box/box.c

   1 /*
   2  *      A Simple Sandbox for Moe
   3  *
   4  *      (c) 2001--2010 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 <stdint.h>
  17 #include <unistd.h>
  18 #include <getopt.h>
  19 #include <time.h>
  20 #include <sys/wait.h>
  21 #include <sys/user.h>
  22 #include <sys/time.h>
  23 #include <sys/ptrace.h>
  24 #include <sys/signal.h>
  25 #include <sys/sysinfo.h>
  26 #include <sys/resource.h>
  27 #include <linux/ptrace.h>
  28
  29 #if defined(CONFIG_BOX_KERNEL_AMD64) && !defined(CONFIG_BOX_USER_AMD64)
  30 #include <asm/unistd_32.h>
  31 #define NATIVE_NR_execve 59             /* 64-bit execve */
  32 #else
  33 #include <asm/unistd.h>
  34 #define NATIVE_NR_execve __NR_execve
  35 #endif
  36
  37 #define NONRET __attribute__((noreturn))
  38 #define UNUSED __attribute__((unused))
  39 #define ARRAY_SIZE(a) (int)(sizeof(a)/sizeof(a[0]))
  40
  41 static int filter_syscalls;             /* 0=off, 1=liberal, 2=totalitarian */
  42 static int timeout;                     /* milliseconds */
  43 static int wall_timeout;
  44 static int extra_timeout;
  45 static int pass_environ;
  46 static int file_access;
  47 static int verbose;
  48 static int memory_limit;
  49 static int stack_limit;
  50 static char *redir_stdin, *redir_stdout, *redir_stderr;
  51 static char *set_cwd;
  52
  53 static pid_t box_pid;
  54 static int is_ptraced;
  55 static volatile int timer_tick;
  56 static struct timeval start_time;
  57 static int ticks_per_sec;
  58 static int exec_seen;
  59 static int partial_line;
  60
  61 static int mem_peak_kb;
  62 static int total_ms, wall_ms;
  63
  64 static void die(char *msg, ...) NONRET;
  65 static void sample_mem_peak(void);
  66
  67 /*** Meta-files ***/
  68
  69 static FILE *metafile;
  70
  71 static void
  72 meta_open(const char *name)
  73 {
  74   if (!strcmp(name, "-"))
  75     {
  76       metafile = stdout;
  77       return;
  78     }
  79   metafile = fopen(name, "w");
  80   if (!metafile)
  81     die("Failed to open metafile '%s'",name);
  82 }
  83
  84 static void
  85 meta_close(void)
  86 {
  87   if (metafile && metafile != stdout)
  88     fclose(metafile);
  89 }
  90
  91 static void __attribute__((format(printf,1,2)))
  92 meta_printf(const char *fmt, ...)
  93 {
  94   if (!metafile)
  95     return;
  96
  97   va_list args;
  98   va_start(args, fmt);
  99   vfprintf(metafile, fmt, args);
 100   va_end(args);
 101 }
 102
 103 static void
 104 final_stats(struct rusage *rus)
 105 {
 106   struct timeval total, now, wall;
 107   timeradd(&rus->ru_utime, &rus->ru_stime, &total);
 108   total_ms = total.tv_sec*1000 + total.tv_usec/1000;
 109   gettimeofday(&now, NULL);
 110   timersub(&now, &start_time, &wall);
 111   wall_ms = wall.tv_sec*1000 + wall.tv_usec/1000;
 112
 113   meta_printf("time:%d.%03d\n", total_ms/1000, total_ms%1000);
 114   meta_printf("time-wall:%d.%03d\n", wall_ms/1000, wall_ms%1000);
 115   meta_printf("mem:%llu\n", (unsigned long long) mem_peak_kb * 1024);
 116 }
 117
 118 /*** Messages and exits ***/
 119
 120 static void NONRET
 121 box_exit(int rc)
 122 {
 123   if (box_pid > 0)
 124     {
 125       sample_mem_peak();
 126       if (is_ptraced)
 127         ptrace(PTRACE_KILL, box_pid);
 128       kill(-box_pid, SIGKILL);
 129       kill(box_pid, SIGKILL);
 130       meta_printf("killed:1\n");
 131
 132       struct rusage rus;
 133       int p, stat;
 134       do
 135         p = wait4(box_pid, &stat, 0, &rus);
 136       while (p < 0 && errno == EINTR);
 137       if (p < 0)
 138         fprintf(stderr, "UGH: Lost track of the process (%m)\n");
 139       else
 140         final_stats(&rus);
 141     }
 142   meta_close();
 143   exit(rc);
 144 }
 145
 146 static void
 147 flush_line(void)
 148 {
 149   if (partial_line)
 150     fputc('\n', stderr);
 151   partial_line = 0;
 152 }
 153
 154 /* Report an error of the sandbox itself */
 155 static void NONRET __attribute__((format(printf,1,2)))
 156 die(char *msg, ...)
 157 {
 158   va_list args;
 159   va_start(args, msg);
 160   flush_line();
 161   char buf[1024];
 162   vsnprintf(buf, sizeof(buf), msg, args);
 163   meta_printf("status:XX\nmessage:%s\n", buf);
 164   fputs(buf, stderr);
 165   fputc('\n', stderr);
 166   box_exit(2);
 167 }
 168
 169 /* Report an error of the program inside the sandbox */
 170 static void NONRET __attribute__((format(printf,1,2)))
 171 err(char *msg, ...)
 172 {
 173   va_list args;
 174   va_start(args, msg);
 175   flush_line();
 176   if (msg[0] && msg[1] && msg[2] == ':' && msg[3] == ' ')
 177     {
 178       meta_printf("status:%c%c\n", msg[0], msg[1]);
 179       msg += 4;
 180     }
 181   char buf[1024];
 182   vsnprintf(buf, sizeof(buf), msg, args);
 183   meta_printf("message:%s\n", buf);
 184   fputs(buf, stderr);
 185   fputc('\n', stderr);
 186   box_exit(1);
 187 }
 188
 189 /* Write a message, but only if in verbose mode */
 190 static void __attribute__((format(printf,1,2)))
 191 msg(char *msg, ...)
