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 = 0.125        # 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 impostor.  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, json, getopt, urlparse, time, random
  62 import threading, Queue, SocketServer
  63 import irc.client, logging
  64
  65 version = "1.3"
  66
  67 # Sketch of implementation:
  68 #
  69 # One Irker object manages multiple IRC sessions.  It holds a map of
  70 # Dispatcher objects, one per (server, port) combination, which are
  71 # responsible for routing messages to one of any number of Connection
  72 # objects that do the actual socket conversations.  The reason for the
  73 # Dispatcher layer is that IRC daemons limit the number of channels a
  74 # client (that is, from the daemon's point of view, a socket) can be
  75 # joined to, so each session to a server needs a flock of Connection
  76 # instances each with its own socket.
  77 #
  78 # Connections are timed out and removed when either they haven't seen a
  79 # PING for a while (indicating that the server may be stalled or down)
  80 # or there has been no message traffic to them for a while, or
  81 # even if the queue is nonempty but efforts to connect have failed for
  82 # a long time.
  83 #
  84 # There are multiple threads. One accepts incoming traffic from all servers.
  85 # Each Connection also has a consumer thread and a thread-safe message queue.
  86 # The program main appends messages to queues as JSON requests are received;
  87 # the consumer threads try to ship them to servers.  When a socket write
  88 # stalls, it only blocks an individual consumer thread; if it stalls long
  89 # enough, the session will be timed out.
  90 #
  91 # Message delivery is thus not reliable in the face of network stalls,
  92 # but this was considered acceptable because IRC (notoriously) has the
  93 # same problem - there is little point in reliable delivery to a relay
  94 # that is down or unreliable.
  95 #
  96 # This code uses only NICK, JOIN, MODE, and PRIVMSG. It is strictly
  97 # compliant to RFC1459, except for the interpretation and use of the
  98 # DEAF and CHANLIMIT and (obsolete) MAXCHANNELS features.  CHANLIMIT
  99 # is as described in the Internet RFC draft
 100 # draft-brocklesby-irc-isupport-03 at <http://www.mirc.com/isupport.html>.
 101
 102 class Connection:
 103     def __init__(self, irkerd, servername, port, nick_base=1):
 104         self.irker = irkerd
 105         self.servername = servername
 106         self.port = port
 107         self.nick_trial = nick_base
 108         self.connection = None
 109         self.status = "unseen"
 110         self.last_xmit = time.time()
 111         self.last_ping = time.time()
 112         self.channels_joined = []
 113         self.channel_limits = {}
 114         # The consumer thread
 115         self.queue = Queue.Queue()
 116         self.thread = threading.Thread(target=self.dequeue)
 117         self.thread.start()
 118     def nickname(self, n=None):
 119         "Return a name for the nth server connection."
 120         if n is None:
 121             n = self.nick_trial
 122         return (NAMESTYLE % n)
 123     def handle_ping(self):
 124         "Register the fact that the server has pinged this connection."
 125         self.last_ping = time.time()
 126     def handle_welcome(self):
 127         "The server says we're OK, with a non-conflicting nick."
 128         self.status = "ready"
 129         self.irker.debug(1, "nick %s accepted" % self.nickname())
 130     def handle_badnick(self):
 131         "The server says our nick has a conflict."
 132         self.irker.debug(1, "nick %s rejected" % self.nickname())
 133         # Randomness prevents a malicious user or bot from antcipating the
 134         # next trial name in order to block us from completing the handshake.
 135         self.nick_trial += random.randint(1, 3)
 136         self.connection.nick(self.nickname())
 137     def handle_disconnect(self):
 138         "Server disconnected us for flooding or some other reason."
 139         self.connection = None
 140     def enqueue(self, channel, message):
 141         "Enque a message for transmission."
 142         self.queue.put((channel, message))
 143     def dequeue(self):
 144         "Try to ship pending messages from the queue."
 145         while True:
 146             # We want to be kind to the IRC servers and not hold unused
 147             # sockets open forever, so they have a time-to-live.  The
 148             # loop is coded this particular way so that we can drop
 149             # the actual server connection when its time-to-live
 150             # expires, then reconnect and resume transmission if the
 151             # queue fills up again.
