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Viewing changes to ivle/interpret.py

  • Committer: mattgiuca
  • Date: 2008-07-15 07:19:34 UTC
  • Revision ID: svn-v3-trunk0:2b9c9e99-6f39-0410-b283-7f802c844ae2:trunk:875
Added "migrations" directory, which contains incremental database update
    scripts.
Updated users.sql, uniqueness key on offering table.
Added migration matching this update to the migrations directory. Mm handy!

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