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Viewing changes to ivle/interpret.py

  • Committer: William Grant
  • Date: 2010-02-23 08:48:09 UTC
  • mfrom: (1673 trunk)
  • mto: This revision was merged to the branch mainline in revision 1674.
  • Revision ID: grantw@unimelb.edu.au-20100223084809-du6dvsxrjhw15ytr
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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
import ivle
 
25
from ivle import studpath
 
26
from ivle.util import IVLEError, IVLEJailError, split_path
 
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, uid, jail_dir, working_dir, script_path,
 
92
                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
    trampoline = os.path.join(req.config['paths']['lib'], 'trampoline')
 
109
 
 
110
    # Support no-op trampoline runs.
 
111
    if interpreter is None:
 
112
        interpreter = '/bin/true'
 
113
        script_path = ''
 
114
        noop = True
 
115
    else:
 
116
        noop = False
 
117
 
 
118
    # Get the student program's directory and execute it from that context.
 
119
    (tramp_dir, _) = os.path.split(trampoline)
 
120
 
 
121
    # TODO: Don't create a file if the body length is known to be 0
 
122
    # Write the HTTP body to a temporary file so it can be passed as a *real*
 
123
    # file to popen.
 
124
    f = os.tmpfile()
 
125
    body = req.read() if not noop else None
 
126
    if body is not None:
 
127
        f.write(body)
 
128
        f.flush()
 
129
        f.seek(0)       # Rewind, for reading
 
130
 
 
131
    # Set up the environment
 
132
    # This automatically asks mod_python to load up the CGI variables into the
 
133
    # environment (which is a good first approximation)
 
134
    old_env = os.environ.copy()
 
135
    for k in os.environ.keys():
 
136
        del os.environ[k]
 
137
    for (k,v) in req.get_cgi_environ().items():
 
138
        os.environ[k] = v
 
139
    fixup_environ(req, script_path)
 
140
 
 
141
    # usage: tramp uid jail_dir working_dir script_path
 
142
    cmd_line = [trampoline, str(uid), req.config['paths']['jails']['mounts'],
 
143
         req.config['paths']['jails']['src'],
 
144
         req.config['paths']['jails']['template'],
 
145
         jail_dir, working_dir, interpreter, script_path]
 
146
    # Popen doesn't like unicode strings. It hateses them.
 
147
    cmd_line = [(s.encode('utf-8') if isinstance(s, unicode) else s)
 
148
                for s in cmd_line]
 
149
    pid = subprocess.Popen(cmd_line,
 
150
        stdin=f, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.STDOUT,
 
151
        cwd=tramp_dir)
 
152
 
 
153
    # Restore the environment
 
154
    for k in os.environ.keys():
 
155
        del os.environ[k]
 
156
    for (k,v) in old_env.items():
 
157
        os.environ[k] = v
 
158
 
 
159
    # We don't want any output! Bail out after the process terminates.
 
160
    if noop:
 
161
        pid.communicate()
 
162
        return
 
163
 
 
164
    # process_cgi_line: Reads a single line of CGI output and processes it.
 
165
    # Prints to req, and also does fancy HTML warnings if Content-Type
 
166
    # omitted.
 
167
    cgiflags = CGIFlags(gentle)
 
168
 
 
169
    # Read from the process's stdout into req
 
170
    data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
171
    while len(data) > 0:
 
172
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
173
        data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
174
 
 
175
    # If we haven't processed headers yet, now is a good time
 
176
    if not cgiflags.started_cgi_body:
 
177
        process_cgi_output(req, '\n', cgiflags)
 
178
 
 
179
    # If we wrote an HTML warning header, write the footer
 
180
    if cgiflags.wrote_html_warning:
 
181
        req.write("""</pre>
 
182
  </div>
 
183
</body>
 
184
</html>""")
 
185
 
 
186
def process_cgi_output(req, data, cgiflags):
 
187
    """Processes a chunk of CGI output. data is a string of arbitrary length;
 
188
    some arbitrary chunk of output written by the CGI script."""
 
