irkerd

   1 #!/usr/bin/env python
   2 """
   3 irkerd - a simple IRC multiplexer daemon
   4
   5 Listens for JSON objects of the form {'to':<irc-url>, 'privmsg':<text>}
   6 and relays messages to IRC channels. Each request must be followed by
   7 a newline.
   8
   9 The <text> must be a string.  The value of the 'to' attribute can be a
  10 string containing an IRC URL (e.g. 'irc://chat.freenet.net/botwar') or
  11 a list of such strings; in the latter case the message is broadcast to
  12 all listed channels.  Note that the channel portion of the URL need
  13 *not* have a leading '#' unless the channel name itself does.
  14
  15 Options: -d sets the debug-message level (probably only of interest to
  16 developers). The -V option prints the program version and exits.
  17
  18 Design and code by Eric S. Raymond <esr@thyrsus.com>. See the project
  19 resource page at <http://www.catb.org/~esr/irker/>.
  20
  21 Requires Python 2.6 and the irc client library at version >= 2.0.2: see
  22
  23 http://pypi.python.org/pypi/irc/
  24 """
  25 # These things might need tuning
  26
  27 HOST = "localhost"
  28 PORT = 6659
  29
  30 NAMESTYLE = "irker%03d"         # IRC nick template - must contain '%d'
  31 XMIT_TTL = (3 * 60 * 60)        # Time to live, seconds from last transmit
  32 PING_TTL = (15 * 60)            # Time to live, seconds from last PING
  33 DISCONNECT_TTL = (24 * 60 * 60) # Time to live, seconds from last connect
  34 UNSEEN_TTL = 60                 # Time to live, seconds since first request
  35 CHANNEL_MAX = 18                # Max channels open per socket (default)
  36 ANTI_FLOOD_DELAY = 0.5          # Anti-flood delay after transmissions, seconds
  37 ANTI_BUZZ_DELAY = 0.09          # Anti-buzz delay after queue-empty check
  38
  39 # No user-serviceable parts below this line
  40
  41 # This black magic imports support for green threads (coroutines),
  42 # then has kinky sex with the import library internals, replacing
  43 # "threading" with a coroutine-using imposter.  Threads then become
  44 # ultra-light-weight and cooperatively scheduled.
  45 try:
  46     import eventlet
  47     eventlet.monkey_patch()
  48     green_threads = True
  49     # With greenlets we don't worry about thread exhaustion, only the
  50     # file descriptor limit (typically 1024 on modern Unixes). Thus we
  51     # can handle a lot more concurrent sessions and generate less
  52     # join/leave spam under heavy load.
  53     CONNECTION_MAX = 1000
  54 except ImportError:
  55     # Threads are more expensive if we have to use OS-level ones
  56     # rather than greenlets.  We need to avoid pushing thread limits
  57     # as well as fd limits.  See security.txt for discussion.
  58     CONNECTION_MAX = 200
  59     green_threads = False
  60
  61 import sys, getopt, urlparse, time, random
  62 import threading, Queue, SocketServer
  63 import irc.client, logging
  64 try: import simplejson as json
  65 except ImportError: import json
  66
  67 version = "1.5"
  68
  69 # Sketch of implementation:
  70 #
  71 # One Irker object manages multiple IRC sessions.  It holds a map of
  72 # Dispatcher objects, one per (server, port) combination, which are
  73 # responsible for routing messages to one of any number of Connection
  74 # objects that do the actual socket conversations.  The reason for the
  75 # Dispatcher layer is that IRC daemons limit the number of channels a
  76 # client (that is, from the daemon's point of view, a socket) can be
  77 # joined to, so each session to a server needs a flock of Connection
  78 # instances each with its own socket.
  79 #
  80 # Connections are timed out and removed when either they haven't seen a
  81 # PING for a while (indicating that the server may be stalled or down)
  82 # or there has been no message traffic to them for a while, or
  83 # even if the queue is nonempty but efforts to connect have failed for
  84 # a long time.
  85 #
  86 # There are multiple threads. One accepts incoming traffic from all servers.
  87 # Each Connection also has a consumer thread and a thread-safe message queue.
  88 # The program main appends messages to queues as JSON requests are received;
  89 # the consumer threads try to ship them to servers.  When a socket write
  90 # stalls, it only blocks an individual consumer thread; if it stalls long
  91 # enough, the session will be timed out.
