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