189
    if cgiflags.started_cgi_body:
 
190
        if cgiflags.wrote_html_warning:
 
191
            # HTML escape text if wrote_html_warning
 
192
            req.write(cgi.escape(data))
 
193
        else:
 
194
            req.write(data)
 
195
    else:
 
196
        # Break data into lines of CGI header data. 
 
197
        linebuf = cgiflags.linebuf + data
 
198
        # First see if we can split all header data
 
199
        # We need to get the double CRLF- or LF-terminated headers, whichever
 
200
        # is smaller, as either sequence may appear somewhere in the body.
 
201
        usplit = linebuf.split('\n\n', 1)
 
202
        wsplit = linebuf.split('\r\n\r\n', 1)
 
203
        split = len(usplit[0]) > len(wsplit[0]) and wsplit or usplit
 
204
        if len(split) == 1:
 
205
            # Haven't seen all headers yet. Buffer and come back later.
 
206
            cgiflags.linebuf = linebuf
 
207
            return
 
208
 
 
209
        headers = split[0]
 
210
        data = split[1]
 
211
        cgiflags.linebuf = ""
 
212
        cgiflags.started_cgi_body = True
 
213
        # Process all the header lines
 
214
        split = headers.split('\r\n', 1)
 
215
        if len(split) == 1:
 
216
            split = headers.split('\n', 1)
 
217
        while True:
 
218
            process_cgi_header_line(req, split[0], cgiflags)
 
219
            if len(split) == 1: break
 
220
            headers = split[1]
 
221
            if cgiflags.wrote_html_warning:
 
222
                # We're done with headers. Treat the rest as data.
 
223
                data = headers + '\n' + data
 
224
                break
 
225
            split = headers.split('\r\n', 1)
 
226
            if len(split) == 1:
 
227
                split = headers.split('\n', 1)
 
228
 
 
229
        # Is this an internal IVLE error condition?
 
230
        hs = cgiflags.headers
 
231
        if 'X-IVLE-Error-Type' in hs:
 
232
            t = hs['X-IVLE-Error-Type']
 
233
            if t == IVLEError.__name__:
 
234
                raise IVLEError(int(hs['X-IVLE-Error-Code']),
 
235
                                hs['X-IVLE-Error-Message'])
 
236
            else:
 
237
                try:
 
238
                    raise IVLEJailError(hs['X-IVLE-Error-Type'],
 
239
                                        hs['X-IVLE-Error-Message'],
 
240
                                        hs['X-IVLE-Error-Info'])
 
241
                except KeyError:
 
242
                    raise IVLEError(500, 'bad error headers written by CGI')
 
243
 
 
244
        # Check to make sure the required headers were written
 
245
        if cgiflags.wrote_html_warning or not cgiflags.gentle:
 
246
            # We already reported an error, that's enough
 
247
            pass
 
248
        elif "Content-Type" in cgiflags.headers:
 
249
            pass
 
250
        elif "Location" in cgiflags.headers:
 
251
            if ("Status" in cgiflags.headers and req.status >= 300
 
252
                and req.status < 400):
 
253
                pass
 
254
            else:
 
255
                message = """You did not write a valid status code for
 
256
the given location. To make a redirect, you may wish to try:</p>
 
257
<pre style="margin-left: 1em">Status: 302 Found
 
258
Location: &lt;redirect address&gt;</pre>"""
 
259
                write_html_warning(req, message)
 
260
                cgiflags.wrote_html_warning = True
 
261
        else:
 
262
            message = """You did not print a Content-Type header.
 
263
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
264
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
265
            write_html_warning(req, message)
 
266
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
267
 
 
268
        # Call myself to flush out the extra bit of data we read
 
269
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
270
 
 
271
def process_cgi_header_line(req, line, cgiflags):
 
272
    """Process a line of CGI header data. line is a string representing a
 
273
    complete line of text, stripped and without the newline.
 
274
    """
 
275
    try:
 
276
        name, value = line.split(':', 1)
 
277
    except ValueError:
 
278
        # No colon. The user did not write valid headers.
 
