box/box.c

   1 /*
   2  *      A Simple Sandbox for MO-Eval
   3  *
   4  *      (c) 2001--2008 Martin Mares <mj@ucw.cz>
   5  */
   6
   7 #define _LARGEFILE64_SOURCE
   8 #define _GNU_SOURCE
   9
  10 #include <errno.h>
  11 #include <stdio.h>
  12 #include <fcntl.h>
  13 #include <stdlib.h>
  14 #include <string.h>
  15 #include <stdarg.h>
  16 #include <unistd.h>
  17 #include <getopt.h>
  18 #include <time.h>
  19 #include <sys/wait.h>
  20 #include <sys/user.h>
  21 #include <sys/time.h>
  22 #include <sys/ptrace.h>
  23 #include <sys/signal.h>
  24 #include <sys/sysinfo.h>
  25 #include <sys/syscall.h>
  26 #include <sys/resource.h>
  27 #include <linux/ptrace.h>
  28
  29 #define NONRET __attribute__((noreturn))
  30 #define UNUSED __attribute__((unused))
  31 #define ARRAY_SIZE(a) (int)(sizeof(a)/sizeof(a[0]))
  32
  33 static int filter_syscalls;             /* 0=off, 1=liberal, 2=totalitarian */
  34 static int timeout;                     /* milliseconds */
  35 static int wall_timeout;
  36 static int extra_timeout;
  37 static int pass_environ;
  38 static int file_access;
  39 static int verbose;
  40 static int memory_limit;
  41 static char *redir_stdin, *redir_stdout, *redir_stderr;
  42 static char *set_cwd;
  43
  44 static pid_t box_pid;
  45 static int is_ptraced;
  46 static volatile int timer_tick;
  47 static struct timeval start_time;
  48 static int ticks_per_sec;
  49 static int exec_seen;
  50 static int partial_line;
  51
  52 static int mem_peak_kb;
  53 static int total_ms, wall_ms;
  54
  55 static void die(char *msg, ...) NONRET;
  56 static void sample_mem_peak(void);
  57
  58 /*** Meta-files ***/
  59
  60 static FILE *metafile;
  61
  62 static void
  63 meta_open(const char *name)
  64 {
  65   if (!strcmp(name, "-"))
  66     {
  67       metafile = stdout;
  68       return;
  69     }
  70   metafile = fopen(name, "w");
  71   if (!metafile)
  72     die("Failed to open metafile '%s'",name);
  73 }
  74
  75 static void
  76 meta_close(void)
  77 {
  78   if (metafile && metafile != stdout)
  79     fclose(metafile);
  80 }
  81
  82 static void __attribute__((format(printf,1,2)))
  83 meta_printf(const char *fmt, ...)
  84 {
  85   if (!metafile)
  86     return;
  87
  88   va_list args;
  89   va_start(args, fmt);
  90   vfprintf(metafile, fmt, args);
  91   va_end(args);
  92 }
  93
  94 static void
  95 final_stats(struct rusage *rus)
  96 {
  97   struct timeval total, now, wall;
  98   timeradd(&rus->ru_utime, &rus->ru_stime, &total);
  99   total_ms = total.tv_sec*1000 + total.tv_usec/1000;
 100   gettimeofday(&now, NULL);
 101   timersub(&now, &start_time, &wall);
 102   wall_ms = wall.tv_sec*1000 + wall.tv_usec/1000;
 103
 104   meta_printf("time:%d.%03d\n", total_ms/1000, total_ms%1000);
 105   meta_printf("time-wall:%d.%03d\n", wall_ms/1000, wall_ms%1000);
 106   meta_printf("mem:%llu\n", (unsigned long long) mem_peak_kb * 1024);
 107 }
 108
 109 /*** Messages and exits ***/
 110
 111 static void NONRET
 112 box_exit(int rc)
 113 {
 114   if (box_pid > 0)
 115     {
 116       sample_mem_peak();
 117       if (is_ptraced)
 118         ptrace(PTRACE_KILL, box_pid);
 119       kill(-box_pid, SIGKILL);
 120       kill(box_pid, SIGKILL);
 121       meta_printf("killed:1\n");
 122
 123       struct rusage rus;
 124       int p, stat;
 125       do
 126         p = wait4(box_pid, &stat, 0, &rus);
 127       while (p < 0 && errno == EINTR);
 128       if (p < 0)
 129         fprintf(stderr, "UGH: Lost track of the process (%m)\n");
 130       else
 131         final_stats(&rus);
 132     }
 133   meta_close();
 134   exit(rc);
 135 }
 136
 137 static void
 138 flush_line(void)
 139 {
 140   if (partial_line)
 141     fputc('\n', stderr);
 142   partial_line = 0;
 143 }
 144
 145 /* Report an error of the sandbox itself */
 146 static void NONRET __attribute__((format(printf,1,2)))
 147 die(char *msg, ...)
 148 {
 149   va_list args;
 150   va_start(args, msg);
 151   flush_line();
 152   char buf[1024];
 153   vsnprintf(buf, sizeof(buf), msg, args);
 154   meta_printf("status:XX\nmessage:%s\n", buf);
 155   fputs(buf, stderr);
 156   fputc('\n', stderr);
 157   box_exit(2);
 158 }
 159
 160 /* Report an error of the program inside the sandbox */
 161 static void NONRET __attribute__((format(printf,1,2)))
 162 err(char *msg, ...)
