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分布式数据库中间件–(2)Cobar与客户端的握手认证_MySQL

2020-11-09 来源：六九路网
Cobar启动完成，监听特定端口。整个认证的流程图：

NIOAcceptor类继承自Thread类，该类的对象会以线程的方式运行，进行连接的监听。

NIOAcceptor启动的初始化过程如下：

1 、打开一个selector，获取一个ServerSocketChannel对象，对该对象的socket绑定特定的监听端口，并设置该channel为非阻塞模式，然后想selector注册该channel，绑定感兴趣的事件位OP_ACCEPT。

public NIOAcceptor(String name, int port, FrontendConnectionFactory factory) throws IOException {
super.setName(name);
this.port = port;
this.selector = Selector.open();
this.serverChannel = ServerSocketChannel.open();
//ServerSocket使用TCP
this.serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
this.serverChannel.configureBlocking(false);
this.serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
this.factory = factory;
}

2、 然后会启动该线程，线程的run函数如下：

public void run() {
final Selector selector = this.selector;
//线程一直循环
for (;;) {
++acceptCount;
try {
selector.select(1000L);
Set keys = selector.selectedKeys();
try {
for (SelectionKey key : keys) {
if (key.isValid() && key.isAcceptable()) {
//接受来自客户端的连接
accept();
} else {
key.cancel();
}
}
} finally {
keys.clear();
}
} catch (Throwable e) {
LOGGER.warn(getName(), e);
}
}
}

3 、 该线程会一直循环监听想该selector注册过的server channel所感兴趣的事件（OP_ACCEPT），当有新的连接请求时，selector就会返回，keys就是请求连接的所有的包含channel的key集合。

SelectionKey有如下属性：

  • interest集合(使用&操作SelectionKey.OP_ACCEPT和key.interestOps())
  • ready集合(key.readyOps()，可以使用&操作检测该集合，也可以使用is方法)
  • Channel(key.channel())
  • Selector(key.selector())
  • 附加对象(key.attach(obj) Object obj = key.attachment())

    • 4、 然后遍历该集合，如果集合中的key没有被cancel，并且这个key的channel已经做好接受一个新的socket连接的准备，则接受该连接。

    accept()的具体代码如下：

    private void accept() {
    SocketChannel channel = null;
    try {
    channel = serverChannel.accept();
    //配置管道为非阻塞
    channel.configureBlocking(false);
    FrontendConnection c = factory.make(channel);
    //设置连接属性
    c.setAccepted(true);
    c.setId(ID_GENERATOR.getId());
    NIOProcessor processor = nextProcessor();
    c.setProcessor(processor);
    processor.postRegister(c);
    } catch (Throwable e) {
    closeChannel(channel);
    LOGGER.warn(getName(), e);
    }
    }

    首先从serverchannel中accept后会返回一个socketchannel对象，然后设置该socket channel属性位非阻塞模式，然后将channel交给ServerConnectionFactory工厂，会产生一个ServerConnection对象。

    FrontendConnectionFactory是一个抽象类，其中的getConnection方法是抽象方法，有具体子类连接工厂来实现。FrontendConnectionFactory的make方法对channel中的socket进行属性设置（接收和发送的缓冲区大小、延时、KeepAlive等），然后调用具体调用具体子类（ServerConnectionFactory）的getConnection来返回一个ServerConnection，返回后会在进行设置一下该ServerConnection的包头大小、最大包大小、设置连接的发送缓冲区队列、超时时间、字符编码，到此，工厂完成了新建连接的工作，返回一个连接的对象。返回后将该连接分配给一个processor，该processor会将该连接保存，processor也会对连接进行定期检查。

    5、 processor还会向自己的reactorR进行注册该连接，加入reactorR的处理队列，并唤醒阻塞的select()方法。

    反应堆中Reactor的R线程运行代码：

    public void run() {
    final Selector selector = this.selector;
    for (;;) {
    ++reactCount;
    try {
    int res = selector.select();
    LOGGER.debug(reactCount + ">>NIOReactor接受连接数:" + res);
    register(selector);
    Set keys = selector.selectedKeys();
    try {
    for (SelectionKey key : keys) {
    Object att = key.attachment();
    if (att != null && key.isValid()) {
    int readyOps = key.readyOps();
    if ((readyOps & SelectionKey.OP_READ) != ) {
    LOGGER.debug("select读事件");
    read((NIOConnection) att);
    } else if ((readyOps & SelectionKey.OP_WRITE) != ) {
    LOGGER.debug("select写事件");
    write((NIOConnection) att);
    } else {
    key.cancel();
    }
    } else {
    key.cancel();
    }
    }
    } finally {
    keys.clear();
    }
    } catch (Throwable e) {
    LOGGER.warn(name, e);
    }
    }
    }

    该R线程也会一直循环运行，如果向该selector注册过的channel没有对应的感兴趣的事件发生，就会阻塞，直到有感兴趣的事件发生或被wakeup。返回后会运行register函数，将之前加入该reactor连接队列中的所有连接向该selector注册OP_READ事件。该注册的动作会调用Connection对象中的register方法进行注册

    channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, this);

    注意最后一个this指针参数，表示将该连接作为附件，注册到selector，当有感兴趣的时间发生时，函数selector.selectedKeys()返回的SelectionKey集合中的对象中使用key.attachment()即可获取到上面注册时绑定的connection对象指针附件。目的就是为了通过该附件对象调用该连接类中定义的read函数来完成功能。如下所示：

    private void read(NIOConnection c) {
    try {
    c.read();
    } catch (Throwable e) {
    c.error(ErrorCode.ERR_READ, e);
    }
    }