 192 {
 193   va_list args;
 194   va_start(args, msg);
 195   if (verbose)
 196     {
 197       int len = strlen(msg);
 198       if (len > 0)
 199         partial_line = (msg[len-1] != '\n');
 200       vfprintf(stderr, msg, args);
 201       fflush(stderr);
 202     }
 203   va_end(args);
 204 }
 205
 206 static void *
 207 xmalloc(size_t size)
 208 {
 209   void *p = malloc(size);
 210   if (!p)
 211     die("Out of memory");
 212   return p;
 213 }
 214
 215 /*** Syscall rules ***/
 216
 217 static const char * const syscall_names[] = {
 218 #include "box/syscall-table.h"
 219 };
 220 #define NUM_SYSCALLS ARRAY_SIZE(syscall_names)
 221 #define NUM_ACTIONS (NUM_SYSCALLS+64)
 222
 223 enum action {
 224   A_DEFAULT,            // Use the default action
 225   A_NO,                 // Always forbid
 226   A_YES,                // Always permit
 227   A_FILENAME,           // Permit if arg1 is a known filename
 228   A_ACTION_MASK = 15,
 229   A_NO_RETVAL = 32,     // Does not return a value
 230   A_SAMPLE_MEM = 64,    // Sample memory usage before the syscall
 231   A_LIBERAL = 128,      // Valid only in liberal mode
 232   // Must fit in a unsigned char
 233 };
 234
 235 static unsigned char syscall_action[NUM_ACTIONS] = {
 236 #define S(x) [__NR_##x]
 237
 238     // Syscalls permitted for specific file names
 239     S(open) = A_FILENAME,
 240     S(creat) = A_FILENAME,
 241     S(unlink) = A_FILENAME,
 242     S(access) = A_FILENAME,
 243     S(truncate) = A_FILENAME,
 244     S(stat) = A_FILENAME,
 245     S(lstat) = A_FILENAME,
 246     S(readlink) = A_FILENAME,
 247 #ifndef CONFIG_BOX_USER_AMD64
 248     S(oldstat) = A_FILENAME,
 249     S(oldlstat) = A_FILENAME,
 250     S(truncate64) = A_FILENAME,
 251     S(stat64) = A_FILENAME,
 252     S(lstat64) = A_FILENAME,
 253 #endif
 254
 255     // Syscalls permitted always
 256     S(exit) = A_YES | A_SAMPLE_MEM,
 257     S(read) = A_YES,
 258     S(write) = A_YES,
 259     S(close) = A_YES,
 260     S(lseek) = A_YES,
 261     S(getpid) = A_YES,
 262     S(getuid) = A_YES,
 263     S(dup) = A_YES,
 264     S(brk) = A_YES,
 265     S(getgid) = A_YES,
 266     S(geteuid) = A_YES,
 267     S(getegid) = A_YES,
 268     S(dup2) = A_YES,
 269     S(ftruncate) = A_YES,
 270     S(fstat) = A_YES,
 271     S(personality) = A_YES,
 272     S(readv) = A_YES,
 273     S(writev) = A_YES,
 274     S(getresuid) = A_YES,
 275 #ifdef __NR_pread64
 276     S(pread64) = A_YES,
 277     S(pwrite64) = A_YES,
 278 #else
 279     S(pread) = A_YES,
 280     S(pwrite) = A_YES,
 281 #endif
 282     S(fcntl) = A_YES,
 283     S(mmap) = A_YES,
 284     S(munmap) = A_YES,
 285     S(ioctl) = A_YES,
 286     S(uname) = A_YES,
 287     S(gettid) = A_YES,
 288     S(set_thread_area) = A_YES,
 289     S(get_thread_area) = A_YES,
 290     S(set_tid_address) = A_YES,
 291     S(exit_group) = A_YES | A_SAMPLE_MEM,
 292 #ifndef CONFIG_BOX_USER_AMD64
 293     S(oldfstat) = A_YES,
 294     S(ftruncate64) = A_YES,
 295     S(_llseek) = A_YES,
 296     S(fstat64) = A_YES,
 297     S(fcntl64) = A_YES,
 298     S(mmap2) = A_YES,
 299 #endif
 300
 301     // Syscalls permitted only in liberal mode
 302     S(time) = A_YES | A_LIBERAL,
 303     S(alarm) = A_YES | A_LIBERAL,
 304     S(pause) = A_YES | A_LIBERAL,
 305     S(fchmod) = A_YES | A_LIBERAL,
 306     S(getrlimit) = A_YES | A_LIBERAL,
 307     S(getrusage) = A_YES | A_LIBERAL,
 308     S(gettimeofday) = A_YES | A_LIBERAL,
 309     S(select) = A_YES | A_LIBERAL,
 310     S(setitimer) = A_YES | A_LIBERAL,
 311     S(getitimer) = A_YES | A_LIBERAL,
 312     S(mprotect) = A_YES | A_LIBERAL,
 313     S(getdents) = A_YES | A_LIBERAL,
 314     S(getdents64) = A_YES | A_LIBERAL,
 315     S(fdatasync) = A_YES | A_LIBERAL,
 316     S(mremap) = A_YES | A_LIBERAL,
 317     S(poll) = A_YES | A_LIBERAL,
 318     S(getcwd) = A_YES | A_LIBERAL,
 319     S(nanosleep) = A_YES | A_LIBERAL,
 320     S(rt_sigreturn) = A_YES | A_LIBERAL | A_NO_RETVAL,
 321     S(rt_sigaction) = A_YES | A_LIBERAL,
 322     S(rt_sigprocmask) = A_YES | A_LIBERAL,
 323     S(rt_sigpending) = A_YES | A_LIBERAL,
 324     S(rt_sigtimedwait) = A_YES | A_LIBERAL,
 325     S(rt_sigqueueinfo) = A_YES | A_LIBERAL,
 326     S(rt_sigsuspend) = A_YES | A_LIBERAL,
 327     S(_sysctl) = A_YES | A_LIBERAL,
 328 #ifndef CONFIG_BOX_USER_AMD64
 329     S(sigaction) = A_YES | A_LIBERAL,
 330     S(sgetmask) = A_YES | A_LIBERAL,
 331     S(ssetmask) = A_YES | A_LIBERAL,
 332     S(sigsuspend) = A_YES | A_LIBERAL,
 333     S(sigpending) = A_YES | A_LIBERAL,
 334     S(sigreturn) = A_YES | A_LIBERAL | A_NO_RETVAL,
 335     S(sigprocmask) = A_YES | A_LIBERAL,
 336     S(ugetrlimit) = A_YES | A_LIBERAL,
 337     S(readdir) = A_YES | A_LIBERAL,
 338     S(signal) = A_YES | A_LIBERAL,
 339     S(_newselect) = A_YES | A_LIBERAL,