 163 {
 164   va_list args;
 165   va_start(args, msg);
 166   flush_line();
 167   if (msg[0] && msg[1] && msg[2] == ':' && msg[3] == ' ')
 168     {
 169       meta_printf("status:%c%c\n", msg[0], msg[1]);
 170       msg += 4;
 171     }
 172   char buf[1024];
 173   vsnprintf(buf, sizeof(buf), msg, args);
 174   meta_printf("message:%s\n", buf);
 175   fputs(buf, stderr);
 176   fputc('\n', stderr);
 177   box_exit(1);
 178 }
 179
 180 /* Write a message, but only if in verbose mode */
 181 static void __attribute__((format(printf,1,2)))
 182 msg(char *msg, ...)
 183 {
 184   va_list args;
 185   va_start(args, msg);
 186   if (verbose)
 187     {
 188       int len = strlen(msg);
 189       if (len > 0)
 190         partial_line = (msg[len-1] != '\n');
 191       vfprintf(stderr, msg, args);
 192       fflush(stderr);
 193     }
 194   va_end(args);
 195 }
 196
 197 static void *
 198 xmalloc(size_t size)
 199 {
 200   void *p = malloc(size);
 201   if (!p)
 202     die("Out of memory");
 203   return p;
 204 }
 205
 206 /*** Syscall rules ***/
 207
 208 static const char * const syscall_names[] = {
 209 #include "box/syscall-table.h"
 210 };
 211 #define NUM_SYSCALLS ARRAY_SIZE(syscall_names)
 212 #define NUM_ACTIONS (NUM_SYSCALLS+64)
 213
 214 enum action {
 215   A_DEFAULT,            // Use the default action
 216   A_NO,                 // Always forbid
 217   A_YES,                // Always permit
 218   A_FILENAME,           // Permit if arg1 is a known filename
 219   A_ACTION_MASK = 15,
 220   A_NO_RETVAL = 32,     // Does not return a value
 221   A_SAMPLE_MEM = 64,    // Sample memory usage before the syscall
 222   A_LIBERAL = 128,      // Valid only in liberal mode
 223   // Must fit in a unsigned char
 224 };
 225
 226 static unsigned char syscall_action[NUM_ACTIONS] = {
 227 #define S(x) [__NR_##x]
 228
 229     // Syscalls permitted for specific file names
 230     S(open) = A_FILENAME,
 231     S(creat) = A_FILENAME,
 232     S(unlink) = A_FILENAME,
 233     S(oldstat) = A_FILENAME,
 234     S(access) = A_FILENAME,
 235     S(oldlstat) = A_FILENAME,
 236     S(truncate) = A_FILENAME,
 237     S(stat) = A_FILENAME,
 238     S(lstat) = A_FILENAME,
 239     S(truncate64) = A_FILENAME,
 240     S(stat64) = A_FILENAME,
 241     S(lstat64) = A_FILENAME,
 242     S(readlink) = A_FILENAME,
 243
 244     // Syscalls permitted always
 245     S(exit) = A_YES | A_SAMPLE_MEM,
 246     S(read) = A_YES,
 247     S(write) = A_YES,
 248     S(close) = A_YES,
 249     S(lseek) = A_YES,
 250     S(getpid) = A_YES,
 251     S(getuid) = A_YES,
 252     S(oldfstat) = A_YES,
 253     S(dup) = A_YES,
 254     S(brk) = A_YES,
 255     S(getgid) = A_YES,
 256     S(geteuid) = A_YES,
 257     S(getegid) = A_YES,
 258     S(dup2) = A_YES,
 259     S(ftruncate) = A_YES,
 260     S(fstat) = A_YES,
 261     S(personality) = A_YES,
 262     S(_llseek) = A_YES,
 263     S(readv) = A_YES,
 264     S(writev) = A_YES,
 265     S(getresuid) = A_YES,
 266 #ifdef __NR_pread64
 267     S(pread64) = A_YES,
 268     S(pwrite64) = A_YES,
 269 #else
 270     S(pread) = A_YES,
 271     S(pwrite) = A_YES,
 272 #endif
 273     S(ftruncate64) = A_YES,
 274     S(fstat64) = A_YES,
 275     S(fcntl) = A_YES,
 276     S(fcntl64) = A_YES,
 277     S(mmap) = A_YES,
 278     S(mmap2) = A_YES,
 279     S(munmap) = A_YES,
 280     S(ioctl) = A_YES,
 281     S(uname) = A_YES,
 282     S(gettid) = A_YES,
 283     S(set_thread_area) = A_YES,
 284     S(get_thread_area) = A_YES,
 285     S(set_tid_address) = A_YES,
 286     S(exit_group) = A_YES | A_SAMPLE_MEM,
 287
 288     // Syscalls permitted only in liberal mode
 289     S(time) = A_YES | A_LIBERAL,
 290     S(alarm) = A_YES | A_LIBERAL,
 291     S(pause) = A_YES | A_LIBERAL,
 292     S(signal) = A_YES | A_LIBERAL,
 293     S(fchmod) = A_YES | A_LIBERAL,
 294     S(sigaction) = A_YES | A_LIBERAL,
 295     S(sgetmask) = A_YES | A_LIBERAL,
 296     S(ssetmask) = A_YES | A_LIBERAL,
 297     S(sigsuspend) = A_YES | A_LIBERAL,
 298     S(sigpending) = A_YES | A_LIBERAL,
 299     S(getrlimit) = A_YES | A_LIBERAL,
 300     S(getrusage) = A_YES | A_LIBERAL,