279
        # If we are being gentle, we want to help the user understand what
 
280
        # went wrong. Otherwise, just admit we screwed up.
 
281
        warning = "Warning"
 
282
        if not cgiflags.gentle:
 
283
            message = """An unexpected server error has occured."""
 
284
            warning = "Error"
 
285
        elif len(cgiflags.headers) == 0:
 
286
            # First line was not a header line. We can assume this is not
 
287
            # a CGI app.
 
288
            message = """You did not print a CGI header.
 
289
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
290
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
291
        else:
 
292
            # They printed some header at least, but there was an invalid
 
293
            # header.
 
294
            message = """You printed an invalid CGI header. You need to leave
 
295
a blank line after the headers, before writing the page contents."""
 
296
        write_html_warning(req, message, warning=warning)
 
297
        cgiflags.wrote_html_warning = True
 
298
        # Handle the rest of this line as normal data
 
299
        process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
300
        return
 
301
 
 
302
    # Read CGI headers
 
303
    value = value.strip()
 
304
    if name == "Content-Type":
 
305
        req.content_type = value
 
306
    elif name == "Location":
 
307
        req.location = value
 
308
    elif name == "Status":
 
309
        # Must be an integer, followed by a space, and then the status line
 
310
        # which we ignore (seems like Apache has no way to send a custom
 
311
        # status line).
 
312
        try:
 
313
            req.status = int(value.split(' ', 1)[0])
 
314
        except ValueError:
 
315
            if not cgiflags.gentle:
 
316
                # This isn't user code, so it should be good.
 
317
                # Get us out of here!
 
318
                raise
 
319
            message = """The "Status" CGI header was invalid. You need to
 
320
print a number followed by a message, such as "302 Found"."""
 
321
            write_html_warning(req, message)
 
322
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
323
            # Handle the rest of this line as normal data
 
324
            process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
325
    else:
 
326
        # Generic HTTP header
 
327
        # FIXME: Security risk letting users write arbitrary headers?
 
328
        req.headers_out.add(name, value)
 
329
    cgiflags.headers[name] = value # FIXME: Only the last header will end up here.
 
330
 
 
331
def write_html_warning(req, text, warning="Warning"):
 
332
    """Prints an HTML warning about invalid CGI interaction on the part of the
 
333
    user. text may contain HTML markup."""
 
334
    req.content_type = "text/html"
 
335
    req.write("""<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"
 
336
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
 
337
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
 
338
<head>
 
339
  <meta http-equiv="Content-Type"
 
340
    content="text/html; charset=utf-8" />
 
341
</head>
 
342
<body style="margin: 0; padding: 0; font-family: sans-serif;">
 
343
  <div style="background-color: #faa; border-bottom: 1px solid black;
 
344
    padding: 8px;">
 
345
    <p><strong>%s</strong>: %s
 
346
  </div>
 
347
  <div style="margin: 8px;">
 
348
    <pre>
 
349
""" % (warning, text))
 
350
 
 
351
# Mapping of interpreter names (as given in conf/app/server.py) to
 
352
# interpreter functions.
 
353
 
 
354
interpreter_objects = {
 
355
    'cgi-python'
 
356
        : functools.partial(execute_cgi, "/usr/bin/python"),
 
357
    'noop'
 
358
        : functools.partial(execute_cgi, None),
 
359
    # Should also have:
 
360
    # cgi-generic
 
361
    # python-server-page
 
362
}
 
363
 
 
364
def fixup_environ(req, script_path):
 
365
    """Assuming os.environ has been written with the CGI variables from
 
366
    apache, make a few changes for security and correctness.
 
367
 
 
368
    Does not modify req, only reads it.
 
369
    """
 
370
    env = os.environ
 
371
    # Comments here are on the heavy side, explained carefully for security
 
372
    # reasons. Please read carefully before making changes.
 
373
 
 
374
    # Remove DOCUMENT_ROOT and SCRIPT_FILENAME. Not part of CGI spec and
 
375
    # exposes unnecessary details about server.
 