 340 #endif
 341
 342 #undef S
 343 };
 344
 345 static const char *
 346 syscall_name(unsigned int id, char *buf)
 347 {
 348   if (id < NUM_SYSCALLS && syscall_names[id])
 349     return syscall_names[id];
 350   else
 351     {
 352       sprintf(buf, "#%d", id);
 353       return buf;
 354     }
 355 }
 356
 357 static int
 358 syscall_by_name(char *name)
 359 {
 360   for (unsigned int i=0; i<NUM_SYSCALLS; i++)
 361     if (syscall_names[i] && !strcmp(syscall_names[i], name))
 362       return i;
 363   if (name[0] == '#')
 364     name++;
 365   if (!*name)
 366     return -1;
 367   char *ep;
 368   unsigned long l = strtoul(name, &ep, 0);
 369   if (*ep)
 370     return -1;
 371   if (l >= NUM_ACTIONS)
 372     return NUM_ACTIONS;
 373   return l;
 374 }
 375
 376 static int
 377 set_syscall_action(char *a)
 378 {
 379   char *sep = strchr(a, '=');
 380   enum action act = A_YES;
 381   if (sep)
 382     {
 383       *sep++ = 0;
 384       if (!strcmp(sep, "yes"))
 385         act = A_YES;
 386       else if (!strcmp(sep, "no"))
 387         act = A_NO;
 388       else if (!strcmp(sep, "file"))
 389         act = A_FILENAME;
 390       else
 391         return 0;
 392     }
 393
 394   int sys = syscall_by_name(a);
 395   if (sys < 0)
 396     die("Unknown syscall `%s'", a);
 397   if (sys >= NUM_ACTIONS)
 398     die("Syscall `%s' out of range", a);
 399   syscall_action[sys] = act;
 400   return 1;
 401 }
 402
 403 /*** Path rules ***/
 404
 405 struct path_rule {
 406   char *path;
 407   enum action action;
 408   struct path_rule *next;
 409 };
 410
 411 static struct path_rule default_path_rules[] = {
 412   { "/etc/", A_YES },
 413   { "/lib/", A_YES },
 414   { "/usr/lib/", A_YES },
 415   { "/opt/lib/", A_YES },
 416   { "/usr/share/zoneinfo/", A_YES },
 417   { "/usr/share/locale/", A_YES },
 418   { "/dev/null", A_YES },
 419   { "/dev/zero", A_YES },
 420   { "/proc/meminfo", A_YES },
 421   { "/proc/self/stat", A_YES },
 422   { "/proc/self/exe", A_YES },                  // Needed by FPC 2.0.x runtime
 423 };
 424
 425 static struct path_rule *user_path_rules;
 426 static struct path_rule **last_path_rule = &user_path_rules;
 427
 428 static int
 429 set_path_action(char *a)
 430 {
 431   char *sep = strchr(a, '=');
 432   enum action act = A_YES;
 433   if (sep)
 434     {
 435       *sep++ = 0;
 436       if (!strcmp(sep, "yes"))
 437         act = A_YES;
 438       else if (!strcmp(sep, "no"))
 439         act = A_NO;
 440       else
 441         return 0;
 442     }
 443
 444   struct path_rule *r = xmalloc(sizeof(*r) + strlen(a) + 1);
 445   r->path = (char *)(r+1);
 446   strcpy(r->path, a);
 447   r->action = act;
 448   r->next = NULL;
 449   *last_path_rule = r;
 450   last_path_rule = &r->next;
 451   return 1;
 452 }
 453
 454 static enum action
 455 match_path_rule(struct path_rule *r, char *path)
 456 {
 457   char *rr = r->path;
 458   while (*rr)
 459     if (*rr++ != *path++)
 460       {
 461         if (rr[-1] == '/' && !path[-1])
 462           break;
 463         return A_DEFAULT;
 464       }
 465   if (rr > r->path && rr[-1] != '/' && *path)
 466     return A_DEFAULT;
 467   return r->action;
 468 }
 469
 470 /*** Environment rules ***/
 471
 472 struct env_rule {
 473   char *var;                    // Variable to match
 474   char *val;                    // ""=clear, NULL=inherit
 475   int var_len;
 476   struct env_rule *next;
 477 };
 478
 479 static struct env_rule *first_env_rule;
 480 static struct env_rule **last_env_rule = &first_env_rule;
 481
 482 static struct env_rule default_env_rules[] = {
 483   { "LIBC_FATAL_STDERR_", "1" }
 484 };
 485
 486 static int
 487 set_env_action(char *a0)
 488 {
 489   struct env_rule *r = xmalloc(sizeof(*r) + strlen(a0) + 1);
 490   char *a = (char *)(r+1);
 491   strcpy(a, a0);
 492
 493   char *sep = strchr(a, '=');
 494   if (sep == a)
 495     return 0;
 496   r->var = a;
 497   if (sep)
 498     {
 499       *sep++ = 0;
 500       r->val = sep;
 501     }
 502   else
 503     r->val = NULL;
 504   *last_env_rule = r;
 505   last_env_rule = &r->next;
 506   r->next = NULL;
 507   return 1;
 508 }
 509
 510 static int
 511 match_env_var(char *env_entry, struct env_rule *r)
 512 {
 513   if (strncmp(env_entry, r->var, r->var_len))
 514     return 0;
 515   return (env_entry[r->var_len] == '=');
 516 }
 517
 518 static void
 519 apply_env_rule(char **env, int *env_sizep, struct env_rule *r)
 520 {
 521   // First remove the variable if already set
 522   int pos = 0;
 523   while (pos < *env_sizep && !match_env_var(env[pos], r))
 524     pos++;
 525   if (pos < *env_sizep)
 526     {
 527       (*env_sizep)--;
 528       env[pos] = env[*env_sizep];
 529       env[*env_sizep] = NULL;
 530     }
 531
 532   // What is the new value?