 301     S(ugetrlimit) = A_YES | A_LIBERAL,
 302     S(gettimeofday) = A_YES | A_LIBERAL,
 303     S(select) = A_YES | A_LIBERAL,
 304     S(readdir) = A_YES | A_LIBERAL,
 305     S(setitimer) = A_YES | A_LIBERAL,
 306     S(getitimer) = A_YES | A_LIBERAL,
 307     S(sigreturn) = A_YES | A_LIBERAL | A_NO_RETVAL,
 308     S(mprotect) = A_YES | A_LIBERAL,
 309     S(sigprocmask) = A_YES | A_LIBERAL,
 310     S(getdents) = A_YES | A_LIBERAL,
 311     S(getdents64) = A_YES | A_LIBERAL,
 312     S(_newselect) = A_YES | A_LIBERAL,
 313     S(fdatasync) = A_YES | A_LIBERAL,
 314     S(mremap) = A_YES | A_LIBERAL,
 315     S(poll) = A_YES | A_LIBERAL,
 316     S(getcwd) = A_YES | A_LIBERAL,
 317     S(nanosleep) = A_YES | A_LIBERAL,
 318     S(rt_sigreturn) = A_YES | A_LIBERAL | A_NO_RETVAL,
 319     S(rt_sigaction) = A_YES | A_LIBERAL,
 320     S(rt_sigprocmask) = A_YES | A_LIBERAL,
 321     S(rt_sigpending) = A_YES | A_LIBERAL,
 322     S(rt_sigtimedwait) = A_YES | A_LIBERAL,
 323     S(rt_sigqueueinfo) = A_YES | A_LIBERAL,
 324     S(rt_sigsuspend) = A_YES | A_LIBERAL,
 325     S(_sysctl) = A_YES | A_LIBERAL,
 326 #undef S
 327 };
 328
 329 static const char *
 330 syscall_name(unsigned int id, char *buf)
 331 {
 332   if (id < NUM_SYSCALLS && syscall_names[id])
 333     return syscall_names[id];
 334   else
 335     {
 336       sprintf(buf, "#%d", id);
 337       return buf;
 338     }
 339 }
 340
 341 static int
 342 syscall_by_name(char *name)
 343 {
 344   for (unsigned int i=0; i<NUM_SYSCALLS; i++)
 345     if (syscall_names[i] && !strcmp(syscall_names[i], name))
 346       return i;
 347   if (name[0] == '#')
 348     name++;
 349   if (!*name)
 350     return -1;
 351   char *ep;
 352   unsigned long l = strtoul(name, &ep, 0);
 353   if (*ep)
 354     return -1;
 355   if (l >= NUM_ACTIONS)
 356     return NUM_ACTIONS;
 357   return l;
 358 }
 359
 360 static int
 361 set_syscall_action(char *a)
 362 {
 363   char *sep = strchr(a, '=');
 364   enum action act = A_YES;
 365   if (sep)
 366     {
 367       *sep++ = 0;
 368       if (!strcmp(sep, "yes"))
 369         act = A_YES;
 370       else if (!strcmp(sep, "no"))
 371         act = A_NO;
 372       else if (!strcmp(sep, "file"))
 373         act = A_FILENAME;
 374       else
 375         return 0;
 376     }
 377
 378   int sys = syscall_by_name(a);
 379   if (sys < 0)
 380     die("Unknown syscall `%s'", a);
 381   if (sys >= NUM_ACTIONS)
 382     die("Syscall `%s' out of range", a);
 383   syscall_action[sys] = act;
 384   return 1;
 385 }
 386
 387 /*** Path rules ***/
 388
 389 struct path_rule {
 390   char *path;
 391   enum action action;
 392   struct path_rule *next;
 393 };
 394
 395 static struct path_rule default_path_rules[] = {
 396   { "/etc/", A_YES },
 397   { "/lib/", A_YES },
 398   { "/usr/lib/", A_YES },
 399   { "/opt/lib/", A_YES },
 400   { "/usr/share/zoneinfo/", A_YES },
 401   { "/usr/share/locale/", A_YES },
 402   { "/dev/null", A_YES },
 403   { "/dev/zero", A_YES },
 404   { "/proc/meminfo", A_YES },
 405   { "/proc/self/stat", A_YES },
 406   { "/proc/self/exe", A_YES },                  // Needed by FPC 2.0.x runtime
 407 };
 408
 409 static struct path_rule *user_path_rules;
 410 static struct path_rule **last_path_rule = &user_path_rules;
 411
 412 static int
 413 set_path_action(char *a)
 414 {
 415   char *sep = strchr(a, '=');
 416   enum action act = A_YES;
 417   if (sep)
 418     {
 419       *sep++ = 0;
 420       if (!strcmp(sep, "yes"))
 421         act = A_YES;
 422       else if (!strcmp(sep, "no"))
 423         act = A_NO;
 424       else
 425         return 0;
 426     }
 427
 428   struct path_rule *r = xmalloc(sizeof(*r) + strlen(a) + 1);
 429   r->path = (char *)(r+1);
 430   strcpy(r->path, a);
 431   r->action = act;
 432   r->next = NULL;
 433   *last_path_rule = r;
 434   last_path_rule = &r->next;
 435   return 1;
 436 }
 437
 438 static enum action
 439 match_path_rule(struct path_rule *r, char *path)
 440 {
 441   char *rr = r->path;
 442   while (*rr)
 443     if (*rr++ != *path++)
 444       {
 445         if (rr[-1] == '/' && !path[-1])
 446           break;
