メモリリーク、デッドロック、リダイレクトループ、JVMクラッシュ...バグだらけのWebアプリケーションを使ってバグを理解する

概要

Webアプリケーションの開発や保守をしていると、いろいろなバグに遭遇します。メモリリーク、デッドロック、リダイレクトループ、JVMクラッシュ等々、バグは様々です。こういったバグは、実際にコードを書いて、実行・再現させてツールで解析してみると理解が深まります。

ということで、いろいろなバグを実装したWebアプリケーションをつくってみました。現時点では、以下を簡単に再現できます。

• メモリリーク (Javaヒープ領域)
• メモリリーク (Permanent領域)
• メモリリーク (Cヒープ領域)
• デッドロック (Java)
• デッドロック (SQL)
• 完了しないプロセスの待機
• 無限ループ
• リダイレクトループ
• JVMクラッシュ
• ネットワークソケットリーク
• データベースコネクションリーク
• ファイルディスクリプタリーク
• XSS
• SQLインジェクション
• ExceptionInInitializerError
• NoClassDefFoundError
• OutOfMemoryError (Java heap space)
• OutOfMemoryError (Requested array size exceeds VM limit)
• OutOfMemoryError (unable to create new native thread)
• OutOfMemoryError (GC overhead limit exceeded)
• OutOfMemoryError (PermGen space)
• OutOfMemoryError (Direct buffer memory)
• StackOverflowError
• UnsatisfiedLinkError
• 整数オーバーフロー
• 丸め誤差
• 打ち切り誤差
• 情報落ち

[2017/02/20 さらに以下を追加]

• LDAPインジェクション
• コードインジェクション
• フォワードループ
• スレッドリーク
• 正規表現解析による遅延
• 文字化け

[2017/03/08 さらに以下を追加]

• OSコマンドインジェクション(OGNL式インジェクション)
• 拡張子制限の無いファイルアップロード
• オープンリダイレクト
• ブルートフォース攻撃可能なログイン画面

[2017/03/26 さらに以下を追加]

• CSRF (クロスサイトリクエストフォージェリ)
• クリックジャッキング
• サイズ制限の無いファイルアップロード
• ディレクトリトラバーサル
• メールヘッダーインジェクション
• 意図しないファイル公開
• 親切過ぎるエラーメッセージ
• 危険なファイルインクルード
• プラス演算子による文字列結合の遅延
• FactoryConfigurationError
• Nullバイトインジェクション
• XEE
• XXE

Webアプリケーションの起動方法

Webアプリケーションをgit clone(またはダウンロード)して、mvn install exec:execで起動します。

$ git clone https://github.com/k-tamura/easybuggy
$ cd easybuggy
$ mvn clean install exec:exec

以下のようなメッセージが表示されたら、Webアプリケーションの起動は完了しています。

5 27, 2017 3:29:58 午後 org.apache.coyote.AbstractProtocol start
情報: Starting ProtocolHandler ["http-bio-8080"]

その他の起動方法

ここからダウンロードしたeasybuggy.jarを実行(java -jar easybuggy.jar)するか、ROOT.warをTomcatなどのサーブレットコンテナにデプロイしても起動できます。このとき以下のようなJVMオプションを付けると問題が再現しやすくなります。

java -Xmx256m -XX:MaxPermSize=64m -XX:MaxDirectMemorySize=90m -XX:+UseSerialGC -Xloggc:logs/gc.log -XX:+PrintHeapAtGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=5 -XX:GCLogFileSize=10M -XX:GCTimeLimit=15 -XX:GCHeapFreeLimit=50 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=logs/ -XX:ErrorFile=logs/hs_err_pid%p.log -XX:NativeMemoryTracking=summary -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,address=9009,suspend=n -Dderby.stream.error.file=logs/derby.log -Dderby.infolog.append=true -Dderby.language.logStatementText=true -Dderby.locks.deadlockTrace=true -Dderby.locks.monitor=true -Dderby.storage.rowLocking=true -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=7900 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -jar easybuggy.jar

※easybuggy.jarとROOT.warは、mvn packageでビルドされます。

起動したら次のURLにアクセスします。

正常に起動していると以下のような画面が表示されます。

リンクのいずれかをクリックすると、問題が発生します。が、その前にVisualVMやJConsoleなどを起動しておくと、どのような現象が起こっているか把握できます。以下は、Javaヒープ領域のメモリリークを起こして、OutOfMemoryErrorを発生させる過程を監視しているVisualVMの画面キャプチャです。

これらのツールを使ったバグの解析方法などについては、今後簡単に説明します。

注意事項

OutOfMemoryError関連のリンク(特にネイティブメモリを操作するもの)をクリックすると、PCの動作が不安定になる可能性があります。CPUやメモリを制限したVM上で起動するなどしてから、自己責任でリンクをクリックして下さい。

詳細

このWebアプリケーションに関するデバッグやトラブルシューティングの方法については、このページ(日本語)かこのページ(英語)を参考にして下さい。

補足

Spring Bootでつくったこのアプリケーションのクローンもあります。

デモ

以下は起動のデモです。

プレゼン資料

「第57回 脆弱性診断ええんやで(^^)　やられWebアプリケーションの倒し方」でお話しした(正確にはお話していただいた)「Easybuggy」についてのプレゼン資料です。

（[2018/01/22 デモとプレゼン資料を追加]）