KF-OnlineJudge/judge/README.md

Rust 判题工程

Cargo workspace 分为五个 crate：

Crate	职责	当前能力
kf-contracts	跨服务通知和执行契约	最小 v1 通知、共享 JSON 样例检查
kf-sandbox	Linux 隔离、限制、计量与清理	规格/配置检查、内部 cgroup/namespace/运行根初始化；run 拒绝执行
kf-engine	语言适配、测试点编排、比较与确定性汇总	预留库边界，无模拟判定
kf-worker	拉取、租约、工件准备与本地编排	--check 入口，无消费循环
kf-coordinator	节点登记、租约、状态与结果写入权	HTTP 存活检查，无任务端点

# 从仓库根目录调用。
make install
make check-judge
make sandbox-probe
make worker-check
make coordinator

工具链由 rust-toolchain.toml 固定，依赖由 Cargo.lock 固定。 协调器默认只监听 127.0.0.1:8100，唯一接口是 /health/live。 KF_COORDINATOR_LISTEN 可覆盖地址；在业务协议落地前不对外暴露内部服务。

沙箱的 probe 输出只表明当前进程看到的 namespace/cgroup/seccomp 信息， 不代表已经验证创建权限、委派或安全隔离。run 返回结构化拒绝和退出码 2。 真正的权限操作和 unsafe 代码只能落在沙箱模块，实施时逐项记录安全理由与 Linux 验证。 当前统一禁止 unsafe，需要时在对应模块明确缩小例外范围。

本地执行规格校验

cd judge
cargo run --locked -p kf-sandbox -- validate --spec crates/sandbox/tests/fixtures/spec.valid.json

validate 最多读取 64 KiB JSON，返回校验结果和 execution_allowed: false。 run 继续拒绝执行。当前规格仅用于本地 Worker/启动器边界，未改变平台 API 或跨服务任务通知。

规格使用 native、compile_c、compile_cpp profile；原生可执行文件必须引用输入工件在 /work 下的路径，编译器入口固定为运行镜像内的 /usr/bin/gcc 或 /usr/bin/g++。 输入工件只声明逻辑 ID 和只读文件相对路径，cwd 与导出路径也位于 /work； 请求不能提供宿主挂载、运行根、UID/GID 或策略上限。路径采用规范 ASCII 文件名， 不接受 ..、绝对路径、空分段、反斜杠或隐式规范化。

限额须逐项显式提供：时间单位为微秒，内存、栈、输出、文件与工作目录容量单位为字节， 进程和 FD 为个数。ResourceLimits::for_profile 提供调用方模板，可信 SpecPolicy 可进一步收紧上限； 缺失或为零的限额不会变成无限制。CPU 总时间和墙钟时间分别校验，不假设多线程 CPU 时间小于墙钟。 环境变量仅接受 LANG/LC_ALL 的 C、C.UTF-8 和 TZ=UTC。

这些检查尚未验证工件归属、实际文件类型、符号链接、身份与隔离能力；初始化器必须继续完成这些检查， 保留独立 VM 中的执行、安全和资源验收。

本地执行结果与归因

outcome.rs 定义可信监督器的本地结果记录，含退出码/信号、计量、输出工件、启动阶段错误、 取消、限额观察及独立清理状态。ExecutionReport::classify 校验记录与已校验规格的一致性， 返回执行分类；退出码 0 仅代表程序正常退出，Accepted 仍由引擎比较输出后确定。 这些类型尚未接入实际监督器，也没有改变平台跨服务协议。

计量必须显式区分 measured 与 unavailable，读取失败、计数器重置及非法数据不能当作零。 CPU 和内存统计覆盖从纳入任务 cgroup 开始的初始化、线程和后代；CPU 不扣除估算的初始化费用。 墙钟使用 exec 放行至确认任务树为空并完成最终快照之间的单调时间。

主归因先报告基础设施/计量/清理故障，同时保留全部限额证据；正常监督下按首次观察时间选择 取消或限额，相同时取消优先，限额依次为内存、CPU、墙钟、进程、stdout、stderr、文件和工作目录。 这是监督器观察顺序，不能宣称是内核事件的真实先后。重复限额、越界时间和不支持的证据拒绝分类。

SIGKILL、内存峰值或单独的 oom_kill 不会推断任务内存超限。初版内存归因要求可信采集器核对 任务 cgroup 的配置及基线，再提供 max、oom、oom_kill、oom_group_kill 的正增量； 计数器在相同任务 cgroup 上采集，覆盖其后代。 参见 cgroup v2 内存事件。 FD、栈和其他信号仍按原退出状态记录，缺少专门证据时不猜测原因。