 447         return A_DEFAULT;
 448       }
 449   if (rr > r->path && rr[-1] != '/' && *path)
 450     return A_DEFAULT;
 451   return r->action;
 452 }
 453
 454 /*** Environment rules ***/
 455
 456 struct env_rule {
 457   char *var;                    // Variable to match
 458   char *val;                    // ""=clear, NULL=inherit
 459   int var_len;
 460   struct env_rule *next;
 461 };
 462
 463 static struct env_rule *first_env_rule;
 464 static struct env_rule **last_env_rule = &first_env_rule;
 465
 466 static struct env_rule default_env_rules[] = {
 467   { "LIBC_FATAL_STDERR_", "1" }
 468 };
 469
 470 static int
 471 set_env_action(char *a0)
 472 {
 473   struct env_rule *r = xmalloc(sizeof(*r) + strlen(a0) + 1);
 474   char *a = (char *)(r+1);
 475   strcpy(a, a0);
 476
 477   char *sep = strchr(a, '=');
 478   if (sep == a)
 479     return 0;
 480   r->var = a;
 481   if (sep)
 482     {
 483       *sep++ = 0;
 484       r->val = sep;
 485     }
 486   else
 487     r->val = NULL;
 488   *last_env_rule = r;
 489   last_env_rule = &r->next;
 490   r->next = NULL;
 491   return 1;
 492 }
 493
 494 static int
 495 match_env_var(char *env_entry, struct env_rule *r)
 496 {
 497   if (strncmp(env_entry, r->var, r->var_len))
 498     return 0;
 499   return (env_entry[r->var_len] == '=');
 500 }
 501
 502 static void
 503 apply_env_rule(char **env, int *env_sizep, struct env_rule *r)
 504 {
 505   // First remove the variable if already set
 506   int pos = 0;
 507   while (pos < *env_sizep && !match_env_var(env[pos], r))
 508     pos++;
 509   if (pos < *env_sizep)
 510     {
 511       (*env_sizep)--;
 512       env[pos] = env[*env_sizep];
 513       env[*env_sizep] = NULL;
 514     }
 515
 516   // What is the new value?
 517   char *new;
 518   if (r->val)
 519     {
 520       if (!r->val[0])
 521         return;
 522       new = xmalloc(r->var_len + 1 + strlen(r->val) + 1);
 523       sprintf(new, "%s=%s", r->var, r->val);
 524     }
 525   else
 526     {
 527       pos = 0;
 528       while (environ[pos] && !match_env_var(environ[pos], r))
 529         pos++;
 530       if (!(new = environ[pos]))
 531         return;
 532     }
 533
 534   // Add it at the end of the array
 535   env[(*env_sizep)++] = new;
 536   env[*env_sizep] = NULL;
 537 }
 538
 539 static char **
 540 setup_environment(void)
 541 {
 542   // Link built-in rules with user rules
 543   for (int i=ARRAY_SIZE(default_env_rules)-1; i >= 0; i--)
 544     {
 545       default_env_rules[i].next = first_env_rule;
 546       first_env_rule = &default_env_rules[i];
 547     }
 548
 549   // Scan the original environment
 550   char **orig_env = environ;
 551   int orig_size = 0;
 552   while (orig_env[orig_size])
 553     orig_size++;
 554
 555   // For each rule, reserve one more slot and calculate length
 556   int num_rules = 0;
 557   for (struct env_rule *r = first_env_rule; r; r=r->next)
 558     {
 559       num_rules++;
 560       r->var_len = strlen(r->var);
 561     }
 562
 563   // Create a new environment
 564   char **env = xmalloc((orig_size + num_rules + 1) * sizeof(char *));
 565   int size;
 566   if (pass_environ)
 567     {
 568       memcpy(env, environ, orig_size * sizeof(char *));
 569       size = orig_size;
 570     }
 571   else
 572     size = 0;
 573   env[size] = NULL;
 574
 575   // Apply the rules one by one
 576   for (struct env_rule *r = first_env_rule; r; r=r->next)
 577     apply_env_rule(env, &size, r);
 578
 579   // Return the new env and pass some gossip
 580   if (verbose > 1)
 581     {
 582       fprintf(stderr, "Passing environment:\n");
 583       for (int i=0; env[i]; i++)
 584         fprintf(stderr, "\t%s\n", env[i]);
 585     }
 586   return env;
 587 }
 588
 589 /*** Syscall checks ***/
 590
 591 static void
 592 valid_filename(unsigned long addr)
 593 {
 594   char namebuf[4096], *p, *end;
 595   static int mem_fd;
 596
 597   if (!file_access)
 598     err("FA: File access forbidden");
 599   if (file_access >= 9)
 600     return;
 601
 602   if (!mem_fd)
 603     {
 604       sprintf(namebuf, "/proc/%d/mem", (int) box_pid);
