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