  92 #
  93 # Message delivery is thus not reliable in the face of network stalls,
  94 # but this was considered acceptable because IRC (notoriously) has the
  95 # same problem - there is little point in reliable delivery to a relay
  96 # that is down or unreliable.
  97 #
  98 # This code uses only NICK, JOIN, MODE, and PRIVMSG. It is strictly
  99 # compliant to RFC1459, except for the interpretation and use of the
 100 # DEAF and CHANLIMIT and (obsolete) MAXCHANNELS features.  CHANLIMIT
 101 # is as described in the Internet RFC draft
 102 # draft-brocklesby-irc-isupport-03 at <http://www.mirc.com/isupport.html>.
 103
 104 class Connection:
 105     def __init__(self, irkerd, servername, port):
 106         self.irker = irkerd
 107         self.servername = servername
 108         self.port = port
 109         self.nick_trial = None
 110         self.connection = None
 111         self.status = "unseen"
 112         self.last_xmit = time.time()
 113         self.last_ping = time.time()
 114         self.channels_joined = []
 115         self.channel_limits = {}
 116         # The consumer thread
 117         self.queue = Queue.Queue()
 118         self.thread = threading.Thread(target=self.dequeue)
 119         self.thread.daemon = True
 120         self.thread.start()
 121     def nickname(self, n=None):
 122         "Return a name for the nth server connection."
 123         if n is None:
 124             n = self.nick_trial
 125         return (NAMESTYLE % n)
 126     def handle_ping(self):
 127         "Register the fact that the server has pinged this connection."
 128         self.last_ping = time.time()
 129     def handle_welcome(self):
 130         "The server says we're OK, with a non-conflicting nick."
 131         self.status = "ready"
 132         self.irker.debug(1, "nick %s accepted" % self.nickname())
 133     def handle_badnick(self):
 134         "The server says our nick has a conflict."
 135         self.irker.debug(1, "nick %s rejected" % self.nickname())
 136         # Randomness prevents a malicious user or bot from antcipating the
 137         # next trial name in order to block us from completing the handshake.
 138         self.nick_trial += random.randint(1, 3)
 139         self.connection.nick(self.nickname())
 140     def handle_disconnect(self):
 141         "Server disconnected us for flooding or some other reason."
 142         self.connection = None
 143     def handle_kick(self, outof):
 144         "We've been kicked."
 145         self.status = "handshaking"
 146         try:
 147             self.channels_joined.remove(outof)
 148         except ValueError:
 149             self.irker.logerr("kicked by %s from %s that's not joined" \
 150                               % (self.servername, outof))
 151         qcopy = []
 152         while not self.queue.empty():
 153             (channel, message) = self.queue.get()
 154             if channel != outof:
 155                 qcopy.append((channel, message))
 156         for (channel, message) in qcopy:
 157             self.queue.put((channel, message))
 158         self.status = "ready"
 159     def enqueue(self, channel, message):
 160         "Enque a message for transmission."
 161         self.queue.put((channel, message))
 162     def dequeue(self):
 163         "Try to ship pending messages from the queue."
 164         while True:
 165             # We want to be kind to the IRC servers and not hold unused
 166             # sockets open forever, so they have a time-to-live.  The
 167             # loop is coded this particular way so that we can drop
 168             # the actual server connection when its time-to-live
 169             # expires, then reconnect and resume transmission if the
 170             # queue fills up again.
 171             if not self.connection:
 172                 self.connection = self.irker.irc.server()
 173                 self.connection.context = self
 174                 # Try to avoid colliding with other instances
 175                 self.nick_trial = random.randint(1, 990)
 176                 self.channels_joined = []
 177                 # This will throw irc.client.ServerConnectionError on failure
 178                 try:
 179                     self.connection.connect(self.servername,
 180                                         self.port,
 181                                         nickname=self.nickname(),
 182                                         username="irker",
 183                                         ircname="irker relaying client")
 184                     self.status = "handshaking"
 185                     self.irker.debug(1, "XMIT_TTL bump (%s connection) at %s" % (self.servername, time.asctime()))
 186                     self.last_xmit = time.time()
 187                 except irc.client.ServerConnectionError:
 188                     self.status = "disconnected"
 189             elif self.status == "handshaking":
 190                 # Don't buzz on the empty-queue test while we're handshaking
 191                 time.sleep(ANTI_BUZZ_DELAY)
 192             elif self.queue.empty():
 193                 # Queue is empty, at some point we want to time out
 194                 # the connection rather than holding a socket open in
 195                 # the server forever.