 605       mem_fd = open(namebuf, O_RDONLY);
 606       if (mem_fd < 0)
 607         die("open(%s): %m", namebuf);
 608     }
 609   p = end = namebuf;
 610   do
 611     {
 612       if (p >= end)
 613         {
 614           int remains = PAGE_SIZE - (addr & (PAGE_SIZE-1));
 615           int l = namebuf + sizeof(namebuf) - end;
 616           if (l > remains)
 617             l = remains;
 618           if (!l)
 619             err("FA: Access to file with name too long");
 620           if (lseek64(mem_fd, addr, SEEK_SET) < 0)
 621             die("lseek64(mem): %m");
 622           remains = read(mem_fd, end, l);
 623           if (remains < 0)
 624             die("read(mem): %m");
 625           if (!remains)
 626             err("FA: Access to file with name out of memory");
 627           end += l;
 628           addr += l;
 629         }
 630     }
 631   while (*p++);
 632
 633   msg("[%s] ", namebuf);
 634   if (file_access >= 3)
 635     return;
 636
 637   // Everything in current directory is permitted
 638   if (!strchr(namebuf, '/') && strcmp(namebuf, ".."))
 639     return;
 640
 641   // ".." anywhere in the path is forbidden
 642   enum action act = A_DEFAULT;
 643   if (strstr(namebuf, ".."))
 644     act = A_NO;
 645
 646   // Scan user rules
 647   for (struct path_rule *r = user_path_rules; r && !act; r=r->next)
 648     act = match_path_rule(r, namebuf);
 649
 650   // Scan built-in rules
 651   if (file_access >= 2)
 652     for (int i=0; i<ARRAY_SIZE(default_path_rules) && !act; i++)
 653       act = match_path_rule(&default_path_rules[i], namebuf);
 654
 655   if (act != A_YES)
 656     err("FA: Forbidden access to file `%s'", namebuf);
 657 }
 658
 659 // Check syscall. If invalid, return -1, otherwise return the action mask.
 660 static int
 661 valid_syscall(struct user *u)
 662 {
 663   unsigned int sys = u->regs.orig_eax;
 664   unsigned int act = (sys < NUM_ACTIONS) ? syscall_action[sys] : A_DEFAULT;
 665
 666   if (act & A_LIBERAL)
 667     {
 668       if (filter_syscalls != 1)
 669         act = A_DEFAULT;
 670     }
 671
 672   switch (act & A_ACTION_MASK)
 673     {
 674     case A_YES:
 675       return act;
 676     case A_NO:
 677       return -1;
 678     case A_FILENAME:
 679       valid_filename(u->regs.ebx);
 680       return act;
 681     default: ;
 682     }
 683
 684   switch (sys)
 685     {
 686     case __NR_kill:
 687       if (u->regs.ebx == box_pid)
 688         {
 689           meta_printf("exitsig:%d\n", (int)u->regs.ecx);
 690           err("SG: Committed suicide by signal %d", (int)u->regs.ecx);
 691         }
 692       return -1;
 693     case __NR_tgkill:
 694       if (u->regs.ebx == box_pid && u->regs.ecx == box_pid)
 695         {
 696           meta_printf("exitsig:%d\n", (int)u->regs.edx);
 697           err("SG: Committed suicide by signal %d", (int)u->regs.edx);
 698         }
 699       return -1;
 700     default:
 701       return -1;
 702     }
 703 }
 704
 705 static void
 706 signal_alarm(int unused UNUSED)
 707 {
 708   /* Time limit checks are synchronous, so we only schedule them there. */
 709   timer_tick = 1;
 710   alarm(1);
 711 }
 712
 713 static void
 714 signal_int(int unused UNUSED)
 715 {
 716   /* Interrupts are fatal, so no synchronization requirements. */
 717   meta_printf("exitsig:%d\n", SIGINT);
 718   err("SG: Interrupted");
 719 }
 720
 721 #define PROC_BUF_SIZE 4096
 722 static void
 723 read_proc_file(char *buf, char *name, int *fdp)
 724 {
 725   int c;
 726
 727   if (!*fdp)
 728     {
 729       sprintf(buf, "/proc/%d/%s", (int) box_pid, name);
 730       *fdp = open(buf, O_RDONLY);
 731       if (*fdp < 0)
 732         die("open(%s): %m", buf);
 733     }
 734   lseek(*fdp, 0, SEEK_SET);
 735   if ((c = read(*fdp, buf, PROC_BUF_SIZE-1)) < 0)
 736     die("read on /proc/$pid/%s: %m", name);
 737   if (c >= PROC_BUF_SIZE-1)
 738     die("/proc/$pid/%s too long", name);
 739   buf[c] = 0;
 740 }
 741
 742 static void
 743 check_timeout(void)
 744 {
 745   if (wall_timeout)
 746     {
 747       struct timeval now, wall;
 748       int wall_ms;
 749       gettimeofday(&now, NULL);
