關鍵詞ACM/ICPC燈在線評估系統架構
中國圖書館分類號:TP311.52文獻識別碼:a。
0簡介
ACM/ICPC的目的是讓大學生充分展示他們利用計算機分析和解決問題的能力。在線裁判系統起著非常重要的作用。培訓團隊成員可以在在線測評系統上選擇各種題目挑戰自己，提升自己，學習各種數據結構和算法；在統壹組織的集中培訓中，可以通過指定題目的形式來加強培訓效果；在線評估系統支持比賽功能，進壹步提高了集訓隊員的學習積極性，還可以模擬比賽環境，培養那些計劃參加ACM/ICPC比賽的隊伍的團結協作能力。
而OJ系統大多是閉源封閉的，無法獲取其源代碼進行修改和擴展以滿足現有需求。牡丹江師範學院ACM/ICPC培訓隊2010才推出自己的OJ。但該系統存在幾個問題:壹是效率低下，無法承受每年牡丹江師範學院編程大賽初賽的壓力；二是由於系統沒有使用沙盒技術運行用戶代碼，存在安全隱患，可能直接導致服務器被劫持。此後，Google Code上出現了幾個開源OJ系統，但架構設計仍不完善，無法兼容原系統的數據格式。因此，有必要重新開發壹套設計合理的新OJ系統，從根本上解決上述問題，為培訓團隊提供壹個穩定可用的學習環境。
1系統架構設計
為了方便用戶，本系統采用B/S架構。只要用戶使用有網絡接入的電腦，就可以通過瀏覽器訪問。根據系統的具體情況，在設計上分為以下四個部分:(1)網站系統(Web端)；(2)法官；(3)評估核心包裝材料；傾聽守護進程。
在設計上，該項目將系統的幾個主要模塊完全解耦。壹方面，可以並行開發多個模塊；另壹方面，各個模塊的解耦使得系統的修改和擴展更加容易，各個模塊的可重用性也相應增強。比如，當其他學校需要實現壹個功能接口完全不同的OJ系統或操作平臺時，可以直接采用這個項目的評估核心，避免重復開發。
2評價核心的設計與實現
作為在線測評系統的核心部分，尤其是需要監控用戶的操作，需要涉及到很多相關技術，尤其是與系統底層密切相關的技術。在Linux下，系統調用的實現通常是用戶程序通過觸發80號軟中斷或者執行SYSCALL/SYSENTER等平臺相關的CPU指令落入內核，內核通過寄存器獲取用戶程序的輸入，經過嚴格檢查後執行相應的操作。
這個系統涉及的主要系統調用有fork、setitimer、executive、wait、ptrace、setrlimit、chroot、setuid等等。
(1)fork系統調用通過復制調用進程的上下文來創建新進程。(2)setitimer系統調用用於設置定時器。(3)可執行系統調用用於加載新的可執行程序，替換當前進程的地址空間。(4)wait系統調用允許父進程阻塞，直到子進程中發生壹些事件。(5)ptrace系統調用(5)ptrace系統調用是使父進程能夠在用戶級攔截和修改系統調用的函數，可以監視和控制其他進程，也可以改變子進程中的寄存器和內核映像，從而實現斷點調試和系統調用跟蹤。(6)setrlimit系統調用可以改變進程的資源限制。(7)chroot系統調用使調用進程將壹個目錄作為自己的根目錄，從而限制進程及其子進程對目錄外文件的訪問。(8)setuid系統調用允許進程更改其有效的用戶id。在這個系統中，用戶提交的代碼可能是惡意的，編譯後的程序需要在服務器上運行，所以必須嚴密監控，防止惡意代碼帶來的危害。本系統支持的四種語言中，C、C++和Pascal編譯生成本地代碼，可用於通過Linux系統調用(主要是fork、executable、chroot、setuid和ptrace)創建沙箱，限制惡意代碼訪問文件和控制系統權限，特別是通過ptrace可用的系統調用，從而在很大程度上保證系統的安全性。
運行時檢測是最重要和最復雜的運行時監控機制。在該系統中，通過ptrace系統調用來監控用戶進程。每當用戶進程啟動壹個系統調用或接收到壹些信號時，用戶進程會暫時將控制權移交給監控核心。監控核心會嚴格監控用戶進程的參數，確保其不執行危及系統安全的操作:(1)檢查程序是否正常退出。(2)檢查程序是否接收到異常信號。(3)用進程的分頁數計算進程使用的內存資源是否超過限制。(4)檢查進程系統調用是否合法。
只有在以上四個測試都沒有問題的情況下，用戶進程才能繼續執行。
因為根據法律結果的多少，題目可以分為普通類型和特殊判斷類型，所以需要針對不同的類型分別進行判斷。(1)常見題型具有唯壹合法結果，只需簡單判斷用戶程序與標準答案的壹致性即可。(2)對於2)特殊判斷類型的題目，在本系統中約定了SPJ程序的名稱和數據傳輸的方式，包括標準輸出、用戶輸出和SPJ程序的數據，評測核心調用SPJ程序完成最終的評測過程。
3評價核心層的設計與實現
每當用戶提交新代碼時，就會調用包裝器從數據庫中獲取代碼的詳細信息。這個階段需要註意的信息主要包括:(1)用戶提交的代碼本身及其關鍵屬性(如語言類型)。(2)該代碼的提交用戶類型為普通用戶或管理員。(3)本代碼所屬的題目是否處於正在進行的比賽中。(4)此代碼是否經過評估。