 152             if not self.connection:
 153                 self.connection = self.irker.irc.server()
 154                 self.connection.context = self
 155                 self.nick_trial = 1
 156                 self.channels_joined = []
 157                 # This will throw irc.client.ServerConnectionError on failure
 158                 try:
 159                     self.connection.connect(self.servername,
 160                                         self.port,
 161                                         nickname=self.nickname(),
 162                                         username="irker",
 163                                         ircname="irker relaying client")
 164                     self.status = "handshaking"
 165                     self.irker.debug(1, "XMIT_TTL bump (%s connection) at %s" % (self.servername, time.asctime()))
 166                     self.last_xmit = time.time()
 167                 except irc.client.ServerConnectionError:
 168                     self.status = "disconnected"
 169             elif self.status == "handshaking":
 170                 # Don't buzz on the empty-queue test while we're handshaking
 171                 time.sleep(ANTI_BUZZ_DELAY)
 172             elif self.queue.empty():
 173                 # Queue is empty, at some point we want to time out
 174                 # the connection rather than holding a socket open in
 175                 # the server forever.
 176                 now = time.time()
 177                 if now > self.last_xmit + XMIT_TTL \
 178                        or now > self.last_ping + PING_TTL:
 179                     self.irker.debug(1, "timing out inactive connection to %s at %s" % (self.servername, time.asctime()))
 180                     self.connection.context = None
 181                     self.connection.close()
 182                     self.connection = None
 183                     self.status = "disconnected"
 184                 else:
 185                     # Prevent this thread from hogging the CPU by pausing
 186                     # for just a little bit after the queue-empty check.
 187                     # As long as this is less that the duration of a human
 188                     # reflex arc it is highly unlikely any human will ever
 189                     # notice.
 190                     time.sleep(ANTI_BUZZ_DELAY)
 191             elif self.status == "disconnected" \
 192                      and time.time() > self.last_xmit + DISCONNECT_TTL:
 193                 # Queue is nonempty, but the IRC server might be down. Letting
 194                 # failed connections retain queue space forever would be a
 195                 # memory leak.
 196                 self.status = "expired"
 197                 break
 198             elif self.status == "unseen" \
 199                      and time.time() > self.last_xmit + UNSEEN_TTL:
 200                 # Nasty people could attempt a denial-of-service
 201                 # attack by flooding us with requests with invalid
 202                 # servernames. We guard against this by rapidly
 203                 # expiring connections that have a nonempty queue but
 204                 # have never had a successful open.
 205                 self.status = "expired"
 206                 break
 207             elif self.status == "ready":
 208                 (channel, message) = self.queue.get()
 209                 if channel not in self.channels_joined:
 210                     self.channels_joined.append(channel)
 211                     self.connection.join(channel)
 212                 for segment in message.split("\n"):
 213                     self.connection.privmsg(channel, segment)
 214                     time.sleep(ANTI_FLOOD_DELAY)
 215                 self.last_xmit = time.time()
 216                 self.irker.debug(1, "XMIT_TTL bump (%s transmission) at %s" % (self.servername, time.asctime()))
 217                 self.queue.task_done()
 218     def live(self):
 219         "Should this connection not be scavenged?"
 220         return self.status != "expired"
 221     def joined_to(self, channel):
 222         "Is this connection joined to the specified channel?"
 223         return channel in self.channels_joined
 224     def accepting(self, channel):
 225         "Can this connection accept a join of this channel?"
 226         if self.channel_limits:
 227             match_count = 0
 228             for already in self.channels_joined:
 229                 if already[0] == channel[0]:
 230                     match_count += 1
 231             return match_count < self.channel_limits.get(channel[0], CHANNEL_MAX)
 232         else:
 233             return len(self.channels_joined) < CHANNEL_MAX
 234
 235 class Target():
 236     "Represent a transmission target."
 237     def __init__(self, url):
 238         parsed = urlparse.urlparse(url)
 239         irchost, _, ircport = parsed.netloc.partition(':')
 240         if not ircport:
 241             ircport = 6667
 242         self.servername = irchost
 243         self.channel = parsed.path.lstrip('/')
 244         if self.channel and self.channel[0] not in "#&+":
 245             self.channel = "#" + self.channel
 246         self.port = int(ircport)
 247     def valid(self):
 248         "Both components must be present for a valid target."