 750       timersub(&now, &start_time, &wall);
 751       wall_ms = wall.tv_sec*1000 + wall.tv_usec/1000;
 752       if (wall_ms > wall_timeout)
 753         err("TO: Time limit exceeded (wall clock)");
 754       if (verbose > 1)
 755         fprintf(stderr, "[wall time check: %d msec]\n", wall_ms);
 756     }
 757   if (timeout)
 758     {
 759       char buf[PROC_BUF_SIZE], *x;
 760       int utime, stime, ms;
 761       static int proc_stat_fd;
 762       read_proc_file(buf, "stat", &proc_stat_fd);
 763       x = buf;
 764       while (*x && *x != ' ')
 765         x++;
 766       while (*x == ' ')
 767         x++;
 768       if (*x++ != '(')
 769         die("proc stat syntax error 1");
 770       while (*x && (*x != ')' || x[1] != ' '))
 771         x++;
 772       while (*x == ')' || *x == ' ')
 773         x++;
 774       if (sscanf(x, "%*c %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %d %d", &utime, &stime) != 2)
 775         die("proc stat syntax error 2");
 776       ms = (utime + stime) * 1000 / ticks_per_sec;
 777       if (verbose > 1)
 778         fprintf(stderr, "[time check: %d msec]\n", ms);
 779       if (ms > timeout && ms > extra_timeout)
 780         err("TO: Time limit exceeded");
 781     }
 782 }
 783
 784 static void
 785 sample_mem_peak(void)
 786 {
 787   /*
 788    *  We want to find out the peak memory usage of the process, which is
 789    *  maintained by the kernel, but unforunately it gets lost when the
 790    *  process exits (it is not reported in struct rusage). Therefore we
 791    *  have to sample it whenever we suspect that the process is about
 792    *  to exit.
 793    */
 794   char buf[PROC_BUF_SIZE], *x;
 795   static int proc_status_fd;
 796   read_proc_file(buf, "status", &proc_status_fd);
 797
 798   x = buf;
 799   while (*x)
 800     {
 801       char *key = x;
 802       while (*x && *x != ':' && *x != '\n')
 803         x++;
 804       if (!*x || *x == '\n')
 805         break;
 806       *x++ = 0;
 807       while (*x == ' ' || *x == '\t')
 808         x++;
 809
 810       char *val = x;
 811       while (*x && *x != '\n')
 812         x++;
 813       if (!*x)
 814         break;
 815       *x++ = 0;
 816
 817       if (!strcmp(key, "VmPeak"))
 818         {
 819           int peak = atoi(val);
 820           if (peak > mem_peak_kb)
 821             mem_peak_kb = peak;
 822         }
 823     }
 824
 825   if (verbose > 1)
 826     msg("[mem-peak: %u KB]\n", mem_peak_kb);
 827 }
 828
 829 static void
 830 boxkeeper(void)
 831 {
 832   int syscall_count = 0;
 833   struct sigaction sa;
 834
 835   is_ptraced = 1;
 836   bzero(&sa, sizeof(sa));
 837   sa.sa_handler = signal_int;
 838   sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
 839   gettimeofday(&start_time, NULL);
 840   ticks_per_sec = sysconf(_SC_CLK_TCK);
 841   if (ticks_per_sec <= 0)
 842     die("Invalid ticks_per_sec!");
 843   if (timeout || wall_timeout)
 844     {
 845       sa.sa_handler = signal_alarm;
 846       sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);
 847       alarm(1);
 848     }
 849   for(;;)
 850     {
 851       struct rusage rus;
 852       int stat;
 853       pid_t p;
 854       if (timer_tick)
 855         {
 856           check_timeout();
 857           timer_tick = 0;
 858         }
 859       p = wait4(box_pid, &stat, WUNTRACED, &rus);
 860       if (p < 0)
 861         {
 862           if (errno == EINTR)
 863             continue;
 864           die("wait4: %m");
 865         }
 866       if (p != box_pid)
 867         die("wait4: unknown pid %d exited!", p);
 868       if (WIFEXITED(stat))
 869         {
 870           box_pid = 0;
 871           final_stats(&rus);
 872           if (WEXITSTATUS(stat))
 873             {
 874               if (syscall_count)
 875                 {
 876                   meta_printf("exitcode:%d\n", WEXITSTATUS(stat));
 877                   err("RE: Exited with error status %d", WEXITSTATUS(stat));
 878                 }
 879               else
 880                 {
 881                   // Internal error happened inside the child process and it has been already reported.