 533   char *new;
 534   if (r->val)
 535     {
 536       if (!r->val[0])
 537         return;
 538       new = xmalloc(r->var_len + 1 + strlen(r->val) + 1);
 539       sprintf(new, "%s=%s", r->var, r->val);
 540     }
 541   else
 542     {
 543       pos = 0;
 544       while (environ[pos] && !match_env_var(environ[pos], r))
 545         pos++;
 546       if (!(new = environ[pos]))
 547         return;
 548     }
 549
 550   // Add it at the end of the array
 551   env[(*env_sizep)++] = new;
 552   env[*env_sizep] = NULL;
 553 }
 554
 555 static char **
 556 setup_environment(void)
 557 {
 558   // Link built-in rules with user rules
 559   for (int i=ARRAY_SIZE(default_env_rules)-1; i >= 0; i--)
 560     {
 561       default_env_rules[i].next = first_env_rule;
 562       first_env_rule = &default_env_rules[i];
 563     }
 564
 565   // Scan the original environment
 566   char **orig_env = environ;
 567   int orig_size = 0;
 568   while (orig_env[orig_size])
 569     orig_size++;
 570
 571   // For each rule, reserve one more slot and calculate length
 572   int num_rules = 0;
 573   for (struct env_rule *r = first_env_rule; r; r=r->next)
 574     {
 575       num_rules++;
 576       r->var_len = strlen(r->var);
 577     }
 578
 579   // Create a new environment
 580   char **env = xmalloc((orig_size + num_rules + 1) * sizeof(char *));
 581   int size;
 582   if (pass_environ)
 583     {
 584       memcpy(env, environ, orig_size * sizeof(char *));
 585       size = orig_size;
 586     }
 587   else
 588     size = 0;
 589   env[size] = NULL;
 590
 591   // Apply the rules one by one
 592   for (struct env_rule *r = first_env_rule; r; r=r->next)
 593     apply_env_rule(env, &size, r);
 594
 595   // Return the new env and pass some gossip
 596   if (verbose > 1)
 597     {
 598       fprintf(stderr, "Passing environment:\n");
 599       for (int i=0; env[i]; i++)
 600         fprintf(stderr, "\t%s\n", env[i]);
 601     }
 602   return env;
 603 }
 604
 605 /*** Low-level parsing of syscalls ***/
 606
 607 #ifdef CONFIG_BOX_KERNEL_AMD64
 608 typedef uint64_t arg_t;
 609 #else
 610 typedef uint32_t arg_t;
 611 #endif
 612
 613 struct syscall_args {
 614   arg_t sys;
 615   arg_t arg1, arg2, arg3;
 616   arg_t result;
 617   struct user user;
 618 };
 619
 620 static int read_user_mem(arg_t addr, char *buf, int len)
 621 {
 622   static int mem_fd;
 623
 624   if (!mem_fd)
 625     {
 626       char memname[64];
 627       sprintf(memname, "/proc/%d/mem", (int) box_pid);
 628       mem_fd = open(memname, O_RDONLY);
 629       if (mem_fd < 0)
 630         die("open(%s): %m", memname);
 631     }
 632   if (lseek64(mem_fd, addr, SEEK_SET) < 0)
 633     die("lseek64(mem): %m");
 634   return read(mem_fd, buf, len);
 635 }
 636
 637 #ifdef CONFIG_BOX_KERNEL_AMD64
 638
 639 static void
 640 get_syscall_args(struct syscall_args *a, int is_exit)
 641 {
 642   if (ptrace(PTRACE_GETREGS, box_pid, NULL, &a->user) < 0)
 643     die("ptrace(PTRACE_GETREGS): %m");
 644   a->sys = a->user.regs.orig_rax;
 645   a->result = a->user.regs.rax;
 646
 647   /*
 648    *  CAVEAT: We have to check carefully that this is a real 64-bit syscall.