 249         return self.servername and self.channel
 250     def server(self):
 251         "Return a hashable tuple representing the destination server."
 252         return (self.servername, self.port)
 253
 254 class Dispatcher:
 255     "Manage connections to a particular server-port combination."
 256     def __init__(self, irkerd, servername, port):
 257         self.irker = irkerd
 258         self.servername = servername
 259         self.port = port
 260         self.connections = []
 261     def dispatch(self, channel, message):
 262         "Dispatch messages for our server-port combination."
 263         connections = [x for x in self.connections if x.live()]
 264         eligibles = [x for x in connections if x.joined_to(channel)] \
 265                     or [x for x in connections if x.accepting(channel)]
 266         if not eligibles:
 267             newconn = Connection(self.irker,
 268                                  self.servername,
 269                                  self.port,
 270                                  len(self.connections)+1)
 271             self.connections.append(newconn)
 272             eligibles = [newconn]
 273         eligibles[0].enqueue(channel, message)
 274     def live(self):
 275         "Does this server-port combination have any live connections?"
 276         self.connections = [x for x in self.connections if x.live()]
 277         return len(self.connections) > 0
 278
 279 class Irker:
 280     "Persistent IRC multiplexer."
 281     def __init__(self, debuglevel=0):
 282         self.debuglevel = debuglevel
 283         self.irc = irc.client.IRC()
 284         self.irc.add_global_handler("ping", self._handle_ping)
 285         self.irc.add_global_handler("welcome", self._handle_welcome)
 286         self.irc.add_global_handler("erroneusnickname", self._handle_badnick)
 287         self.irc.add_global_handler("nicknameinuse", self._handle_badnick)
 288         self.irc.add_global_handler("nickcollision", self._handle_badnick)
 289         self.irc.add_global_handler("unavailresource", self._handle_badnick)
 290         self.irc.add_global_handler("featurelist", self._handle_features)
 291         self.irc.add_global_handler("disconnect", self._handle_disconnect)
 292         thread = threading.Thread(target=self.irc.process_forever)
 293         self.irc._thread = thread
 294         thread.start()
 295         self.servers = {}
 296     def logerr(self, errmsg):
 297         "Log a processing error."
 298         sys.stderr.write("irkerd: " + errmsg + "\n")
 299     def debug(self, level, errmsg):
 300         "Debugging information."
 301         if self.debuglevel >= level:
 302             sys.stderr.write("irkerd: %s\n" % errmsg)
 303     def _handle_ping(self, connection, _event):
 304         "PING arrived, bump the last-received time for the connection."
 305         if connection.context:
 306             connection.context.handle_ping()
 307     def _handle_welcome(self, connection, _event):
 308         "Welcome arrived, nick accepted for this connection."
 309         if connection.context:
 310             connection.context.handle_welcome()
 311     def _handle_badnick(self, connection, _event):
 312         "Nick not accepted for this connection."
 313         if connection.context:
 314             connection.context.handle_badnick()
 315     def _handle_features(self, connection, event):
 316         "Determine if and how we can set deaf mode."
 317         if connection.context:
 318             cxt = connection.context
 319             for lump in event.arguments():
 320                 if lump.startswith("DEAF="):
 321                     connection.mode(cxt.nickname(), "+"+lump[5:])
 322                 elif lump.startswith("MAXCHANNELS="):
 323                     m = int(lump[12:])
 324                     for pref in "#&+":
 325                         cxt.channel_limits[pref] = m
 326                     self.debug(1, "%s maxchannels is %d" \
 327                                % (connection.server, m))
 328                 elif lump.startswith("CHANLIMIT=#:"):
 329                     limits = lump[10:].split(",")
 330                     try:
 331                         for token in limits:
 332                             (prefixes, limit) = token.split(":")
 333                             limit = int(limit)
 334                             for c in prefixes:
 335                                 cxt.channel_limits[c] = limit
 336                         self.debug(1, "%s channel limit map is %s" \
 337                                    % (connection.server, cxt.channel_limits))
 338                     except ValueError:
 339                         self.logerr("ill-formed CHANLIMIT property")
 340     def _handle_disconnect(self, connection, _event):
 341         "Server hung up the connection."