输出保留字节数受限，observed_bytes 在截断时只是已读下界，reached_eof 单独记录。 超限输出须有对应证据；缺失计量、无说明的截断或不完整读取报告基础设施失败。 工件只能导出规格已申请的路径，单文件与已导出总量均受限；这些字段检查不能替代实际文件安全检查。 准备失败和清理失败分别保留，真实进程树终止、资源回收与 VM 验收仍待后续阶段实现。

启动生命周期顺序

launcher/lifecycle.rs 提供独立的状态约束：已校验 → 准备 → cgroup/限额确认 → namespace 确认 → 运行根确认 → 身份确认 → seccomp 确认 → exec 放行 → exec 确认 → 等待。 放行与 exec 成功确认分别记录；主进程退出只进入终止阶段，直到整个任务树为空且启动器/init 子进程已回收，才能进行最终计量、输出/工件收集和清理。清理成功后状态才结束。

取消、限额或操作失败停止推进初始化；乱序/重复阶段消息记录协议错误并进入终止流程。 即使调用方忽略错误，也无法继续这次执行的 exec 放行。计量阶段的错误不恢复已回收的任务， 也不跳过剩余收集；启动/监督故障与清理故障独立保留，重试清理成功不抹掉原始错误。 最先停止的原因只用于调度诊断，最终执行分类仍由结果模型依据全部观察确定。

事件仅由可信监督器在核验同一任务的实际操作后产生，不可从执行请求直接反序列化。 该状态模块不执行系统调用、不证明隔离、不产生执行许可；真实任务树终止与清理仍待实现和 独立 VM 验证。当前 CLI run 保持拒绝执行。

独立启动入口与控制通信

launcher/entry.rs 在可信二进制的独立进程中运行，不启动 Tokio、不安装自定义 pre_exec 闭包，也不在 Worker 的 fork 子进程里运行 Rust 初始化逻辑。入口实际检查 /proc/self/task 只有一个线程；未来每次权限操作或 fork 前须再次检查。此控制入口以普通身份运行，不进入 namespace、降权、seccomp 或用户执行阶段， 初始化返回准备阶段的能力不可用。独立的特权 namespace 初始化入口见下文。

控制端必须先在可信 state 根下创建独占、权限 0700 的每次启动目录和 Unix listener，再通过 清空环境的 Command 启动内部入口；socket 不放在用户工作区，控制通道与用户 stdio 分开。 入口通过非阻塞、CLOEXEC socket 连接，队列满时直接失败，不在连接阶段无限等待。 双方用内核 SO_PEERCRED 核对预期 PID/UID/GID；父端 PID 来源于仍持有的 Child， 子端父 PID 来源于内核。内部入口不提供用户命令参数，握手消息不能转换成生命周期确认事件。

launcher/protocol.rs 使用带版本的 8 字节帧头和最多 1 KiB JSON。先拒绝未知版本、标志及 非法长度，再读取固定大小缓冲；发送序列化也使用固定缓冲。父子消息类型分开，拒绝多余字段、 非法 run_id 和未知命令。所有 I/O 共用一个绝对截止时间（入口 5 秒，通道最大 10 秒）， 部分帧不能续期；EOF、解析、超时或写入错误关闭并锁定通道，不能重新同步后继续初始化。

rustix 1.1.5 用于沙箱的 syscall/FD 封装，由锁文件固定。 选择它的 OwnedFd/AsFd 接口完成连接与凭据核对；目前无需 nix 或直接 libc 调用， namespace 初始化另有一个局部、附安全理由的 unshare_unsafe 调用，workspace 的 unsafe deny 仍生效；不使用 FILES 标志，调用前检查独立入口只有一个线程。参见 rustix、 socket_peercred 和 fork 后的安全约束。

普通 Linux 回归实际启动可信入口，验证单线程、认证握手、准备拒绝、取消和断开后的退出回收； 协议回归验证边界与失败锁定。这些测试没有运行用户代码或安全攻击，不是 Linux 隔离验收。 目标进程的阻塞/放行、完整 FD 白名单、进程树监督、阶段回滚及独立 VM 安全验收仍待完成。

移入独立 Linux 测试 VM 时，可为已构建的 launcher_control 测试二进制设置 KF_SANDBOX_TEST_BIN=/kf/bin/kf-sandbox，指定 VM 内同次构建的可信启动器路径； 默认仍使用 Cargo 构建的路径。此变量只由测试读取，启动器子进程仍清空环境。 在 VM 内直接验证 GNU 工具链或这些控制测试，只能证明测试载荷可用，不能作为沙箱隔离验收。

