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Viewing changes to lib/common/interpret.py

  • Committer: wagrant
  • Date: 2008-08-09 06:02:40 UTC
  • Revision ID: svn-v3-trunk0:2b9c9e99-6f39-0410-b283-7f802c844ae2:trunk:999
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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
from common import studpath
 
25
from common import db
 
26
from common.util import IVLEError, IVLEJailError
 
27
import conf
 
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
uids = {}
 
42
 
 
43
def get_uid(login):
 
44
    """Get the unix uid corresponding to the given login name.
 
45
       If it is not in the dictionary of uids, then consult the
 
46
       database and retrieve an update of the user table."""
 
47
    global uids
 
48
    if login in uids:
 
49
        return uids[login]
 
50
 
 
51
    conn = db.DB()
 
52
    res = conn.get_all('login', ['login', 'unixid'])
 
53
    def repack(flds):
 
54
        return (flds['login'], flds['unixid'])
 
55
    uids = dict(map(repack,res))
 
56
 
 
57
    return uids[login]
 
58
 
 
59
def interpret_file(req, owner, jail_dir, filename, interpreter, gentle=True):
 
60
    """Serves a file by interpreting it using one of IVLE's builtin
 
61
    interpreters. All interpreters are intended to run in the user's jail. The
 
62
    jail location is provided as an argument to the interpreter but it is up
 
63
    to the individual interpreters to create the jail.
 
64
 
 
65
    req: An IVLE request object.
 
66
    owner: Username of the user who owns the file being served.
 
67
    jail_dir: Absolute path to the user's jail.
 
68
    filename: Absolute filename within the user's jail.
 
69
    interpreter: A function object to call.
 
70
    """
 
71
    # We can't test here whether or not the target file actually exists,
 
72
    # because the apache user may not have permission. Instead we have to
 
73
    # rely on the interpreter generating an error.
 
74
    if filename.startswith(os.sep):
 
75
        filename_abs = filename
 
76
        filename_rel = filename[1:]
 
77
    else:
 
78
        filename_abs = os.path.join(os.sep, filename)
 
79
        filename_rel = filename
 
80
 
 
81
    # Get the UID of the owner of the file
 
82
    # (Note: files are executed by their owners, not the logged in user.
 
83
    # This ensures users are responsible for their own programs and also
 
84
    # allows them to be executed by the public).
 
85
    uid = get_uid(owner)
 
86
 
 
87
    # Split up req.path again, this time with respect to the jail
 
88
    (working_dir, _) = os.path.split(filename_abs)
 
89
    # jail_dir is the absolute jail directory.
 
90
    # path is the filename relative to the user's jail.
 
91
    # working_dir is the directory containing the file relative to the user's
 
92
    # jail.
 
93
    # (Note that paths "relative" to the jail actually begin with a '/' as
 
94
    # they are absolute in the jailspace)
 
95
 
 
96
    return interpreter(uid, jail_dir, working_dir, filename_abs, req,
 
97
                       gentle)
 
98
 
 
99
class CGIFlags:
 
100
    """Stores flags regarding the state of reading CGI output.
 
101
       If this is to be gentle, detection of invalid headers will result in an
 
102
       HTML warning."""
 
103
    def __init__(self, begentle=True):
 
104
        self.gentle = begentle
 
105
        self.started_cgi_body = False
 
106
        self.got_cgi_headers = False
 
107
        self.wrote_html_warning = False
 
108
        self.linebuf = ""
 
109
        self.headers = {}       # Header names : values
 
110
 
 
111
def execute_cgi(interpreter, trampoline, uid, jail_dir, working_dir,
 
112
                script_path, req, gentle):
 
113
    """
 
114
    trampoline: Full path on the local system to the CGI wrapper program
 
115
        being executed.
 
116
    uid: User ID of the owner of the file.
 
117
    jail_dir: Absolute path of owner's jail directory.
 
118
    working_dir: Directory containing the script file relative to owner's
 
119
        jail.
 
120
    script_path: CGI script relative to the owner's jail.
 
121
    req: IVLE request object.
 
