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微服務和分布式系統中的授權解決方案

2022-11-25 07:42:14 .NET開發

本文是 《精讀 Mastering ABP Framework》 2.3 探索橫切關注點 - 使用授權和權限系統 一節的擴充內容,重點探討了授權在分布式和微服務系統中遇到的挑戰,以及 ABP Framework 中采用的解決方案,

認證 & 授權

  • 認證(Authentication):確認用戶身份
  • 授權(Authorization):授予用戶訪問資源的權限

關于認證和授權的基礎內容,可參考:第7章 探索橫切關注點 - 使用授權和權限系統

在微服務和分布式系統,對于權限,我們需要考慮的更多,比如:如何在一個微服務中設定權限,而在另一個微服務中檢測權限,以及權限如何集中管理,

分布式系統中,認證和授權資訊通常以 令牌(Token) 方式描述,所以先了解令牌內容的格式以及令牌如何存盤

訪問令牌

訪問令牌內容如下:

access_token_content

訪問令牌內容由多個宣告(Claim)組成,包含標準宣告自定義宣告

標準宣告(claims)

  • Sub: 用戶Id
  • Role: 用戶角色
  • Scope: 允許的范圍

存盤訪問令牌

對于WEB應用程式,存盤在瀏覽器本地存盤(Local Storage),鍵為 access_token id_token

token_store

對于其他型別的應用程式,同樣可以在獲取到訪問令牌之后,在本地存盤,

授權型別 & 需求

  • 基于宣告的策略
  • 開/關風格權限(通常是基于用戶角色
    • 開關資料保存在權限資料庫
  • 自定義策略
    • 檢查權限資料庫并直接應用自定義邏輯
  • 基于資源的策略
    • 檢查權限資料庫并根據請求的資源應用自定義邏輯

基于資源的策略

基于資源的策略,用一句話來描述就是:用戶客戶端(C)是否可以在資源(R)上執行操作(A) ?

舉個例子:權限控制:當前用戶是否可以編輯產品資訊?

我們使用基于資源的策略,來實作以上權限控制:操作(A)對應編輯資源(R)對應產品資訊用戶(C)對應當前用戶

關于編輯可能存在的授權邏輯:

  • 如果產品被鎖定,不允許
  • 如果產品是由當前用戶創建的,則允許
  • 如果用戶有編輯產品的權限,則允許,該權限由管理員管理用戶
  • 如果用戶所屬的角色有編輯權限,則允許
  • 只有當用戶在產品所屬的部門中作業時,才允許

基于資源的策略,可以很好地處理以上授權邏輯,

需求:授權組件

設計一個良好的授權系統,我們通常需要考慮的四個點:

  • 策略實施點
  • 策略決策點
  • 策略資訊點
  • 策略管理點

策略實施點(PEP: Policy Enforcement Point),即在哪里實施授權? 在API網關中?還是在當前服務中?

策略決策點(PDP: Policy Decision Point)即在哪里執行授權邏輯?,在當前的程序中?還是在專門的服務中?

策略資訊點(PIP: Policy Information Point)即 從哪里以及如何獲取執行授權邏輯的資料? 直接訪問資料庫?還是按需收集?

策略管理點(PAP: Policy Administration Point)即直接訪問資料庫?按需收集? 通常系統中提供統一的管理界面,

架構討論

基于前面授權組件的四個點,我們需要做一些討論,以及清楚其實作方式的利弊,

討論1:外部授權服務

策略實施點(PEP)發生在微服務中,在微服務中呼叫授權服務(PDP),進行權限控制,

external_authorization_service

如何獲取應用資料?

  • 直接從服務資料庫中讀取?
  • 在授權服務呼叫發送資料?
  • 將資料預復制到授權服務的資料庫中?