 882                   box_exit(2);
 883                 }
 884             }
 885           if (timeout && total_ms > timeout)
 886             err("TO: Time limit exceeded");
 887           if (wall_timeout && wall_ms > wall_timeout)
 888             err("TO: Time limit exceeded (wall clock)");
 889           flush_line();
 890           fprintf(stderr, "OK (%d.%03d sec real, %d.%03d sec wall, %d MB, %d syscalls)\n",
 891               total_ms/1000, total_ms%1000,
 892               wall_ms/1000, wall_ms%1000,
 893               (mem_peak_kb + 1023) / 1024,
 894               syscall_count);
 895           box_exit(0);
 896         }
 897       if (WIFSIGNALED(stat))
 898         {
 899           box_pid = 0;
 900           meta_printf("exitsig:%d\n", WTERMSIG(stat));
 901           final_stats(&rus);
 902           err("SG: Caught fatal signal %d%s", WTERMSIG(stat), (syscall_count ? "" : " during startup"));
 903         }
 904       if (WIFSTOPPED(stat))
 905         {
 906           int sig = WSTOPSIG(stat);
 907           if (sig == SIGTRAP)
 908             {
 909               if (verbose > 2)
 910                 msg("[ptrace status %08x] ", stat);
 911               static int stop_count;
 912               if (!stop_count++)                /* Traceme request */
 913                 msg(">> Traceme request caught\n");
 914               else
 915                 err("SG: Breakpoint");
 916               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, 0);
 917             }
 918           else if (sig == (SIGTRAP | 0x80))
 919             {
 920               if (verbose > 2)
 921                 msg("[ptrace status %08x] ", stat);
 922               struct user u;
 923               static unsigned int sys_tick, last_sys, last_act;
 924               if (ptrace(PTRACE_GETREGS, box_pid, NULL, &u) < 0)
 925                 die("ptrace(PTRACE_GETREGS): %m");
 926               unsigned int sys = u.regs.orig_eax;
 927               if (++sys_tick & 1)               /* Syscall entry */
 928                 {
 929                   char namebuf[32];
 930                   int act;
 931                   msg(">> Syscall %-12s (%08lx,%08lx,%08lx) ", syscall_name(sys, namebuf), u.regs.ebx, u.regs.ecx, u.regs.edx);
 932                   if (!exec_seen)
 933                     {
 934                       msg("[master] ");
 935                       if (sys == __NR_execve)
 936                         exec_seen = 1;
 937                     }
 938                   else if ((act = valid_syscall(&u)) >= 0)
 939                     {
 940                       last_act = act;
 941                       syscall_count++;
 942                       if (act & A_SAMPLE_MEM)
 943                         sample_mem_peak();
 944                     }
 945                   else
 946                     {
 947                       /*
 948                        * Unfortunately, PTRACE_KILL kills _after_ the syscall completes,
 949                        * so we have to change it to something harmless (e.g., an undefined
 950                        * syscall) and make the program continue.
 951                        */
 952                       u.regs.orig_eax = 0xffffffff;
 953                       if (ptrace(PTRACE_SETREGS, box_pid, NULL, &u) < 0)
 954                         die("ptrace(PTRACE_SETREGS): %m");
 955                       err("FO: Forbidden syscall %s", syscall_name(sys, namebuf));
 956                     }
 957                   last_sys = sys;
 958                 }
 959               else                                      /* Syscall return */
 960                 {
 961                   if (sys == 0xffffffff)
 962                     {
 963                       /* Some syscalls (sigreturn et al.) do not return a value */
 964                       if (!(last_act & A_NO_RETVAL))
 965                         err("XX: Syscall does not return, but it should");
 966                     }
 967                   else
 968                     {
 969                       if (sys != last_sys)
 970                         err("XX: Mismatched syscall entry/exit");
 971                     }
 972                   if (last_act & A_NO_RETVAL)
 973                     msg("= ?\n");
 974                   else
 975                     msg("= %ld\n", u.regs.eax);
 976                 }
 977               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, 0);
 978             }
 979           else if (sig == SIGSTOP)
 980             {
 981               msg(">> SIGSTOP\n");
 982               if (ptrace(PTRACE_SETOPTIONS, box_pid, NULL, (void *) PTRACE_O_TRACESYSGOOD) < 0)
 983                 die("ptrace(PTRACE_SETOPTIONS): %m");
 984               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, 0);
 985             }
 986           else if (sig != SIGXCPU && sig != SIGXFSZ)
 987             {
 988               msg(">> Signal %d\n", sig);
 989               sample_mem_peak();                        /* Signal might be fatal, so update mem-peak */
 990               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, sig);
 991             }
 992           else
 993             {
 994               meta_printf("exitsig:%d", sig);
 995               err("SG: Received signal %d", sig);
 996             }
 997         }
 998       else
 999         die("wait4: unknown status %x, giving up!", stat);