376
    try:
 
377
        del env['DOCUMENT_ROOT']
 
378
    except: pass
 
379
    try:
 
380
        del env['SCRIPT_FILENAME']
 
381
    except: pass
 
382
 
 
383
    # Remove PATH. The PATH here is the path on the server machine; not useful
 
384
    # inside the jail. It may be a good idea to add another path, reflecting
 
385
    # the inside of the jail, but not done at this stage.
 
386
    try:
 
387
        del env['PATH']
 
388
    except: pass
 
389
 
 
390
    # CGI specifies that REMOTE_HOST SHOULD be set, and MAY just be set to
 
391
    # REMOTE_ADDR. Since Apache does not appear to set this, set it to
 
392
    # REMOTE_ADDR.
 
393
    if 'REMOTE_HOST' not in env and 'REMOTE_ADDR' in env:
 
394
        env['REMOTE_HOST'] = env['REMOTE_ADDR']
 
395
 
 
396
    env['PATH_INFO'] = ''
 
397
    del env['PATH_TRANSLATED']
 
398
 
 
399
    normuri = os.path.normpath(req.uri)
 
400
    env['SCRIPT_NAME'] = normuri
 
401
 
 
402
    # SCRIPT_NAME is the path to the script WITHOUT PATH_INFO.
 
403
    # We don't care about these if the script is null (ie. noop).
 
404
    # XXX: We check for /home because we don't want to interfere with
 
405
    # CGIRequest, which fileservice still uses.
 
406
    if script_path and script_path.startswith('/home'):
 
407
        normscript = os.path.normpath(script_path)
 
408
 
 
409
        uri_into_jail = studpath.to_home_path(os.path.normpath(req.path))
 
410
 
 
411
        # PATH_INFO is wrong because the script doesn't physically exist.
 
412
        env['PATH_INFO'] = uri_into_jail[len(normscript):]
 
413
        if len(env['PATH_INFO']) > 0:
 
414
            env['SCRIPT_NAME'] = normuri[:-len(env['PATH_INFO'])]
 
415
 
 
416
    # SERVER_SOFTWARE is actually not Apache but IVLE, since we are
 
417
    # custom-making the CGI request.
 
418
    env['SERVER_SOFTWARE'] = "IVLE/" + ivle.__version__
 
419
 
 
420
    # Additional environment variables
 
421
    username = split_path(req.path)[0]
 
422
    env['HOME'] = os.path.join('/home', username)
 
423
 
 
424
class ExecutionError(Exception):
 
425
    pass
 
426
 
 
427
def execute_raw(config, user, jail_dir, working_dir, binary, args):
 
428
    '''Execute a binary in a user's jail, returning the raw output.
 
429
 
 
430
    The binary is executed in the given working directory with the given
 
431
    args. A tuple of (stdout, stderr) is returned.
 
432
    '''
 
433
 
 
434
    tramp = os.path.join(config['paths']['lib'], 'trampoline')
 
435
    tramp_dir = os.path.split(tramp)[0]
 
436
 
 
437
    # Fire up trampoline. Vroom, vroom.
 
438
    cmd_line = [tramp, str(user.unixid), config['paths']['jails']['mounts'],
 
439
         config['paths']['jails']['src'],
 
440
         config['paths']['jails']['template'],
 
441
         jail_dir, working_dir, binary] + args
 
442
    # Popen doesn't like unicode strings. It hateses them.
 
443
    cmd_line = [(s.encode('utf-8') if isinstance(s, unicode) else s)
 
444
                for s in cmd_line]
 
445
    proc = subprocess.Popen(cmd_line,
 
446
        stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE,
 
447
        stderr=subprocess.PIPE, cwd=tramp_dir, close_fds=True)
 
448
 
 
449
    (stdout, stderr) = proc.communicate()
 
450
    exitcode = proc.returncode
 
451
 
 
452
    if exitcode != 0:
 
453
        raise ExecutionError('subprocess ended with code %d, stderr %s' %
 
454
                             (exitcode, proc.stderr.read()))
 
455
    return (stdout, stderr)