 649    *  We test whether the process runs in 64-bit mode, but surprisingly this
 650    *  is not enough: a 64-bit process can still issue the INT 0x80 instruction
 651    *  which performs a 32-bit syscall. Currently, the only known way how to
 652    *  detect this situation is to inspect the instruction code (the kernel
 653    *  keeps a syscall type flag internally, but it is not accessible from
 654    *  user space). Hopefully, there is no instruction whose suffix is the
 655    *  code of the SYSCALL instruction. Sometimes, one would wish the
 656    *  instruction codes to be unique even when read backwards :)
 657    */
 658
 659   if (is_exit)
 660     return;
 661
 662   int sys_type;
 663   uint16_t instr;
 664
 665   switch (a->user.regs.cs)
 666     {
 667     case 0x23:
 668       // 32-bit CPU mode => only 32-bit syscalls can be issued
 669       sys_type = 32;
 670       break;
 671     case 0x33:
 672       // 64-bit CPU mode
 673       if (read_user_mem(a->user.regs.rip-2, (char *) &instr, 2) != 2)
 674         err("FO: Cannot read syscall instruction");
 675       switch (instr)
 676         {
 677         case 0x050f:
 678           break;
 679         case 0x80cd:
 680           err("FO: Forbidden 32-bit syscall in 64-bit mode");
 681         default:
 682           err("XX: Unknown syscall instruction %04x", instr);
 683         }
 684       sys_type = 64;
 685       break;
 686     default:
 687       err("XX: Unknown code segment %04jx", (intmax_t) a->user.regs.cs);
 688     }
 689
 690 #ifdef CONFIG_BOX_USER_AMD64
 691   if (sys_type != 64)
 692     err("FO: Forbidden %d-bit mode syscall", sys_type);
 693 #else
 694   if (sys_type != (exec_seen ? 32 : 64))
 695     err("FO: Forbidden %d-bit mode syscall", sys_type);
 696 #endif
 697
 698   if (sys_type == 32)
 699     {
 700       a->arg1 = a->user.regs.rbx;
 701       a->arg2 = a->user.regs.rcx;
 702       a->arg3 = a->user.regs.rdx;
 703     }
 704   else
 705     {
 706       a->arg1 = a->user.regs.rdi;
 707       a->arg2 = a->user.regs.rsi;
 708       a->arg3 = a->user.regs.rdx;
 709     }
 710 }
 711
 712 static void
 713 set_syscall_nr(struct syscall_args *a, arg_t sys)
 714 {
 715   a->sys = sys;
 716   a->user.regs.orig_rax = sys;
 717   if (ptrace(PTRACE_SETREGS, box_pid, NULL, &a->user) < 0)
 718     die("ptrace(PTRACE_SETREGS): %m");
 719 }
 720
 721 #else
 722
 723 static void
 724 get_syscall_args(struct syscall_args *a, int is_exit UNUSED)
 725 {
 726   if (ptrace(PTRACE_GETREGS, box_pid, NULL, &a->user) < 0)
 727     die("ptrace(PTRACE_GETREGS): %m");
 728   a->sys = a->user.regs.orig_eax;
 729   a->arg1 = a->user.regs.ebx;
 730   a->arg2 = a->user.regs.ecx;
 731   a->arg3 = a->user.regs.edx;
 732   a->result = a->user.regs.eax;
 733 }
 734
 735 static void
 736 set_syscall_nr(struct syscall_args *a, arg_t sys)
 737 {
 738   a->sys = sys;
 739   a->user.regs.orig_eax = sys;
 740   if (ptrace(PTRACE_SETREGS, box_pid, NULL, &a->user) < 0)
 741     die("ptrace(PTRACE_SETREGS): %m");
 742 }
 743
 744 #endif
 745
 746 /*** Syscall checks ***/
 747
 748 static void
 749 valid_filename(arg_t addr)
 750 {
 751   char namebuf[4096], *p, *end;
 752
 753   if (!file_access)
 754     err("FA: File access forbidden");
 755   if (file_access >= 9)
 756     return;
 757
 758   p = end = namebuf;
 759   do
 760     {
 761       if (p >= end)
 762         {
 763           int remains = PAGE_SIZE - (addr & (PAGE_SIZE-1));
 764           int l = namebuf + sizeof(namebuf) - end;
 765           if (l > remains)
 766             l = remains;
 767           if (!l)
 768             err("FA: Access to file with name too long");
 769           remains = read_user_mem(addr, end, l);
 770           if (remains < 0)
 771             die("read(mem): %m");
 772           if (!remains)
 773             err("FA: Access to file with name out of memory");
 774           end += remains;
 775           addr += remains;
 776         }
 777     }
 778   while (*p++);
 779
 780   msg("[%s] ", namebuf);
 781   if (file_access >= 3)
 782     return;
 783
 784   // Everything in current directory is permitted
 785   if (!strchr(namebuf, '/') && strcmp(namebuf, ".."))
 786     return;
 787
 788   // ".." anywhere in the path is forbidden
 789   enum action act = A_DEFAULT;
 790   if (strstr(namebuf, ".."))
 791     act = A_NO;
 792
 793   // Scan user rules
 794   for (struct path_rule *r = user_path_rules; r && !act; r=r->next)
 795     act = match_path_rule(r, namebuf);
 796
 797   // Scan built-in rules
 798   if (file_access >= 2)
 799     for (int i=0; i<ARRAY_SIZE(default_path_rules) && !act; i++)
 800       act = match_path_rule(&default_path_rules[i], namebuf);
 801
 802   if (act != A_YES)
 803     err("FA: Forbidden access to file `%s'", namebuf);
 804 }
 805
 806 // Check syscall. If invalid, return -1, otherwise return the action mask.