其他問題:

  • 授權服務呼叫上的網路延遲,
  • 授權服務成為瓶頸,

討論2:在API網關檢查

策略實施點(PEP)發生在網關中,在網關中呼叫授權服務(PDP),進行權限控制,

check_api_gateway

優點

  • 將授權邏輯與微服務解耦
  • 防止未經授權的請求呼叫微服務

缺點

  • 需要在API中自定義處理邏輯,受限于網關實作選擇的技術
  • 需要將權限映射到HTTP,如:URL, HTTP 方法和 HTTP頭,

討論3:授權類別庫

將策略實施點、策略決策點、策略資訊點的操作封裝為通用的類別庫,在微服務中呼叫管理權限,

authorization_library

優點

  • 將授權邏輯與微服務邏輯解耦
  • 應用程式資料可用
  • 可以自定義授權邏輯

缺點

  • 如果使用不同技術開發的微服務,如:.NET 、Python、Java,則存在問題,不能跨開發語言,

綜合以上三種方案的優缺點,采用授權類別庫的方式

討論4:如何保存權限資料?

方式一:每個微服務在自己的資料庫中都有自己的權限表?

  • 難以管理(加載和保存)權限
  • 很難得到所有的權限
  • 服務的責任太大

方式二:一個中央權限資料庫?

  • 所有服務都通過授權庫直接連接到該資料庫,

綜合以上兩種方式,采用中央權限資料庫,實作策略資訊點,

討論5:如何檢查和管理所有權限?

方式一:詢問所有微服務的權限需求?

問題:服務發現、性能、服務上的負載太多,難以管理權限,

方式二:計算微服務中的所有權限并在中心位置預快取?

管理和重繪快取非常困難,任意的資料更改可能會影響許多用戶的權限,快取會太大,

方式三:在權限管理服務的中心位置計算權限?

非常適合開/關風格的權限,對微服務內部的依賴最小,

綜合以上三種方式,采用在權限管理服務的中心位置計算權限,實作策略管理點(PAP),

ABP 解決方案

基于以上的架構分析,我們來看一看在 ABP Framework 中的具體實作,

權限管理

定義權限

define_permissions

檢測權限

check_permissions

授予權限

grant_permissions

定義權限

apb_permission_define

定義權限相關引數:

  • 權限名稱
  • 顯示本地化權限名稱
  • 其他依賴:功能,全域功能
  • 自定義資料

微服務中的權限管理

權限管理UI

permission_manage_ui

管理UI資料來自,權限管理微服務;其他微服務中權限資料(權限定義、權限組、授權資訊)保存到權限管理資料庫中,

abp_permission_microservice

在權限管理微服務中和其他微服務一樣使用 ABP 授權類別庫,

基于資源的授權

ABP 采用基于資源的授權策略

resource_base_permission

權限過濾

需要獲取 資源(物體) 串列,根據業務規則用戶預設權限進行篩選,

aggregateroot_question

上圖代碼中,根據物體中的資訊實施相應的業務規則,設定權限:

  • OrganizationId 組織Id,允許組織
  • CategoryId 類別Id,允許類別
  • AssignedUserId 分配用戶Id,允許分配用戶可見
  • CreatorUserId 創建用戶Id,允許創建用戶可見
  • IsResolved 是否解決,在UI過濾

更新權限定義

關于服務啟動

  • 計算所有權限定義的哈希值
  • 與分布式快取中的哈希值進行比較
  • 序列化和保存權限定義(僅更改/新增)
  • 更新權限戳以通知其他服務
  • 使用微服務名稱作為快取鍵前綴

update_permission_define

獲取權限定義

獲取邏輯

  • 如果是最新的,檢查權限快取戳并使用記憶體中的快取,頻率控制(30秒),
  • 如果不同,獲取并反序列化權限定義,

在服務器啟動時,預快取權限定義,

abp_get_permission_define

用戶界面:檢測所有權限

獲取當前用戶所有授予權限的串列!我們為什么需要它?用于控制顯示或隱藏選單項;用于控制顯示或隱藏UI中的部分內容,如:按鈕,標題,工具列等;用于檢查SPA的客戶端權限,

check_all_permission

管理:管理所有權限

將管理一個角色或用戶的所有權限在同一個地方顯示,

manage_all_permission

結論

微服務和分布式系統中的授權系統設計:

  • 設計注意事項:策略實施點、策略決策點、策略資訊點和策略管理點,
  • 集中存盤權限資料,
  • 集中管理,采用開關風格權限,
  • 總是要求微服務自定義和基于資源的權限,
  • 依賴資料庫查詢進行基于權限的過濾,

本文已收錄到《精讀 Mastering ABP Framework》 第六部分:擴展

精讀 Mastering ABP Framework

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