1000     }
1001 }
1002
1003 static void
1004 box_inside(int argc, char **argv)
1005 {
1006   struct rlimit rl;
1007   char *args[argc+1];
1008
1009   memcpy(args, argv, argc * sizeof(char *));
1010   args[argc] = NULL;
1011   if (set_cwd && chdir(set_cwd))
1012     die("chdir: %m");
1013   if (redir_stdin)
1014     {
1015       close(0);
1016       if (open(redir_stdin, O_RDONLY) != 0)
1017         die("open(\"%s\"): %m", redir_stdin);
1018     }
1019   if (redir_stdout)
1020     {
1021       close(1);
1022       if (open(redir_stdout, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666) != 1)
1023         die("open(\"%s\"): %m", redir_stdout);
1024     }
1025   if (redir_stderr)
1026     {
1027       close(2);
1028       if (open(redir_stderr, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666) != 2)
1029         die("open(\"%s\"): %m", redir_stderr);
1030     }
1031   else
1032     dup2(1, 2);
1033   setpgrp();
1034   if (memory_limit)
1035     {
1036       rl.rlim_cur = rl.rlim_max = memory_limit * 1024;
1037       if (setrlimit(RLIMIT_AS, &rl) < 0)
1038         die("setrlimit: %m");
1039     }
1040   rl.rlim_cur = rl.rlim_max = 64;
1041   if (setrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0)
1042     die("setrlimit: %m");
1043   char **env = setup_environment();
1044   if (filter_syscalls)
1045     {
1046       if (ptrace(PTRACE_TRACEME) < 0)
1047         die("ptrace(PTRACE_TRACEME): %m");
1048       /* Trick: Make sure that we are stopped until the boxkeeper wakes up. */
1049       raise(SIGSTOP);
1050     }
1051   execve(args[0], args, env);
1052   die("execve(\"%s\"): %m", args[0]);
1053 }
1054
1055 static void
1056 usage(void)
1057 {
1058   fprintf(stderr, "Invalid arguments!\n");
1059   printf("\
1060 Usage: box [<options>] -- <command> <arguments>\n\
1061 \n\
1062 Options:\n\
1063 -a <level>\tSet file access level (0=none, 1=cwd, 2=/etc,/lib,..., 3=whole fs, 9=no checks; needs -f)\n\
1064 -c <dir>\tChange directory to <dir> first\n\
1065 -e\t\tInherit full environment of the parent process\n\
1066 -E <var>\tInherit the environment variable <var> from the parent process\n\
1067 -E <var>=<val>\tSet the environment variable <var> to <val>; unset it if <var> is empty\n\
1068 -f\t\tFilter system calls (-ff=very restricted)\n\
1069 -i <file>\tRedirect stdin from <file>\n\
1070 -m <size>\tLimit address space to <size> KB\n\
1071 -M <file>\tOutput process information to <file> (name:value)\n\
1072 -o <file>\tRedirect stdout to <file>\n\
1073 -p <path>\tPermit access to the specified path (or subtree if it ends with a `/')\n\
1074 -p <path>=<act>\tDefine action for the specified path (<act>=yes/no)\n\
1075 -r <file>\tRedirect stderr to <file>\n\
1076 -s <sys>\tPermit the specified syscall (be careful)\n\
1077 -s <sys>=<act>\tDefine action for the specified syscall (<act>=yes/no/file)\n\
1078 -t <time>\tSet run time limit (seconds, fractions allowed)\n\
1079 -T\t\tAllow syscalls for measuring run time\n\
1080 -v\t\tBe verbose (use multiple times for even more verbosity)\n\
1081 -w <time>\tSet wall clock time limit (seconds, fractions allowed)\n\
1082 -x <time>\tSet extra timeout, before which a timing-out program is not yet killed,\n\
1083 \t\tso that its real execution time is reported (seconds, fractions allowed)\n\
1084 ");
1085   exit(2);
1086 }
1087
1088 int
1089 main(int argc, char **argv)
1090 {
1091   int c;
1092   uid_t uid;
1093
1094   while ((c = getopt(argc, argv, "a:c:eE:fi:m:M:o:p:r:s:t:Tvw:x:")) >= 0)
1095     switch (c)
1096       {
1097       case 'a':
1098         file_access = atol(optarg);
1099         break;
1100       case 'c':
1101         set_cwd = optarg;
1102         break;
1103       case 'e':
1104         pass_environ = 1;
1105         break;
1106       case 'E':
1107         if (!set_env_action(optarg))
1108           usage();
1109         break;
1110       case 'f':
1111         filter_syscalls++;
1112         break;
1113       case 'i':
1114         redir_stdin = optarg;
1115         break;
1116       case 'm':
1117         memory_limit = atol(optarg);
1118         break;
1119       case 'M':
1120         meta_open(optarg);
1121         break;
1122       case 'o':
1123         redir_stdout = optarg;
1124         break;
1125       case 'p':
1126         if (!set_path_action(optarg))
1127           usage();
1128         break;
1129       case 'r':
1130         redir_stderr = optarg;
1131         break;
1132       case 's':
1133         if (!set_syscall_action(optarg))
1134           usage();
1135         break;
1136       case 't':
1137         timeout = 1000*atof(optarg);
1138         break;
1139       case 'T':
1140         syscall_action[__NR_times] = A_YES;
1141         break;
1142       case 'v':
1143         verbose++;
1144         break;
1145       case 'w':
1146         wall_timeout = 1000*atof(optarg);
1147         break;
1148       case 'x':
1149         extra_timeout = 1000*atof(optarg);
1150         break;
1151       default:
1152         usage();
1153       }
1154   if (optind >= argc)
1155     usage();
1156
1157   uid = geteuid();
1158   if (setreuid(uid, uid) < 0)
1159     die("setreuid: %m");
1160   box_pid = fork();
1161   if (box_pid < 0)
1162     die("fork: %m");
1163   if (!box_pid)
1164     box_inside(argc-optind, argv+optind);
1165   else
1166     boxkeeper();
1167   die("Internal error: fell over edge of the world");
1168 }