122
 
 
123
    The called CGI wrapper application shall be called using popen and receive
 
124
    the HTTP body on stdin. It shall receive the CGI environment variables to
 
125
    its environment.
 
126
    """
 
127
 
 
128
    # Support no-op trampoline runs.
 
129
    if interpreter is None:
 
130
        interpreter = '/bin/true'
 
131
        script_path = ''
 
132
        noop = True
 
133
    else:
 
134
        noop = False
 
135
 
 
136
    # Get the student program's directory and execute it from that context.
 
137
    (tramp_dir, _) = os.path.split(trampoline)
 
138
 
 
139
    # TODO: Don't create a file if the body length is known to be 0
 
140
    # Write the HTTP body to a temporary file so it can be passed as a *real*
 
141
    # file to popen.
 
142
    f = os.tmpfile()
 
143
    body = req.read()
 
144
    if body is not None:
 
145
        f.write(body)
 
146
        f.flush()
 
147
        f.seek(0)       # Rewind, for reading
 
148
 
 
149
    # Set up the environment
 
150
    # This automatically asks mod_python to load up the CGI variables into the
 
151
    # environment (which is a good first approximation)
 
152
    old_env = os.environ.copy()
 
153
    for k in os.environ.keys():
 
154
        del os.environ[k]
 
155
    for (k,v) in req.get_cgi_environ().items():
 
156
        os.environ[k] = v
 
157
    fixup_environ(req)
 
158
 
 
159
    # usage: tramp uid jail_dir working_dir script_path
 
160
    pid = subprocess.Popen(
 
161
        [trampoline, str(uid), jail_dir, working_dir, interpreter,
 
162
        script_path],
 
163
        stdin=f, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.STDOUT,
 
164
        cwd=tramp_dir)
 
165
 
 
166
    # Restore the environment
 
167
    for k in os.environ.keys():
 
168
        del os.environ[k]
 
169
    for (k,v) in old_env.items():
 
170
        os.environ[k] = v
 
171
 
 
172
    # We don't want any output! Bail out after the process terminates.
 
173
    if noop:
 
174
        pid.communicate()
 
175
        return
 
176
 
 
177
    # process_cgi_line: Reads a single line of CGI output and processes it.
 
178
    # Prints to req, and also does fancy HTML warnings if Content-Type
 
179
    # omitted.
 
180
    cgiflags = CGIFlags(gentle)
 
181
 
 
182
    # Read from the process's stdout into req
 
183
    data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
184
    while len(data) > 0:
 
185
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
186
        data = pid.stdout.read(CGI_BLOCK_SIZE)
 
187
 
 
188
    # If we haven't processed headers yet, now is a good time
 
189
    if not cgiflags.started_cgi_body:
 
190
        process_cgi_output(req, '\n', cgiflags)
 
191
 
 
192
    # If we wrote an HTML warning header, write the footer
 
193
    if cgiflags.wrote_html_warning:
 
194
        req.write("""</pre>
 
195
  </div>
 
196
</body>
 
197
</html>""")
 
198
 
 
199
def process_cgi_output(req, data, cgiflags):
 
200
    """Processes a chunk of CGI output. data is a string of arbitrary length;
 
201
    some arbitrary chunk of output written by the CGI script."""
 
202
    if cgiflags.started_cgi_body:
 
203
        if cgiflags.wrote_html_warning:
 
204
            # HTML escape text if wrote_html_warning
 
205
            req.write(cgi.escape(data))
 
206
        else:
 
207
            req.write(data)
 
208
    else:
 
209
        # Break data into lines of CGI header data. 
 
210
        linebuf = cgiflags.linebuf + data
 
211
        # First see if we can split all header data
 
212
        # We need to get the double CRLF- or LF-terminated headers, whichever
 
213
        # is smaller, as either sequence may appear somewhere in the body.
 
214
        usplit = linebuf.split('\n\n', 1)
 
215
        wsplit = linebuf.split('\r\n\r\n', 1)
 
216
        split = len(usplit[0]) > len(wsplit[0]) and wsplit or usplit
 
217
        if len(split) == 1:
 
218
            # Haven't seen all headers yet. Buffer and come back later.
 
