('\n', 1)
 
222
 
 
223
        # Is this an internal IVLE error condition?
 
224
        hs = cgiflags.headers
 
225
        if 'X-IVLE-Error-Type' in hs:
 
226
            t = hs['X-IVLE-Error-Type']
 
227
            if t == IVLEError.__name__:
 
228
                raise IVLEError(int(hs['X-IVLE-Error-Code']),
 
229
                                hs['X-IVLE-Error-Message'])
 
230
            else:
 
231
                try:
 
232
                    raise IVLEJailError(hs['X-IVLE-Error-Type'],
 
233
                                        hs['X-IVLE-Error-Message'],
 
234
                                        hs['X-IVLE-Error-Info'])
 
235
                except KeyError:
 
236
                    raise IVLEError(500, 'bad error headers written by CGI')
 
237
 
 
238
        # Check to make sure the required headers were written
 
239
        if cgiflags.wrote_html_warning or not cgiflags.gentle:
 
240
            # We already reported an error, that's enough
 
241
            pass
 
242
        elif "Content-Type" in cgiflags.headers:
 
243
            pass
 
244
        elif "Location" in cgiflags.headers:
 
245
            if ("Status" in cgiflags.headers and req.status >= 300
 
246
                and req.status < 400):
 
247
                pass
 
248
            else:
 
249
                message = """You did not write a valid status code for
 
250
the given location. To make a redirect, you may wish to try:</p>
 
251
<pre style="margin-left: 1em">Status: 302 Found
 
252
Location: &lt;redirect address&gt;</pre>"""
 
253
                write_html_warning(req, message)
 
254
                cgiflags.wrote_html_warning = True
 
255
        else:
 
256
            message = """You did not print a Content-Type header.
 
257
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
258
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
259
            write_html_warning(req, message)
 
260
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
261
 
 
262
        # Call myself to flush out the extra bit of data we read
 
263
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
264
 
 
265
def process_cgi_header_line(req, line, cgiflags):
 
266
    """Process a line of CGI header data. line is a string representing a
 
267
    complete line of text, stripped and without the newline.
 
268
    """
 
269
    try:
 
270
        name, value = line.split(':', 1)
 
271
    except ValueError:
 
272
        # No colon. The user did not write valid headers.
 
273
        # If we are being gentle, we want to help the user understand what
 
274
        # went wrong. Otherwise, just admit we screwed up.
 
275
        warning = "Warning"
 
276
        if not cgiflags.gentle:
 
277
            message = """An unexpected server error has occured."""
 
278
            warning = "Error"
 
279
        elif len(cgiflags.headers) == 0:
 
280
            # First line was not a header line. We can assume this is not
 
281
            # a CGI app.
 
282
            message = """You did not print a CGI header.
 
283
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
284
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
285
        else:
 
286
            # They printed some header at least, but there was an invalid
 
287
            # header.
 
288
            message = """You printed an invalid CGI header. You need to leave
 
289
a blank line after the headers, before writing the page contents."""
 
290
        write_html_warning(req, message, warning=warning)
 
291
        cgiflags.wrote_html_warning = True
 
292
        # Handle the rest of this line as normal data
 
293
        process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
294
        return
 
295
 
 
296
    # Read CGI headers
 
297
    value = value.strip()
 
298
    if name == "Content-Type":
 
299
        req.content_type = value
 
300
    elif name == "Location":
 
301
        req.location = value
 
302
    elif name == "Status":
 
303
        # Must be an integer, followed by a space, and then the status line
 
304
        # which we ignore (seems like Apache has no way to send a custom
 
305
        # status line).
 
306
        try:
 
307
            req.status = int(value.split(' ', 1)[0])
 
308
        except ValueError:
 
309
            if not cgiflags.gentle:
 
310
                # This isn't user code, so it should be good.
 
311
                # Get us out of here!
 
312
                raise
 
313
            message = """The "Status" CGI header was invalid. You need to
 
314
print a number followed by a message, such as "302 Found"."""
 
315
            write_html_warning(req, message)
 
316
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
317
            # Handle the rest of this line as normal data
 
318
            process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
319
    else:
 
320
        # Generic HTTP header
 
321
        # FIXME: Security risk letting users write arbitrary headers?
 
322
        req.headers_out.add(name, value)
 
323
    cgiflags.headers[name] = value # FIXME: Only the last header will end up here.
 
324
 
 
325
def write_html_warning(req, text, warning="Warning"):
 
326
    """Prints an HTML warning about invalid CGI interaction on the part of the
 
327
    user. text may contain HTML markup."""
 
328
    req.content_type = "text/html"
 
329
    req.write("""<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"
 
330
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
 
331
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
 
332
<head>
 
333
  <meta http-equiv="Content-Type"
 
334
    content="text/html; charset=utf-8" />
 
335
</head>
 
336
<body style="margin: 0; padding: 0; font-family: sans-serif;">
 
337
  <div style="background-color: #faa; border-bottom: 1px solid black;
 
338
    padding: 8px;">
 
339
    <p><strong>%s</strong>: %s
 
340
  </div>
 
341
  <div style="margin: 8px;">
 
342
    <pre>
 
343
""" % (warning, text))
 
344
 
 
345
location_cgi_python = os.path.join(ivle.conf.lib_path, "trampoline")
 
346
 
 
347
# Mapping of interpreter names (as given in conf/app/server.py) to
 
348
# interpreter functions.
 