 807 static int
 808 valid_syscall(struct syscall_args *a)
 809 {
 810   unsigned int sys = a->sys;
 811   unsigned int act = (sys < NUM_ACTIONS) ? syscall_action[sys] : A_DEFAULT;
 812
 813   if (act & A_LIBERAL)
 814     {
 815       if (filter_syscalls != 1)
 816         act = A_DEFAULT;
 817     }
 818
 819   switch (act & A_ACTION_MASK)
 820     {
 821     case A_YES:
 822       return act;
 823     case A_NO:
 824       return -1;
 825     case A_FILENAME:
 826       valid_filename(a->arg1);
 827       return act;
 828     default: ;
 829     }
 830
 831   switch (sys)
 832     {
 833     case __NR_kill:
 834       if (a->arg1 == (arg_t) box_pid)
 835         {
 836           meta_printf("exitsig:%d\n", (int) a->arg2);
 837           err("SG: Committed suicide by signal %d", (int) a->arg2);
 838         }
 839       return -1;
 840     case __NR_tgkill:
 841       if (a->arg1 == (arg_t) box_pid && a->arg2 == (arg_t) box_pid)
 842         {
 843           meta_printf("exitsig:%d\n", (int) a->arg3);
 844           err("SG: Committed suicide by signal %d", (int) a->arg3);
 845         }
 846       return -1;
 847     default:
 848       return -1;
 849     }
 850 }
 851
 852 static void
 853 signal_alarm(int unused UNUSED)
 854 {
 855   /* Time limit checks are synchronous, so we only schedule them there. */
 856   timer_tick = 1;
 857   alarm(1);
 858 }
 859
 860 static void
 861 signal_int(int unused UNUSED)
 862 {
 863   /* Interrupts are fatal, so no synchronization requirements. */
 864   meta_printf("exitsig:%d\n", SIGINT);
 865   err("SG: Interrupted");
 866 }
 867
 868 #define PROC_BUF_SIZE 4096
 869 static void
 870 read_proc_file(char *buf, char *name, int *fdp)
 871 {
 872   int c;
 873
 874   if (!*fdp)
 875     {
 876       sprintf(buf, "/proc/%d/%s", (int) box_pid, name);
 877       *fdp = open(buf, O_RDONLY);
 878       if (*fdp < 0)
 879         die("open(%s): %m", buf);
 880     }
 881   lseek(*fdp, 0, SEEK_SET);
 882   if ((c = read(*fdp, buf, PROC_BUF_SIZE-1)) < 0)
 883     die("read on /proc/$pid/%s: %m", name);
 884   if (c >= PROC_BUF_SIZE-1)
 885     die("/proc/$pid/%s too long", name);
 886   buf[c] = 0;
 887 }
 888
 889 static void
 890 check_timeout(void)
 891 {
 892   if (wall_timeout)
 893     {
 894       struct timeval now, wall;
 895       int wall_ms;
 896       gettimeofday(&now, NULL);
 897       timersub(&now, &start_time, &wall);
 898       wall_ms = wall.tv_sec*1000 + wall.tv_usec/1000;
 899       if (wall_ms > wall_timeout)
 900         err("TO: Time limit exceeded (wall clock)");
 901       if (verbose > 1)
 902         fprintf(stderr, "[wall time check: %d msec]\n", wall_ms);
 903     }
 904   if (timeout)
 905     {
 906       char buf[PROC_BUF_SIZE], *x;
 907       int utime, stime, ms;
 908       static int proc_stat_fd;
 909       read_proc_file(buf, "stat", &proc_stat_fd);
 910       x = buf;
 911       while (*x && *x != ' ')
 912         x++;
 913       while (*x == ' ')
 914         x++;
 915       if (*x++ != '(')
 916         die("proc stat syntax error 1");
 917       while (*x && (*x != ')' || x[1] != ' '))
 918         x++;
 919       while (*x == ')' || *x == ' ')
 920         x++;
 921       if (sscanf(x, "%*c %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %d %d", &utime, &stime) != 2)
 922         die("proc stat syntax error 2");
 923       ms = (utime + stime) * 1000 / ticks_per_sec;
 924       if (verbose > 1)
 925         fprintf(stderr, "[time check: %d msec]\n", ms);
 926       if (ms > timeout && ms > extra_timeout)
 927         err("TO: Time limit exceeded");
 928     }
 929 }
 930
 931 static void
 932 sample_mem_peak(void)
 933 {
 934   /*
 935    *  We want to find out the peak memory usage of the process, which is
 936    *  maintained by the kernel, but unforunately it gets lost when the
 937    *  process exits (it is not reported in struct rusage). Therefore we
 938    *  have to sample it whenever we suspect that the process is about
 939    *  to exit.
 940    */
 941   char buf[PROC_BUF_SIZE], *x;
 942   static int proc_status_fd;
 943   read_proc_file(buf, "status", &proc_status_fd);
 944
 945   x = buf;
 946   while (*x)
 947     {
 948       char *key = x;
 949       while (*x && *x != ':' && *x != '\n')
 950         x++;
 951       if (!*x || *x == '\n')
 952         break;
 953       *x++ = 0;
 954       while (*x == ' ' || *x == '\t')
 955         x++;
 956
 957       char *val = x;
 958       while (*x && *x != '\n')
 959         x++;
 960       if (!*x)
 961         break;
 962       *x++ = 0;
 963
 964       if (!strcmp(key, "VmPeak"))
 965         {
 966           int peak = atoi(val);
 967           if (peak > mem_peak_kb)
 968             mem_peak_kb = peak;
 969         }
 970     }
 971
 972   if (verbose > 1)
 973     msg("[mem-peak: %u KB]\n", mem_peak_kb);
 974 }
 975
 976 static void
 977 boxkeeper(void)
 978 {
 979   int syscall_count = (filter_syscalls ? 0 : 1);
 980   struct sigaction sa;
 981
 982   is_ptraced = 1;
 983
 984   bzero(&sa, sizeof(sa));
 985   sa.sa_handler = signal_int;
 986   sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
 987
 988   gettimeofday(&start_time, NULL);
 989   ticks_per_sec = sysconf(_SC_CLK_TCK);
 990   if (ticks_per_sec <= 0)
 991     die("Invalid ticks_per_sec!");
 992
 993   if (timeout || wall_timeout)
 994     {
 995       sa.sa_handler = signal_alarm;
 996       sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);
 997       alarm(1);
 998     }
 999
1000   for(;;)
1001     {
1002       struct rusage rus;
1003       int stat;
1004       pid_t p;
1005       if (timer_tick)
1006         {
1007           check_timeout();
1008           timer_tick = 0;
1009         }
1010       p = wait4(box_pid, &stat, WUNTRACED, &rus);
1011       if (p < 0)
1012         {
1013           if (errno == EINTR)
1014             continue;
1015           die("wait4: %m");
1016         }
1017       if (p != box_pid)
1018         die("wait4: unknown pid %d exited!", p);
1019       if (WIFEXITED(stat))
1020         {
1021           box_pid = 0;
1022           final_stats(&rus);
1023           if (WEXITSTATUS(stat))
1024             {
1025               if (syscall_count)
1026                 {
1027                   meta_printf("exitcode:%d\n", WEXITSTATUS(stat));
1028                   err("RE: Exited with error status %d", WEXITSTATUS(stat));
1029                 }
1030               else
1031                 {
1032                   // Internal error happened inside the child process and it has been already reported.