 196                 now = time.time()
 197                 if now > self.last_xmit + XMIT_TTL \
 198                        or now > self.last_ping + PING_TTL:
 199                     self.irker.debug(1, "timing out inactive connection to %s at %s" % (self.servername, time.asctime()))
 200                     self.connection.context = None
 201                     self.connection.close()
 202                     self.connection = None
 203                     self.status = "disconnected"
 204                 else:
 205                     # Prevent this thread from hogging the CPU by pausing
 206                     # for just a little bit after the queue-empty check.
 207                     # As long as this is less that the duration of a human
 208                     # reflex arc it is highly unlikely any human will ever
 209                     # notice.
 210                     time.sleep(ANTI_BUZZ_DELAY)
 211             elif self.status == "disconnected" \
 212                      and time.time() > self.last_xmit + DISCONNECT_TTL:
 213                 # Queue is nonempty, but the IRC server might be down. Letting
 214                 # failed connections retain queue space forever would be a
 215                 # memory leak.
 216                 self.status = "expired"
 217                 break
 218             elif self.status == "unseen" \
 219                      and time.time() > self.last_xmit + UNSEEN_TTL:
 220                 # Nasty people could attempt a denial-of-service
 221                 # attack by flooding us with requests with invalid
 222                 # servernames. We guard against this by rapidly
 223                 # expiring connections that have a nonempty queue but
 224                 # have never had a successful open.
 225                 self.status = "expired"
 226                 break
 227             elif self.status == "ready":
 228                 (channel, message) = self.queue.get()
 229                 if channel not in self.channels_joined:
 230                     self.channels_joined.append(channel)
 231                     self.connection.join(channel)
 232                     self.irker.debug(1, "joining %s on %s." % (channel, self.servername))
 233                 for segment in message.split("\n"):
 234                     self.connection.privmsg(channel, segment)
 235                     time.sleep(ANTI_FLOOD_DELAY)
 236                 self.last_xmit = time.time()
 237                 self.irker.debug(1, "XMIT_TTL bump (%s transmission) at %s" % (self.servername, time.asctime()))
 238                 self.queue.task_done()
 239     def live(self):
 240         "Should this connection not be scavenged?"
 241         return self.status != "expired"
 242     def joined_to(self, channel):
 243         "Is this connection joined to the specified channel?"
 244         return channel in self.channels_joined
 245     def accepting(self, channel):
 246         "Can this connection accept a join of this channel?"
 247         if self.channel_limits:
 248             match_count = 0
 249             for already in self.channels_joined:
 250                 if already[0] == channel[0]:
 251                     match_count += 1
 252             return match_count < self.channel_limits.get(channel[0], CHANNEL_MAX)
 253         else:
 254             return len(self.channels_joined) < CHANNEL_MAX
 255
 256 class Target():
 257     "Represent a transmission target."
 258     def __init__(self, url):
 259         parsed = urlparse.urlparse(url)
 260         irchost, _, ircport = parsed.netloc.partition(':')
 261         if not ircport:
 262             ircport = 6667
 263         self.servername = irchost
 264         # IRC channel names are case-insensitive.  If we don't smash
 265         # case here we may run into problems later. There was a bug
 266         # observed on irc.rizon.net where an irkerd user specified #Channel,
 267         # got kicked, and irkerd crashed because the server returned
 268         # "#channel" in the notification that our kick handler saw.
 269         self.channel = parsed.path.lstrip('/').lower()
 270         if self.channel and self.channel[0] not in "#&+":
 271             self.channel = "#" + self.channel
 272         self.port = int(ircport)
 273     def valid(self):
 274         "Both components must be present for a valid target."
 275         return self.servername and self.channel
 276     def server(self):
 277         "Return a hashable tuple representing the destination server."
 278         return (self.servername, self.port)
 279
 280 class Dispatcher:
 281     "Manage connections to a particular server-port combination."
 282     def __init__(self, irkerd, servername, port):
 283         self.irker = irkerd
 284         self.servername = servername
 285         self.port = port
 286         self.connections = []
 287     def dispatch(self, channel, message):
 288         "Dispatch messages for our server-port combination."