真实目标阻塞与任务 cgroup

launcher/blocked.rs 通过清空环境的 Command 新建可信 bootstrap 进程，bootstrap 在单线程入口设置父线程死亡时的 SIGKILL、核对实际父 PID，再自行 SIGSTOP。父端持有 唯一 Child 和 pidfd，用 waitid/NOWAIT 及实际进程状态确认停止；调用方须保留默认 SIGCHLD 处理（包括不使用 SA_NOCLDWAIT），不能由其他线程/信号处理器回收该 Child。代码额外拒绝 可观察到的 SIGCHLD 忽略/自定义处理。没有自定义 pre_exec 或 Rust fork 子进程初始化。

cgroup.rs 只接受可信运行配置中的委派子树，逐级 NOFOLLOW 打开并验证 cgroup v2、 helper 所有权、不可被组/其他用户写入、空 domain 及必需控制器。它设置并读回总体与每任务的 memory.max、交换空间 0、pids.max、cpu.max 和 memory.oom.group，限制任务目录数和层级。 每任务使用排他 mkdir，不采用已存在目录。CPU 带宽只是节流；CPU 总时间监督仍未实现。

PreparedTarget 将真实停止的 bootstrap 纳入已配置限额、已冻结的任务 cgroup，重复核对 限额、成员和冻结状态。当前没有 thaw/continue/exec 公共方法，不使用请求中的 argv 启动用户程序； 启动器二进制路径来自可信调用方。缺少隔离时明确返回 namespaces/capability_unavailable， 通过 cgroup.kill 和 pidfd 终止并回收后返回，清理错误单独保留。部署方仍须认证配置文件和 实际委派；尚未安装权限 helper、接入完整监督器或启用 CLI run。现有控制入口的 Initialize 仍返回准备拒绝。未来隔离初始化与最终 exec 放行需要独立的验证和控制阶段。

普通 make check-judge 对 blocked_vm.rs 的权限用例明确报告 ignored。仅在无宿主共享挂载、 无业务凭据且外部已验证整体资源上限的独立 QEMU VM 内，由可信运行者设置 KF_SANDBOX_INDEPENDENT_VM=1 和启动器路径，执行测试二进制的 --ignored --test-threads=1 --nocapture。测试还要求 VM 内的专用标记、QEMU 厂商信息、 网络仅 lo 及无宿主路径；不具备条件时拒绝，不能将 ignored 计为验收通过。 固定 C 探针仅在该 VM 中验证真实内存 OOM、fork 拒绝与 CPU 节流，测试过程没有执行提交程序。

参见 cgroup v2、 pidfd_open、 PR_SET_PDEATHSIG。

实际 namespace 初始化

isolation/namespaces.rs 集中 namespace 策略及 OS 操作，launcher/namespaces.rs 负责进程与控制编排。它的 NamespacedTarget 只推进固定的可信初始化，不接收用户命令。 它沿用停止目标及 cgroup 纳入流程；确认限额、成员和冻结状态后，通过私有 socketpair 发送初始化命令，再仅在此阶段解除冻结和继续 bootstrap。通道仍使用 1 KiB 帧及绝对截止时间， 协议只含 initialize/cancel、固定运行根预算和初始化结果，没有用户 argv、宿主路径或 exec 命令。

socketpair 的 SO_PEERCRED 标识创建者，不能当作子进程 PID 认证；安全依据是可信 Command 独占继承的端点。bootstrap 在 unshare 前核对创建者。PID 1 的对端位于祖先 PID namespace， 内核会把该对端 PID 映射为 0，rustix UCred 的非零 Pid 类型不能表示它，因此 PID 1 只使用 已经认证并独占继承的端点，不在该角色再次调用 socket_peercred。控制 socket 暂占内部入口的 FD 0，通常 stdout/stderr 为 null；运行根初始化暂借 FD 1/2 传递可信目录能力，切根后恢复为 null。 这里没有用户 stdio，最终 FD 白名单和 stdio 收集仍待实现。

初始化要求原 user namespace 中的 root helper，建立 mount/PID/IPC/UTS/network/cgroup namespace，并立即把挂载传播递归设为 private。P0 选定的身份模型保留原 user namespace； 单 UID 的非特权 user namespace 映射不受支持。独立任务 UID/GID 租约、降权和 capabilities 清除属于后续身份阶段，当前 helper 仍有初始化权限，不能执行用户代码。

