PG_MANAの雑記

Sakaiというのは学習管理システムとかeラーニングとか言われてるシステムで、大学ではMoodleかこっちを使う所が多い(?)そうです。某所で古いバージョンのFork版が動いてたので、ふと思い立ってサーバー立て時の記録を残しておきます。Tomcatなどのいい勉強になったかな(半日潰れた)。

構築環境

• Ubuntu 18.04 LTS
• Google Cloud Platform Compute Engine n1-standard-1
• RAM 3.75GB
• HDD 10GB
• Sakai 19.03

テストで立てたので環境も即席のものです。最初は別サーバーのDockerコンテナでやろうと思いましたが、URLをサブディレクトリにすることができず、サブドメインの設定をするのも面倒だったのでIPアドレスが降ってくるGCE使いました。JVMを使うからなのか、メモリは結構食いまして2GB以上は必要なのではないでしょうか(足りないと途中でエラー吐いて死ぬことがある)
https://confluence.sakaiproject.org/pages/viewpage.action?pageId=109772886
基本はここを見ながら進めます。

Tomcat導入

まずは、必要なパッケージを落としておきます。

apt-get install git openjdk-8-jdk maven mysql-server nginx

最初はOpenJDK-11-JDK入れていたんですが、うまく動かないので8を持ってきました(ドキュメントでもJava 1.8とあるし、JDKの互換性は結構ないんですね…)
つぎにTomcat 8系をひっぱってきます(ここらへんからsuなどでrootになってるほうが楽かも)
https://tomcat.apache.org/download-80.cgi でtarボールをダウンロードしてきて/opt/以下に展開します。(注意したいのはapt-getでのtomcatではだめで、tomcatのパッケージにSakaiのバイナリを追加する形で動かすようです。)
そしてリンクを張っておきます。

cd /opt/
tar xvf apache-tomcat-8.5.49.tar.gz
ln -nsf apache-tomcat-8.5.49 tomcat

次にドキュメントにあるようにtomcatのbin/setenv.shに以下の内容を追加します。

export CATALINA_HOME=/opt/tomcat
export JAVA_OPTS="-server -d64 -Xms1g -Xmx2g -Djava.awt.headless=true -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+DisableExplicitGC"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dhttp.agent=Sakai"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dorg.apache.jasper.compiler.Parser.STRICT_QUOTE_ESCAPING=false"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dsakai.security=$CATALINA_HOME/sakai/"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Duser.timezone=Asia/Tokyo"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dsakai.cookieName=SAKAI2SESSIONID"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=8089 -Dcom.sun.management.jmxremote.local.only=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false"

高速化のロジックがドキュメントでは乗っていますが、お好みに応じて行います。

Sakaiの起動

次にhttp://source.sakaiproject.org/release/よりSakaiのバイナリパッケージを引っ張ってきます。これをTomcatのディレクトリで展開します。

cd /opt/tomcat/
tar xvf sakai-bin-19.3.tar.gz

また、SakaiでMySQLを使うにはひと手間いるらしく、まず、https://dev.mysql.com/downloads/connector/j/より、「Connector/J」の「Platform Independant」のtarを持ってきて中にある「mysql-connector-java-.x.x.x.x.jar」をtomcat/lib/ の中に放り込みます。

次にmy.conf(Ubuntuでは /etc/mysql/mysql.conf.d/mysql.conf らしい)の[mysqld]以下に

default-storage-engine=InnoDB
lower_case_table_names=1

を追加します。(https://confluence.sakaiproject.org/display/DOC/Sakai+11+database+supportより)

次に tomcat/sakai/local.properties にhttps://confluence.sakaiproject.org/pages/viewpage.action?pageId=109772886に従って次の設定を書き込みます。(sakaiuserとsakaipasswordとsakaidatabaseは適宜置き換えてください)

username@javax.sql.BaseDataSource=sakaiuser
password@javax.sql.BaseDataSource=sakaipassword

## MySQL settings
vendor@org.sakaiproject.db.api.SqlService=mysql
driverClassName@javax.sql.BaseDataSource=com.mysql.jdbc.Driver
hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect
url@javax.sql.BaseDataSource=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/sakaidatabase?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8
validationQuery@javax.sql.BaseDataSource=select 1 from DUAL
defaultTransactionIsolationString@javax.sql.BaseDataSource=TRANSACTION_READ_COMMITTED

これに従って、mysqlで該当データベースとユーザを追加します。(ドキュメントを参考にすると良いでしょう)

次にnginxのリバースプロキシを設定します。
local.propertiesにserverURIを記載していても、NginxでHostをSakaiにパスしないと正常に動作しないので注意してください。(ここを忘れててうまく行かなかった)

location / {
    proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
    proxy_set_header Host $host;
    ....
}

ここまですると、設定が終わっているはずなので、tomcat/bin/startup.shを叩くと起動が開始します。tomcat/logs/catalina.outを確認してエラーで死んでなければ、起動後(2分くらいかかります)、http://hogehoge/portal/にアクセスするとメイン画面が出てきます。(UserName:admin PassWord:admin で入れます)