    6、 连接类中定义的read函数定义在AbstractConnection类中。在该read函数

    （该read函数涉及到的逻辑比较复杂，先不深究）中，完成从channel中读取数据到buffer，然后从buffer中提取byte数据交给具体子类（FrontendConnection）的handle()方法进行处理。

    7、 该方法会从processor的线程池中获取一个线程，来异步执行数据的处理。处理会调用成员handler的handle方法来对数据进行处理。这里，在FrontendConnection的构造函数中定handler设置为FrontendAuthenticator（进行前端认证）。

    public void handle(final byte[] data) {
    processor.getHandler().execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
    try {
    handler.handle(data);
    } catch (Throwable t) {
    error(ErrorCode.ERR_HANDLE_DATA, t);
    }
    }
    });
    }

    8、 handler在构造函数中初始化成前端认证处理器，用于处理前端权限认证。

    public FrontendConnection(SocketChannel channel) {
    super(channel);
    .....................
    //前端认证处理器
    this.handler = new FrontendAuthenticator(this);
    }

    9、 由于Cobar是基于MySQL协议的，所以需要分析一下MySQL协议的具体格式。下面就先分析一下MySQL认证数据包的格式：

    每个报文都分为消息头和消息体两部分，其中消息头是固定的四个字节，报文结构如下：

    登录认证报文的报文数据部分格式如下：

    10、 FrontendAuthenticator类对上面的数据包的具体处理如下：

  • 读取信息到认证包对象
  • 核对用户
  • 核对密码
  • 检查schema

    • 如果出现错误，会提示相应的错误信息，如果正确会向客户端发送认证成功提示。

    public void handle(byte[] data) {
    // check quit packet
    if (data.length == QuitPacket.QUIT.length && data[] == MySQLPacket.COM_QUIT) {
    source.close();
    return;
    }
    //新建认证包对象
    AuthPacket auth = new AuthPacket();
    //读取认证包到对象
    auth.read(data);
    // check user
    if (!checkUser(auth.user, source.getHost())) {
    failure(ErrorCode.ER_ACCESS_DENIED_ERROR, "Access denied for user '" + auth.user + "'");
    return;
    }
    // check password
    if (!checkPassword(auth.password, auth.user)) {
    failure(ErrorCode.ER_ACCESS_DENIED_ERROR, "Access denied for user '" + auth.user + "'");
    return;
    }
    // check schema
    switch (checkSchema(auth.database, auth.user)) {
    case ErrorCode.ER_BAD_DB_ERROR:
    failure(ErrorCode.ER_BAD_DB_ERROR, "Unknown database '" + auth.database + "'");
    break;
    case ErrorCode.ER_DBACCESS_DENIED_ERROR:
    String s = "Access denied for user '" + auth.user + "' to database '" + auth.database + "'";
    failure(ErrorCode.ER_DBACCESS_DENIED_ERROR, s);
    break;
    default:
    //认证成功,向客户端发送认证结果消息
    success(auth);
    }
    }

    在上面的auth.read函数中会按9中的协议格式进行读取数据到auth对象。认证成功后会执行：

    protected void success(AuthPacket auth) {
    source.setAuthenticated(true);
    source.setUser(auth.user);
    source.setSchema(auth.database);
    source.setCharsetIndex(auth.charsetIndex);
    source.setHandler(new FrontendCommandHandler(source));
    .......
    ByteBuffer buffer = source.allocate();
    source.write(source.writeToBuffer(AUTH_OK, buffer));
    }

    可以看到，在上面的函数中，设置连接对象source中的成员（是否认证、用户、数据库、编码、处理该连接后续数据包的处理器【handle方法】）

    然后回复认证成功的消息。后面客户端再发送消息，会交给前端命令处理器进行处理。

    客户端进行链接的时候Cobar服务器的输出：

    16:59:19,388 INFO===============================================
    16:59:19,389 INFOCobar is ready to startup ...
    16:59:19,389 INFOStartup processors ...
    16:59:19,455 INFOStartup connector ...
    16:59:19,460 INFOInitialize dataNodes ...
    16:59:19,506 INFOdnTest1:0 init success
    16:59:19,514 INFOdnTest3:0 init success
    16:59:19,517 INFOdnTest2:0 init success
    16:59:19,527 INFOCobarServer is started and listening on 8066
    16:59:19,527 INFO===============================================
    16:59:23,459 DEBUG 1>>NIOReactor接受连接数:0
    16:59:23,464 DEBUG 2>>NIOReactor接受连接数:1
    16:59:23,465 DEBUG select读事件
    16:59:23,465 INFOcom.alibaba.cobar.net.handler.FrontendAuthenticator接收的请求长度:62
    16:59:23,468 INFO[thread=Processor1-H0,class=ServerConnection,host=192.168.137.8,port=46101,schema=null]'root' login success

    客户端得到的回复：

    yan@yan-Z400:~$ mysql -uroot -p** -P8066 -h192.168.137.8
    Welcome to the MySQL monitor.Commands end with ; or /g.
    Your MySQL connection id is 1
    Server version: 5.1.48-cobar-1.2.7 Cobar Server (ALIBABA)
    Copyright (c) 2000, 2013, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
    Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
    affiliates. Other names may be trademarks of their respective
    owners.
    Type 'help;' or '/h' for help. Type '/c' to clear the current input statement.
    mysql>

    MySQL客户端的命令处理，具体后续会分析。

    作者：GeekCome出处：极客来

    原文：分布式数据库中间件–(2) Cobar与客户端的握手认证

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