1033                   box_exit(2);
1034                 }
1035             }
1036           if (timeout && total_ms > timeout)
1037             err("TO: Time limit exceeded");
1038           if (wall_timeout && wall_ms > wall_timeout)
1039             err("TO: Time limit exceeded (wall clock)");
1040           flush_line();
1041           fprintf(stderr, "OK (%d.%03d sec real, %d.%03d sec wall, %d MB, %d syscalls)\n",
1042               total_ms/1000, total_ms%1000,
1043               wall_ms/1000, wall_ms%1000,
1044               (mem_peak_kb + 1023) / 1024,
1045               syscall_count);
1046           box_exit(0);
1047         }
1048       if (WIFSIGNALED(stat))
1049         {
1050           box_pid = 0;
1051           meta_printf("exitsig:%d\n", WTERMSIG(stat));
1052           final_stats(&rus);
1053           err("SG: Caught fatal signal %d%s", WTERMSIG(stat), (syscall_count ? "" : " during startup"));
1054         }
1055       if (WIFSTOPPED(stat))
1056         {
1057           int sig = WSTOPSIG(stat);
1058           if (sig == SIGTRAP)
1059             {
1060               if (verbose > 2)
1061                 msg("[ptrace status %08x] ", stat);
1062               static int stop_count;
1063               if (!stop_count++)                /* Traceme request */
1064                 msg(">> Traceme request caught\n");
1065               else
1066                 err("SG: Breakpoint");
1067               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, 0);
1068             }
1069           else if (sig == (SIGTRAP | 0x80))
1070             {
1071               if (verbose > 2)
1072                 msg("[ptrace status %08x] ", stat);
1073               struct syscall_args a;
1074               static unsigned int sys_tick, last_act;
1075               static arg_t last_sys;
1076               if (++sys_tick & 1)               /* Syscall entry */
1077                 {
1078                   char namebuf[32];
1079                   int act;
1080
1081                   get_syscall_args(&a, 0);
1082                   arg_t sys = a.sys;
1083                   msg(">> Syscall %-12s (%08jx,%08jx,%08jx) ", syscall_name(sys, namebuf), (intmax_t) a.arg1, (intmax_t) a.arg2, (intmax_t) a.arg3);
1084                   if (!exec_seen)
1085                     {
1086                       msg("[master] ");
1087                       if (sys == NATIVE_NR_execve)
1088                         exec_seen = 1;
1089                     }
1090                   else if ((act = valid_syscall(&a)) >= 0)
1091                     {
1092                       last_act = act;
1093                       syscall_count++;
1094                       if (act & A_SAMPLE_MEM)
1095                         sample_mem_peak();
1096                     }
1097                   else
1098                     {
1099                       /*
1100                        * Unfortunately, PTRACE_KILL kills _after_ the syscall completes,
1101                        * so we have to change it to something harmless (e.g., an undefined
1102                        * syscall) and make the program continue.
1103                        */
1104                       set_syscall_nr(&a, ~(arg_t)0);
1105                       err("FO: Forbidden syscall %s", syscall_name(sys, namebuf));
1106                     }
1107                   last_sys = sys;
1108                 }
1109               else                                      /* Syscall return */
1110                 {
1111                   get_syscall_args(&a, 1);
1112                   if (a.sys == ~(arg_t)0)
1113                     {
1114                       /* Some syscalls (sigreturn et al.) do not return a value */
1115                       if (!(last_act & A_NO_RETVAL))
1116                         err("XX: Syscall does not return, but it should");
1117                     }
1118                   else
1119                     {
1120                       if (a.sys != last_sys)
1121                         err("XX: Mismatched syscall entry/exit");
1122                     }
1123                   if (last_act & A_NO_RETVAL)
1124                     msg("= ?\n");
1125                   else
1126                     msg("= %jd\n", (intmax_t) a.result);
1127                 }
1128               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, 0);
1129             }
1130           else if (sig == SIGSTOP)
1131             {
1132               msg(">> SIGSTOP\n");
1133               if (ptrace(PTRACE_SETOPTIONS, box_pid, NULL, (void *) PTRACE_O_TRACESYSGOOD) < 0)
1134                 die("ptrace(PTRACE_SETOPTIONS): %m");
1135               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, 0);
1136             }
1137           else if (sig != SIGXCPU && sig != SIGXFSZ)
1138             {
1139               msg(">> Signal %d\n", sig);
1140               sample_mem_peak();                        /* Signal might be fatal, so update mem-peak */
1141               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, sig);
1142             }
1143           else
1144             {
1145               meta_printf("exitsig:%d", sig);
1146               err("SG: Received signal %d", sig);
1147             }
1148         }
1149       else
1150         die("wait4: unknown status %x, giving up!", stat);
1151     }
1152 }
1153
1154 static void
1155 box_inside(int argc, char **argv)
1156 {
1157   struct rlimit rl;
1158   char *args[argc+1];
1159
1160   memcpy(args, argv, argc * sizeof(char *));
1161   args[argc] = NULL;