だいぶ雑な説明でしたが、とりあえずinstall記です。

この文章はセキュリティキャンプ2019 Y-I OS開発ゼミ用に書かれたものです。
セキュリティキャンプが終了次第公開する予定です。主にOS自作のネタを提供するのが目的な文章ですので、参加者の皆様が強い目標をお持ちなら、ぜひそれを実現させてください。（全員そうだったらこの文章は無駄になるわけですが…それはそれで）
そうでなくとも、セキュリティキャンプに応募する際に何らかの目標を持って応募はされているとは思いますが、+αという感じや、より目標が具体的になるように役立ててもらえると幸いです。

RustでOS自作

これは自分がセキュリティキャンプ2017に参加したときの目標です。

Rustは安全性、速度、並行性の3つのゴールにフォーカスしたシステムプログラミング言語です。 ガーベジコレクタなしにこれらのゴールを実現していて、他の言語への埋め込み、要求された空間や時間内での動作、 デバイスドライバやオペレーティングシステムのような低レベルなコードなど他の言語が苦手とする多数のユースケースを得意とします。

https://doc.rust-jp.rs/the-rust-programming-language-ja/1.6/book/

とあるように、Rustは低レイヤを得意とする言語で安全性に重きを置いています。おかげで最初は「エェ…そんくらい許してくれや…」というエラーがガツガツ出ます。しかしながら、これらを丁寧に潰していけばほぼ100%期待通りに動いてくれます。セキュリティキャンプ2017では割り込みのバグを潰すのに時間がかかったわけですが(参照：セキュリティキャンプ2017参加記)、Rustが原因であることは少なかったです。
RustでのOS自作で参考になりそうなサイトは以下の通りです。

• https://github.com/PG-MANA/Methylenix (セキュリティキャンプ2017で作成したもの)
• https://github.com/PG-MANA/RusBoot (UEFIからブートする例)
• https://www.redox-os.org/ (Rustで書かれたOS)
• https://os.phil-opp.com/ (RustでOSを書くチュートリアル付きブログ)

NimでOS自作

Nim (旧称Nimrod) とは命令型、マルチパラダイム、コンパイル言語という特徴を持つプログラミング言語であり、アンドレアス・ランプフにより設計・開発された。Nimは「効率的で表現豊かで優雅」であるように設計されている。

https://ja.wikipedia.org/wiki/Nim

NimはRustより少し早めに出てきた言語で、Python風に優美にコードがかける…らしいです。よく言語比較サイトでRustと喧嘩してます。
NimはCのコードを吐けるのでこれを利用してOSを自作することも可能のようです。ただRustに対してネットでの情報が少なく難航するかもしれません。でも折角のセキュリティキャンプなので挑戦してみるのも良いかと思います。(自分も気になります。)
NimでのOS自作で参考になりそうなサイトは以下の通りです。

• http://sksat.hatenablog.com/entry/2017/12/12/213528 (sksat氏のNimでのOS自作に関する情報)
• https://github.com/dom96/nimkernel (Nimでのマルチブート)

ZigでOS自作

Zig is a general-purpose programming language designed for robustness, optimality, and maintainability.

https://ziglang.org/

かなり新しい言語のようですが、低レイヤも扱えるようです。が、日本語の情報がほとんどありません。どうしたもんでしょう…Nim同様挑戦してみるのも良いかと思います。

はりぼてOSを64bit対応してセキュアにしてみる

言わずとしれた30日OS自作本のはりぼてOSですが、今や時代遅れのOSと言われるようになりました…悲しい。
昨今のOSは64bit対応でページングを採用していますので、32bitOSでセグメンテーションなはりぼてOSとは大違いです。
しかしながらはりぼてOSはGUIもしっかりしてますし初心者向けにわかりやすくできているので、これを参考にしてUEFIブートなどに対応するのも良いかなと思います。
また30日OS自作本では、LDTなどを使ってメモリ保護などを行っていますが、全然セキュアではないのです。例えば

void HariMain(void){
    api_boxfilwin(0, 8, 36, 141, 43, 3);
    api_putstrwin(10000, 28, 28, 0, 12, "hello, world");
    api_end();
}

というアプリでも作ろうもんならたちまちOSがぶっ壊れてしまいます。第一引数のwinをOS側で検証してませんから、適当な値を打ち込めばすぐやられます。これらを改善するにはどうしたらいいか考えるのもセキュリティらしいネタかもしれません。

別アーキテクチャでのOS自作

(もしx86環境という条件付きのキャンプでしたら以下のネタは利用できません)
世の中にはx86-64なCPUだけではなく、様々なISAがあります。
身近なものでは、スマートフォンでよく採用されているARMアーキテクチャや話題沸騰中のRISC-Vなど様々なものがあります。
QEMUでも実装されているCPUも多くありますので、実機では動かせなくともエミュレータで動くOSも作れます。
他のISAと比較することでx86-64がどのような性質を持って、セキュリティ的にどうかがわかるかもしれません。(自分はRISC-Vをいじって少しわかった…気がする…多分)
https://github.com/PG-MANA/RuscV RustでRISC-Vベアメタルをやったときのコードですが役に立つかもしれません。

終わりに

少ない量でしたが、何か役に立てたなら幸いです。これをみて全く別のことを思いついてもらっても構いません。
OS自作の分野は日本語の情報が(他に比べて)少ないですが、テーマは色々あると思うので、有意義なテーマを見つけて、頑張ってみてください。