219
            cgiflags.linebuf = linebuf
 
220
            return
 
221
 
 
222
        headers = split[0]
 
223
        data = split[1]
 
224
        cgiflags.linebuf = ""
 
225
        cgiflags.started_cgi_body = True
 
226
        # Process all the header lines
 
227
        split = headers.split('\r\n', 1)
 
228
        if len(split) == 1:
 
229
            split = headers.split('\n', 1)
 
230
        while True:
 
231
            process_cgi_header_line(req, split[0], cgiflags)
 
232
            if len(split) == 1: break
 
233
            headers = split[1]
 
234
            if cgiflags.wrote_html_warning:
 
235
                # We're done with headers. Treat the rest as data.
 
236
                data = headers + '\n' + data
 
237
                break
 
238
            split = headers.split('\r\n', 1)
 
239
            if len(split) == 1:
 
240
                split = headers.split('\n', 1)
 
241
 
 
242
        # Is this an internal IVLE error condition?
 
243
        hs = cgiflags.headers
 
244
        if 'X-IVLE-Error-Type' in hs:
 
245
            t = hs['X-IVLE-Error-Type']
 
246
            if t == IVLEError.__name__:
 
247
                raise IVLEError(int(hs['X-IVLE-Error-Code']),
 
248
                                hs['X-IVLE-Error-Message'])
 
249
            else:
 
250
                try:
 
251
                    raise IVLEJailError(hs['X-IVLE-Error-Type'],
 
252
                                        hs['X-IVLE-Error-Message'],
 
253
                                        hs['X-IVLE-Error-Info'])
 
254
                except KeyError:
 
255
                    raise IVLEError(500, 'bad error headers written by CGI')
 
256
 
 
257
        # Check to make sure the required headers were written
 
258
        if cgiflags.wrote_html_warning or not cgiflags.gentle:
 
259
            # We already reported an error, that's enough
 
260
            pass
 
261
        elif "Content-Type" in cgiflags.headers:
 
262
            pass
 
263
        elif "Location" in cgiflags.headers:
 
264
            if ("Status" in cgiflags.headers and req.status >= 300
 
265
                and req.status < 400):
 
266
                pass
 
267
            else:
 
268
                message = """You did not write a valid status code for
 
269
the given location. To make a redirect, you may wish to try:</p>
 
270
<pre style="margin-left: 1em">Status: 302 Found
 
271
Location: &lt;redirect address&gt;</pre>"""
 
272
                write_html_warning(req, message)
 
273
                cgiflags.wrote_html_warning = True
 
274
        else:
 
275
            message = """You did not print a Content-Type header.
 
276
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
277
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
278
            write_html_warning(req, message)
 
279
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
280
 
 
281
        # Call myself to flush out the extra bit of data we read
 
282
        process_cgi_output(req, data, cgiflags)
 
283
 
 
284
def process_cgi_header_line(req, line, cgiflags):
 
285
    """Process a line of CGI header data. line is a string representing a
 
286
    complete line of text, stripped and without the newline.
 
287
    """
 
288
    try:
 
289
        name, value = line.split(':', 1)
 
290
    except ValueError:
 
291
        # No colon. The user did not write valid headers.
 
292
        # If we are being gentle, we want to help the user understand what
 
293
        # went wrong. Otherwise, just admit we screwed up.
 
294
        warning = "Warning"
 
295
        if not cgiflags.gentle:
 
296
            message = """An unexpected server error has occured."""
 
297
            warning = "Error"
 
298
        elif len(cgiflags.headers) == 0:
 
299
            # First line was not a header line. We can assume this is not
 
300
            # a CGI app.
 
301
            message = """You did not print a CGI header.
 
302
CGI requires that you print a "Content-Type". You may wish to try:</p>
 
303
<pre style="margin-left: 1em">Content-Type: text/html</pre>"""
 
304
        else:
 
305
            # They printed some header at least, but there was an invalid
 
306
            # header.
 
307
            message = """You printed an invalid CGI header. You need to leave
 
308
a blank line after the headers, before writing the page contents."""
 