NEWPID 仅影响后续子进程，所以 bootstrap 再次 fresh exec 可信入口作为 namespace PID 1。 PID 1 设置父线程死亡 SIGKILL，并利用尚未替换的祖先 procfs 核对实际外部父 PID。 监督器读回其父子关系、NSpid、六类 namespace inode 与保留的 user namespace，随后从祖先 namespace 通过 pidfd 使 PID 1 停止，再冻结整个任务 cgroup。bootstrap 仍位于祖先 PID namespace，负责等待这个 init；用户进程树的 PID-1 回收循环尚未实现。

cgroup namespace 在实际任务成员关系建立后创建，PID 1 核对自己的 cgroup 视图为 0::/。 它只虚拟化 cgroup 路径；限额和终止继续由外部监督器持有的 cgroup FD 执行。完成此阶段后， namespace 单独初始化时运行根尚未就绪；refuse_unimplemented_root 返回 root_filesystem 阶段拒绝并清理，CLI run 继续拒绝。

namespace_vm.rs 与 blocked_vm.rs 使用同一个 VM 条件守卫。独立 VM 中的固定 C 探针验证 UTS 主机名、SysV IPC 隔离、新 network namespace 仅含未启用的 lo、跨任务挂载隔离和 PID namespace 的后续子进程。探针由验收运行者在 VM 中进入目标 namespace，没有开放生产 用户执行入口。权限测试还覆盖 pids.max 导致初始化失败及冻结目标丢弃；VM 自身的 PID 1 在整体终止路径回收孤儿 helper，完整服务进程树回收仍待实现，不能据此宣称已完成。

参见 PID namespace、 cgroup namespace。

私有运行根与有界临时空间

isolation/root.rs 负责可信目录能力、固定挂载操作和内核读回；launcher/root.rs 的 RootedTarget 负责租用、阶段控制、失败回滚以及 namespace 终止后的目录清理。 它仅推进可信初始化；受限 proc/dev、任务身份、capabilities、seccomp 和用户进程树监督 仍待实现，成功建立运行根不能放行用户代码，CLI run 继续拒绝。

镜像和任务父目录只来自可信运行配置。逐级 NOFOLLOW 打开目录，要求 root 所有且不可被 组或其他用户写入；镜像的 work/tmp/proc/dev 挂载锚点必须是实际目录。每任务目录排他创建， 不接管同名旧目录，不递归删除未经租用的内容。部署方须保证镜像发布、内容及其底层存储 不可被其他进程修改；当前检查不替代可信镜像清单、输入工件的符号链接/硬链接/TOCTOU 校验。

监督器只传递已打开的镜像/任务目录 FD 和工作空间预算，协议不能选择宿主挂载路径。 unshare 后继承 FD 仍指向旧 mount，因此初始化器通过内核报告的可信路径在新 namespace 中重新逐级打开，并核对 dev/inode。镜像采用非递归 bind，排除源目录内已有子挂载， 再设为 read-only/nosuid/nodev；每任务另外挂载独立 work/tmp tmpfs。 最小根使用 pivot_root(".", ".") 的堆叠方式，detach 旧根并切到 /work， 释放所有初始化目录 FD 后才报告完成。初始 ramfs/rootfs 等不能 pivot 的环境返回阶段错误。

workdir_bytes 同时限制 work 和 tmp：按 4 KiB 向下取整后约 3/4 分给 work、1/4 分给 tmp， 总量不超过申请值，每个挂载也限制 inode 数。过小或不支持的预算在创建任务目录前拒绝。 work 为 nosuid/nodev，保留后续编译和执行能力；tmp 另加 noexec。 监督器从祖先 procfs 核对实际根的镜像 dev/inode、只读标志、scratch 文件系统/容量/标志， 拒绝 init 仍持有目录 FD 的情况，再保持 STOP/freeze。proc/dev 目前为空，必要设备尚未挂载。

root_vm.rs 只在规定的独立 VM 中验收真实 pivot、只读写入 EROFS、tmp 写满 ENOSPC、 跨任务 scratch 隔离、宿主挂载不变、排他租用和失败清理。固定探针由 VM 验收运行者进入 目标挂载 namespace；这不证明用户 exec、身份降权、完整根逃逸防护或进程树回收已完成。 普通工程检查将这些特权用例明确标记 ignored。

参见 pivot_root 和 mount。

受限 proc/dev 与初始化 FD 防护

isolation/proc_dev.rs 固定 OS 策略，launcher/proc_dev.rs 的 RestrictedRootTarget 在已完成的 RootedTarget 上推进独立握手；两个类型均没有用户 exec 方法。 fresh exec 的 bootstrap/init 在创建内部 FD 前扫描自己的 FD，只允许 0/1/2， 精确排除扫描器自己持有的 FD。任何额外继承文件或目录都在 namespace 操作前拒绝， 避免原始 close 与 Rust FD 所有权冲突。初始化后监督器再次确认 init 和 bootstrap 的根、cwd 及无目录 FD，拒绝 cwd 留在私有 root/work 以外的情况。