1162   if (set_cwd && chdir(set_cwd))
1163     die("chdir: %m");
1164   if (redir_stdin)
1165     {
1166       close(0);
1167       if (open(redir_stdin, O_RDONLY) != 0)
1168         die("open(\"%s\"): %m", redir_stdin);
1169     }
1170   if (redir_stdout)
1171     {
1172       close(1);
1173       if (open(redir_stdout, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666) != 1)
1174         die("open(\"%s\"): %m", redir_stdout);
1175     }
1176   if (redir_stderr)
1177     {
1178       close(2);
1179       if (open(redir_stderr, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666) != 2)
1180         die("open(\"%s\"): %m", redir_stderr);
1181     }
1182   else
1183     dup2(1, 2);
1184   setpgrp();
1185
1186   if (memory_limit)
1187     {
1188       rl.rlim_cur = rl.rlim_max = memory_limit * 1024;
1189       if (setrlimit(RLIMIT_AS, &rl) < 0)
1190         die("setrlimit(RLIMIT_AS): %m");
1191     }
1192
1193   rl.rlim_cur = rl.rlim_max = (stack_limit ? (rlim_t)stack_limit * 1024 : RLIM_INFINITY);
1194   if (setrlimit(RLIMIT_STACK, &rl) < 0)
1195     die("setrlimit(RLIMIT_STACK): %m");
1196
1197   rl.rlim_cur = rl.rlim_max = 64;
1198   if (setrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0)
1199     die("setrlimit(RLIMIT_NOFILE): %m");
1200
1201   char **env = setup_environment();
1202   if (filter_syscalls)
1203     {
1204       if (ptrace(PTRACE_TRACEME) < 0)
1205         die("ptrace(PTRACE_TRACEME): %m");
1206       /* Trick: Make sure that we are stopped until the boxkeeper wakes up. */
1207       raise(SIGSTOP);
1208     }
1209   execve(args[0], args, env);
1210   die("execve(\"%s\"): %m", args[0]);
1211 }
1212
1213 static void
1214 usage(void)
1215 {
1216   fprintf(stderr, "Invalid arguments!\n");
1217   printf("\
1218 Usage: box [<options>] -- <command> <arguments>\n\
1219 \n\
1220 Options:\n\
1221 -a <level>\tSet file access level (0=none, 1=cwd, 2=/etc,/lib,..., 3=whole fs, 9=no checks; needs -f)\n\
1222 -c <dir>\tChange directory to <dir> first\n\
1223 -e\t\tInherit full environment of the parent process\n\
1224 -E <var>\tInherit the environment variable <var> from the parent process\n\
1225 -E <var>=<val>\tSet the environment variable <var> to <val>; unset it if <var> is empty\n\
1226 -f\t\tFilter system calls (-ff=very restricted)\n\
1227 -i <file>\tRedirect stdin from <file>\n\
1228 -k <size>\tLimit stack size to <size> KB (default: 0=unlimited)\n\
1229 -m <size>\tLimit address space to <size> KB\n\
1230 -M <file>\tOutput process information to <file> (name:value)\n\
1231 -o <file>\tRedirect stdout to <file>\n\
1232 -p <path>\tPermit access to the specified path (or subtree if it ends with a `/')\n\
1233 -p <path>=<act>\tDefine action for the specified path (<act>=yes/no)\n\
1234 -r <file>\tRedirect stderr to <file>\n\
1235 -s <sys>\tPermit the specified syscall (be careful)\n\
1236 -s <sys>=<act>\tDefine action for the specified syscall (<act>=yes/no/file)\n\
1237 -t <time>\tSet run time limit (seconds, fractions allowed)\n\
1238 -T\t\tAllow syscalls for measuring run time\n\
1239 -v\t\tBe verbose (use multiple times for even more verbosity)\n\
1240 -w <time>\tSet wall clock time limit (seconds, fractions allowed)\n\
1241 -x <time>\tSet extra timeout, before which a timing-out program is not yet killed,\n\
1242 \t\tso that its real execution time is reported (seconds, fractions allowed)\n\
1243 ");
1244   exit(2);
1245 }
1246
1247 int
1248 main(int argc, char **argv)
1249 {
1250   int c;
1251   uid_t uid;
1252
1253   while ((c = getopt(argc, argv, "a:c:eE:fi:k:m:M:o:p:r:s:t:Tvw:x:")) >= 0)
1254     switch (c)
1255       {
1256       case 'a':
1257         file_access = atol(optarg);
1258         break;
1259       case 'c':
1260         set_cwd = optarg;
1261         break;
1262       case 'e':
1263         pass_environ = 1;
1264         break;
1265       case 'E':
1266         if (!set_env_action(optarg))
1267           usage();
1268         break;
1269       case 'f':
1270         filter_syscalls++;
1271         break;
1272       case 'k':
1273         stack_limit = atol(optarg);
1274         break;
1275       case 'i':
1276         redir_stdin = optarg;
1277         break;
1278       case 'm':
1279         memory_limit = atol(optarg);
1280         break;
1281       case 'M':
1282         meta_open(optarg);
1283         break;
1284       case 'o':
1285         redir_stdout = optarg;
1286         break;
1287       case 'p':
1288         if (!set_path_action(optarg))
1289           usage();
1290         break;
1291       case 'r':
1292         redir_stderr = optarg;
1293         break;
1294       case 's':
1295         if (!set_syscall_action(optarg))
1296           usage();
1297         break;
1298       case 't':
1299         timeout = 1000*atof(optarg);
1300         break;
1301       case 'T':
1302         syscall_action[__NR_times] = A_YES;
1303         break;
1304       case 'v':
1305         verbose++;
1306         break;
1307       case 'w':
1308         wall_timeout = 1000*atof(optarg);
1309         break;
1310       case 'x':
1311         extra_timeout = 1000*atof(optarg);
1312         break;
1313       default:
1314         usage();
1315       }
1316   if (optind >= argc)
1317     usage();
1318
1319   uid = geteuid();
1320   if (setreuid(uid, uid) < 0)
1321     die("setreuid: %m");
1322   box_pid = fork();
1323   if (box_pid < 0)
1324     die("fork: %m");
1325   if (!box_pid)
1326     box_inside(argc-optind, argv+optind);
1327   else
1328     boxkeeper();
1329   die("Internal error: fell over edge of the world");
1330 }