349
 
 
350
interpreter_objects = {
 
351
    'cgi-python'
 
352
        : functools.partial(execute_cgi, "/usr/bin/python",
 
353
            location_cgi_python),
 
354
    'noop'
 
355
        : functools.partial(execute_cgi, None,
 
356
            location_cgi_python),
 
357
    # Should also have:
 
358
    # cgi-generic
 
359
    # python-server-page
 
360
}
 
361
 
 
362
def fixup_environ(req, script_path):
 
363
    """Assuming os.environ has been written with the CGI variables from
 
364
    apache, make a few changes for security and correctness.
 
365
 
 
366
    Does not modify req, only reads it.
 
367
    """
 
368
    env = os.environ
 
369
    # Comments here are on the heavy side, explained carefully for security
 
370
    # reasons. Please read carefully before making changes.
 
371
 
 
372
    # Remove DOCUMENT_ROOT and SCRIPT_FILENAME. Not part of CGI spec and
 
373
    # exposes unnecessary details about server.
 
374
    try:
 
375
        del env['DOCUMENT_ROOT']
 
376
    except: pass
 
377
    try:
 
378
        del env['SCRIPT_FILENAME']
 
379
    except: pass
 
380
 
 
381
    # Remove PATH. The PATH here is the path on the server machine; not useful
 
382
    # inside the jail. It may be a good idea to add another path, reflecting
 
383
    # the inside of the jail, but not done at this stage.
 
384
    try:
 
385
        del env['PATH']
 
386
    except: pass
 
387
 
 
388
    # CGI specifies that REMOTE_HOST SHOULD be set, and MAY just be set to
 
389
    # REMOTE_ADDR. Since Apache does not appear to set this, set it to
 
390
    # REMOTE_ADDR.
 
391
    if 'REMOTE_HOST' not in env and 'REMOTE_ADDR' in env:
 
392
        env['REMOTE_HOST'] = env['REMOTE_ADDR']
 
393
 
 
394
    env['PATH_INFO'] = ''
 
395
    del env['PATH_TRANSLATED']
 
396
 
 
397
    normuri = os.path.normpath(req.uri)
 
398
    env['SCRIPT_NAME'] = normuri
 
399
 
 
400
    # SCRIPT_NAME is the path to the script WITHOUT PATH_INFO.
 
401
    # We don't care about these if the script is null (ie. noop).
 
402
    # XXX: We check for /home because we don't want to interfere with
 
403
    # CGIRequest, which fileservice still uses.
 
404
    if script_path and script_path.startswith('/home'):
 
405
        normscript = os.path.normpath(script_path)
 
406
 
 
407
        uri_into_jail = studpath.url_to_jailpaths(os.path.normpath(req.path))[2]
 
408
 
 
409
        # PATH_INFO is wrong because the script doesn't physically exist.
 
410
        env['PATH_INFO'] = uri_into_jail[len(normscript):]
 
411
        if len(env['PATH_INFO']) > 0:
 
412
            env['SCRIPT_NAME'] = normuri[:-len(env['PATH_INFO'])]
 
413
 
 
414
    # SERVER_SOFTWARE is actually not Apache but IVLE, since we are
 
415
    # custom-making the CGI request.
 
416
    env['SERVER_SOFTWARE'] = "IVLE/" + str(ivle.conf.ivle_version)
 
417
 
 
418
    # Additional environment variables
 
419
    username = studpath.url_to_jailpaths(req.path)[0]
 
420
    env['HOME'] = os.path.join('/home', username)
 
421
 
 
422
class ExecutionError(Exception):
 
423
    pass
 
424
 
 
425
def execute_raw(user, jail_dir, working_dir, binary, args):
 
426
    '''Execute a binary in a user's jail, returning the raw output.
 
427
 
 
428
    The binary is executed in the given working directory with the given
 
429
    args. A tuple of (stdout, stderr) is returned.
 
430
    '''
 
431
 
 
432
    tramp = location_cgi_python
 
433
    tramp_dir = os.path.split(location_cgi_python)[0]
 
434
 
 
435
    # Fire up trampoline. Vroom, vroom.
 
436
    proc = subprocess.Popen(
 
437
        [tramp, str(user.unixid), ivle.conf.jail_base,
 
438
         ivle.conf.jail_src_base, ivle.conf.jail_system, jail_dir,
 
439
         working_dir, binary] + args,
 
440
        stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE,
 
441
        stderr=subprocess.PIPE, cwd=tramp_dir, close_fds=True)
 
442
 
 
443
    (stdout, stderr) = proc.communicate()
 
444
    exitcode = proc.returncode
 
445
 
 
446
    if exitcode != 0:
 
447
        raise ExecutionError('subprocess ended with code %d, stderr %s' %
 
448
                             (exitcode, proc.stderr.read()))
 
449
    return (stdout, stderr)