仅 namespace PID 1 在切根后重新挂载 proc，使用 ro/nosuid/nodev/noexec、 hidepid=2,subset=pid。监督器核对实际文件系统、挂载选项、PID 1/PPid 0， 以及全局 sys/sysrq-trigger/kcore/keys 等入口缺失；选项或挂载能力不支持则拒绝。 dev 使用 64 KiB、16 inode 的私有 tmpfs，只创建 root 所有、0666 的四个字符设备： null (1:3)、zero (1:5)、random (1:8)、urandom (1:9)，随后把目录挂载设为只读。 dev 为 nosuid/noexec，允许这四个设备 I/O 所以不设置 nodev；不提供磁盘、mem、tty 或 pts。 固定 dev 的容量是初始化开销，work/tmp 的申请预算和内存计费政策另行管理。

proc_dev_vm.rs 在规定的独立 VM 中验证新 PID 视图、固定设备 I/O、非 root 固定探针对 helper/外部 PID、旧根和跨任务文件的访问拒绝，并验证意外继承 FD 的启动拒绝。 VM 专用故障注入器让内核对 mknodat 返回 EPERM，验证部分 proc/dev 初始化的真实清理。 探针的 UID 切换及故障过滤器仅属于 VM 验收，不能当作生产身份或 seccomp 实现。 测试输入尚未安全绑定，工件校验/提取、生产身份/caps/seccomp 和完整用户 stdio/监督 仍待实现，因此完整 proc/dev 与输入保护 TODO 暂不标记完成，run 继续拒绝。

参见 proc 的 hidepid/subset 选项 及 null/zero 设备。

可信运行配置与启动前检查

cd judge
cargo run --locked -p kf-sandbox -- check-runtime --config ../deploy/sandbox.runtime.example.json

首轮支持策略为 Linux x86_64、内核至少 6.6；这是项目保守支持范围，内核版本不能代替逐项能力验证。 所需接口包括 user/mount/PID/IPC/UTS/network/cgroup namespace、pidfd 等待、身份降权、seccomp filter， 以及实际委派子树中的 CPU/memory/pids 控制器、cgroup.kill、memory.peak、内存/进程事件和交换空间限制。 初始镜像类型固定为 linux_gnu_cxx_x86_64_v1：受控只读目录镜像、GNU C/C++ 编译器、动态加载器和 可信 manifest.json；内部运行根阶段已核对目录权限与实际只读挂载，镜像内容清单校验仍未实现。

配置由可信部署方提供，最多 64 KiB；不能由执行请求覆盖。runtime.rs 校验受控 state/tasks/image 目录布局、独立 cgroup 子树、普通 Worker 身份和独立任务 UID/GID 槽位；任务身份从 100000 起， 不与配置中的 Worker 重叠。槽位仅定义映射，真正分配前须核查系统账号占用，直到旧任务树为空且 清理完成后才可复用，服务重启也须恢复租用状态。

样例最多并发 2 个任务，每任务上限 512 MiB 内存、32 个进程和 256 MiB 工作空间； 整体内存预算 1.5 GiB、进程预算 128、工作空间预算 1 GiB，分别给监督器保留 256 MiB、32 个进程和 64 MiB。 CPU 带宽在同一 100 ms 周期中，每任务配额 100 ms、监督器预留 50 ms、父级配额 250 ms。 校验采用检查过的整数运算，整体预算至少覆盖「任务上限 × 并发数 + 监督器预留」，拒绝溢出或不足。 CPU 带宽和 CPU 总时间分别配置；预算目前只完成政策校验，真正应用和核验由后续 cgroup/监督器实现。 工作空间的 tmpfs 占用仍计入任务内存；镜像存储与工件长期保留由部署/工件提供方单独管理。

check-runtime 只读取当前环境和配置路径，输出结构化拒绝，退出码 2；配置有效时明确 configuration_valid: true、execution_allowed: false。目录/接口可见与不可见分别记录， 配置归属、路径真实包含关系、镜像完整性、身份池、helper、委派、预算实际生效、pidfd、namespace、 降权、seccomp 和清理能力均保留未验证状态。它不创建目录、改账号、启动服务或运行用户程序。 即使观察值里的 isolation_verified 被误设为 true，也不能解除未实现的执行拒绝。

接口语义参见 cgroup v2、 pidfd_open 和 seccomp filter。