 289         connections = [x for x in self.connections if x.live()]
 290         eligibles = [x for x in connections if x.joined_to(channel)] \
 291                     or [x for x in connections if x.accepting(channel)]
 292         if not eligibles:
 293             newconn = Connection(self.irker,
 294                                  self.servername,
 295                                  self.port)
 296             self.connections.append(newconn)
 297             eligibles = [newconn]
 298         eligibles[0].enqueue(channel, message)
 299     def live(self):
 300         "Does this server-port combination have any live connections?"
 301         self.connections = [x for x in self.connections if x.live()]
 302         return len(self.connections) > 0
 303     def last_xmit(self):
 304         "Return the time of the most recent transmission."
 305         return max([x.last_xmit for x in self.connections])
 306
 307 class Irker:
 308     "Persistent IRC multiplexer."
 309     def __init__(self, debuglevel=0):
 310         self.debuglevel = debuglevel
 311         self.irc = irc.client.IRC()
 312         self.irc.add_global_handler("ping", self._handle_ping)
 313         self.irc.add_global_handler("welcome", self._handle_welcome)
 314         self.irc.add_global_handler("erroneusnickname", self._handle_badnick)
 315         self.irc.add_global_handler("nicknameinuse", self._handle_badnick)
 316         self.irc.add_global_handler("nickcollision", self._handle_badnick)
 317         self.irc.add_global_handler("unavailresource", self._handle_badnick)
 318         self.irc.add_global_handler("featurelist", self._handle_features)
 319         self.irc.add_global_handler("disconnect", self._handle_disconnect)
 320         self.irc.add_global_handler("kick", self._handle_kick)
 321         thread = threading.Thread(target=self.irc.process_forever)
 322         thread.daemon = True
 323         self.irc._thread = thread
 324         thread.start()
 325         self.servers = {}
 326     def logerr(self, errmsg):
 327         "Log a processing error."
 328         sys.stderr.write("irkerd: " + errmsg + "\n")
 329     def debug(self, level, errmsg):
 330         "Debugging information."
 331         if self.debuglevel >= level:
 332             sys.stderr.write("irkerd: %s\n" % errmsg)
 333     def _handle_ping(self, connection, _event):
 334         "PING arrived, bump the last-received time for the connection."
 335         if connection.context:
 336             connection.context.handle_ping()
 337     def _handle_welcome(self, connection, _event):
 338         "Welcome arrived, nick accepted for this connection."
 339         if connection.context:
 340             connection.context.handle_welcome()
 341     def _handle_badnick(self, connection, _event):
 342         "Nick not accepted for this connection."
 343         if connection.context:
 344             connection.context.handle_badnick()
 345     def _handle_features(self, connection, event):
 346         "Determine if and how we can set deaf mode."
 347         if connection.context:
 348             cxt = connection.context
 349             for lump in event.arguments():
 350                 if lump.startswith("DEAF="):
 351                     connection.mode(cxt.nickname(), "+"+lump[5:])
 352                 elif lump.startswith("MAXCHANNELS="):
 353                     m = int(lump[12:])
 354                     for pref in "#&+":
 355                         cxt.channel_limits[pref] = m
 356                     self.debug(1, "%s maxchannels is %d" \
 357                                % (connection.server, m))
 358                 elif lump.startswith("CHANLIMIT=#:"):
 359                     limits = lump[10:].split(",")
 360                     try:
 361                         for token in limits:
 362                             (prefixes, limit) = token.split(":")
 363                             limit = int(limit)
 364                             for c in prefixes:
 365                                 cxt.channel_limits[c] = limit
 366                         self.debug(1, "%s channel limit map is %s" \
 367                                    % (connection.server, cxt.channel_limits))
 368                     except ValueError:
 369                         self.logerr("ill-formed CHANLIMIT property")
 370     def _handle_disconnect(self, connection, _event):
 371         "Server hung up the connection."
 372         self.debug(1, "server %s disconnected" % connection.server)
 373         if connection.context:
 374             connection.context.handle_disconnect()
 375     def _handle_kick(self, connection, event):
 376         "Server hung up the connection."