 342         self.debug(1, "server disconnected")
 343         if connection.context:
 344             connection.context.handle_disconnect()
 345     def handle(self, line):
 346         "Perform a JSON relay request."
 347         try:
 348             request = json.loads(line.strip())
 349             if type(request) != type({}):
 350                 self.logerr("request in tot a JSON dictionary: %s" % repr(request))
 351             elif "to" not in request or "privmsg" not in request:
 352                 self.logerr("malformed reqest - 'to' or 'privmsg' missing: %s" % repr(request))
 353             else:
 354                 channels = request['to']
 355                 message = request['privmsg']
 356                 if type(channels) not in (type([]), type(u"")) \
 357                        or type(message) != type(u""):
 358                     self.logerr("malformed request - unexpected types: %s" % repr(request))
 359                 else:
 360                     if type(channels) == type(u""):
 361                         channels = [channels]
 362                     for url in channels:
 363                         if type(url) != type(u""):
 364                             self.logerr("malformed request - unexpected type: %s" % repr(request))
 365                         else:
 366                             target = Target(url)
 367                             if not target.valid():
 368                                 return
 369                             if target.server() not in self.servers:
 370                                 self.servers[target.server()] = Dispatcher(self, target.servername, target.port)
 371                             self.servers[target.server()].dispatch(target.channel, message)
 372                             # GC dispatchers with no active connections
 373                             servernames = self.servers.keys()
 374                             for servername in servernames:
 375                                 if not self.servers[servername].live():
 376                                     del self.servers[servername]
 377                             # If we might be pushing a resource limit
 378                             # even after garbage collection, remove a
 379                             # session.  The goal here is to head off
 380                             # DoS attacks that aim at exhausting
 381                             # thread space or file descriptors.  The
 382                             # cost is that attempts to DoS this
 383                             # service will cause lots of join/leave
 384                             # spam as we scavenge old channels after
 385                             # connecting to new ones. The particular
 386                             # method used for selecting a session to
 387                             # be terminated doesn't matter much; we
 388                             # choose the one longest idle on the
 389                             # assumption that message activity is likely
 390                             # to be clumpy.
 391                             oldest = None
 392                             if len(self.servers) >= CONNECTION_MAX:
 393                                 for (name, server) in self.servers.items():
 394                                     if not oldest or server.last_xmit < self.servers[oldest].last_xmit:
 395                                         oldest = name
 396                                 del self.servers[oldest]
 397         except ValueError:
 398             self.logerr("can't recognize JSON on input: %s" % repr(line))
 399
 400 class IrkerTCPHandler(SocketServer.StreamRequestHandler):
 401     def handle(self):
 402         while True:
 403             line = self.rfile.readline()
 404             if not line:
 405                 break
 406             irker.handle(line.strip())
 407
 408 class IrkerUDPHandler(SocketServer.BaseRequestHandler):
 409     def handle(self):
 410         data = self.request[0].strip()
 411         #socket = self.request[1]
 412         irker.handle(data)
 413
 414 if __name__ == '__main__':
 415     debuglvl = 0
 416     (options, arguments) = getopt.getopt(sys.argv[1:], "d:V")
 417     for (opt, val) in options:
 418         if opt == '-d':         # Enable debug/progress messages
 419             debuglvl = int(val)
 420             if debuglvl > 1:
 421                 logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)
 422         elif opt == '-V':       # Emit version and exit
 423             sys.stdout.write("irkerd version %s\n" % version)
 424             sys.exit(0)
 425     irker = Irker(debuglevel=debuglvl)
 426     tcpserver = SocketServer.TCPServer((HOST, PORT), IrkerTCPHandler)
 427     udpserver = SocketServer.UDPServer((HOST, PORT), IrkerUDPHandler)
 428     threading.Thread(target=tcpserver.serve_forever).start()
 429     threading.Thread(target=udpserver.serve_forever).start()
 430     # Main thread has to stay alive forever for the cooperative
 431     # scheduling of the green threads to work.
 432     if green_threads:
 433         while True:
 434             time.sleep(10)
 435
 436 # end