309
        write_html_warning(req, message, warning=warning)
 
310
        cgiflags.wrote_html_warning = True
 
311
        # Handle the rest of this line as normal data
 
312
        process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
313
        return
 
314
 
 
315
    # Read CGI headers
 
316
    value = value.strip()
 
317
    if name == "Content-Type":
 
318
        req.content_type = value
 
319
    elif name == "Location":
 
320
        req.location = value
 
321
    elif name == "Status":
 
322
        # Must be an integer, followed by a space, and then the status line
 
323
        # which we ignore (seems like Apache has no way to send a custom
 
324
        # status line).
 
325
        try:
 
326
            req.status = int(value.split(' ', 1)[0])
 
327
        except ValueError:
 
328
            if not cgiflags.gentle:
 
329
                # This isn't user code, so it should be good.
 
330
                # Get us out of here!
 
331
                raise
 
332
            message = """The "Status" CGI header was invalid. You need to
 
333
print a number followed by a message, such as "302 Found"."""
 
334
            write_html_warning(req, message)
 
335
            cgiflags.wrote_html_warning = True
 
336
            # Handle the rest of this line as normal data
 
337
            process_cgi_output(req, line + '\n', cgiflags)
 
338
    else:
 
339
        # Generic HTTP header
 
340
        # FIXME: Security risk letting users write arbitrary headers?
 
341
        req.headers_out[name] = value
 
342
    cgiflags.headers[name] = value
 
343
 
 
344
def write_html_warning(req, text, warning="Warning"):
 
345
    """Prints an HTML warning about invalid CGI interaction on the part of the
 
346
    user. text may contain HTML markup."""
 
347
    req.content_type = "text/html"
 
348
    req.write("""<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"
 
349
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
 
350
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
 
351
<head>
 
352
  <meta http-equiv="Content-Type"
 
353
    content="text/html; charset=utf-8" />
 
354
</head>
 
355
<body style="margin: 0; padding: 0; font-family: sans-serif;">
 
356
  <div style="background-color: #faa; border-bottom: 1px solid black;
 
357
    padding: 8px;">
 
358
    <p><strong>%s</strong>: %s
 
359
  </div>
 
360
  <div style="margin: 8px;">
 
361
    <pre>
 
362
""" % (warning, text))
 
363
 
 
364
location_cgi_python = os.path.join(conf.ivle_install_dir,
 
365
    "bin/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.
 
413
    # TODO: At this stage, it is not possible to add a path after the script,
 
414
    # so PATH_INFO is always "".
 
415
    path_info = ""
 
416
    env['PATH_INFO'] = path_info
 
417
 
 
418
    # PATH_TRANSLATED currently points to a non-existant location within the
 
419
    # local web server directory. Instead make it represent a path within the
 
420
    # student jail.
 
421
    (username, _, path_translated) = studpath.url_to_jailpaths(req.path)
 
422
    if len(path_translated) == 0 or path_translated[0] != os.sep:
 
423
        path_translated = os.sep + path_translated
 
424
    env['PATH_TRANSLATED'] = path_translated
 
425
 
 
426
    # CGI specifies that REMOTE_HOST SHOULD be set, and MAY just be set to
 
427
    # REMOTE_ADDR. Since Apache does not appear to set this, set it to
 
428
    # REMOTE_ADDR.
 
429
    if 'REMOTE_HOST' not in env and 'REMOTE_ADDR' in env:
 
430
        env['REMOTE_HOST'] = env['REMOTE_ADDR']
 
431
 
 
432
    # SCRIPT_NAME is the path to the script WITHOUT PATH_INFO.
 
433
    script_name = req.uri
 
434
    if len(path_info) > 0:
 
435
        script_name = script_name[:-len(path_info)]
 
436
    env['SCRIPT_NAME'] = script_name
 
437
 
 
438
    # SERVER_SOFTWARE is actually not Apache but IVLE, since we are
 
439
    # custom-making the CGI request.
 
440
    env['SERVER_SOFTWARE'] = "IVLE/" + str(conf.ivle_version)
 
441
 
 
442
    # Additional environment variables
 
443
    env['HOME'] = os.path.join('/home', username)