 377         self.debug(1, "irker has been kicked from %s on %s" % (event.target(), connection.server))
 378         if connection.context:
 379             connection.context.handle_kick(event.target())
 380     def handle(self, line):
 381         "Perform a JSON relay request."
 382         try:
 383             request = json.loads(line.strip())
 384             if type(request) != type({}):
 385                 self.logerr("request in tot a JSON dictionary: %s" % repr(request))
 386             elif "to" not in request or "privmsg" not in request:
 387                 self.logerr("malformed reqest - 'to' or 'privmsg' missing: %s" % repr(request))
 388             else:
 389                 channels = request['to']
 390                 message = request['privmsg']
 391                 if type(channels) not in (type([]), type(u"")) \
 392                        or type(message) != type(u""):
 393                     self.logerr("malformed request - unexpected types: %s" % repr(request))
 394                 else:
 395                     if type(channels) == type(u""):
 396                         channels = [channels]
 397                     for url in channels:
 398                         if type(url) != type(u""):
 399                             self.logerr("malformed request - unexpected type: %s" % repr(request))
 400                         else:
 401                             target = Target(url)
 402                             if not target.valid():
 403                                 return
 404                             if target.server() not in self.servers:
 405                                 self.servers[target.server()] = Dispatcher(self, target.servername, target.port)
 406                             self.servers[target.server()].dispatch(target.channel, message)
 407                             # GC dispatchers with no active connections
 408                             servernames = self.servers.keys()
 409                             for servername in servernames:
 410                                 if not self.servers[servername].live():
 411                                     del self.servers[servername]
 412                             # If we might be pushing a resource limit
 413                             # even after garbage collection, remove a
 414                             # session.  The goal here is to head off
 415                             # DoS attacks that aim at exhausting
 416                             # thread space or file descriptors.  The
 417                             # cost is that attempts to DoS this
 418                             # service will cause lots of join/leave
 419                             # spam as we scavenge old channels after
 420                             # connecting to new ones. The particular
 421                             # method used for selecting a session to
 422                             # be terminated doesn't matter much; we
 423                             # choose the one longest idle on the
 424                             # assumption that message activity is likely
 425                             # to be clumpy.
 426                             oldest = None
 427                             oldtime = float("inf")
 428                             if len(self.servers) >= CONNECTION_MAX:
 429                                 for (name, server) in self.servers.items():
 430                                     if server.last_xmit() < oldtime:
 431                                         oldest = name
 432                                         oldtime = server.last_xmit()
 433                                 del self.servers[oldest]
 434         except ValueError:
 435             self.logerr("can't recognize JSON on input: %s" % repr(line))
 436         except RuntimeError:
 437             self.logerr("wildly malformed JSON blew the parser stack.")
 438
 439 class IrkerTCPHandler(SocketServer.StreamRequestHandler):
 440     def handle(self):
 441         while True:
 442             line = self.rfile.readline()
 443             if not line:
 444                 break
 445             irker.handle(line.strip())
 446
 447 class IrkerUDPHandler(SocketServer.BaseRequestHandler):
 448     def handle(self):
 449         data = self.request[0].strip()
 450         #socket = self.request[1]
 451         irker.handle(data)
 452
 453 if __name__ == '__main__':
 454     debuglvl = 0
 455     (options, arguments) = getopt.getopt(sys.argv[1:], "d:V")
 456     for (opt, val) in options:
 457         if opt == '-d':         # Enable debug/progress messages
 458             debuglvl = int(val)
 459             if debuglvl > 1:
 460                 logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)
 461         elif opt == '-V':       # Emit version and exit
 462             sys.stdout.write("irkerd version %s\n" % version)
 463             sys.exit(0)
 464     irker = Irker(debuglevel=debuglvl)
 465     tcpserver = SocketServer.TCPServer((HOST, PORT), IrkerTCPHandler)
 466     tcpserver = threading.Thread(target=tcpserver.serve_forever)
 467     tcpserver.daemon = True
 468     tcpserver.start()
 469     udpserver = SocketServer.UDPServer((HOST, PORT), IrkerUDPHandler)
 470     udpserver = threading.Thread(target=udpserver.serve_forever)
 471     udpserver.daemon = True
 472     udpserver.start()
 473     try:
 474         while True:
 475             time.sleep(10)
 476     except KeyboardInterrupt:
 477         raise SystemExit, 1
 478
 479 # end