有关RocketMQ ACL的使用请查看上一篇《RocketMQ ACL使用指南》，本文从源码的角度，分析一下RocketMQ ACL的实现原理。
备注：RocketMQ在4.4.0时引入了ACL机制，本文代码基于RocketMQ4.5.0版本。
根据RocketMQ ACL使用手册，我们应该首先看一下Broker服务器在开启ACL机制时如何加载配置文件，并如何工作的。
1、BrokerController#initialAcl
Broker端ACL的入口代码为：BrokerController#initialAcl
private void initialAcl() {
if (!this.brokerConfig.isAclEnable()) { // @1
log.info("The broker dose not enable acl");
return;
}
List<AccessValidator> accessValidators = ServiceProvider.load(ServiceProvider.ACL_VALIDATOR_ID, AccessValidator.class); // @2
if (accessValidators == null || accessValidators.isEmpty()) {
log.info("The broker dose not load the AccessValidator");
return;
}
for (AccessValidator accessValidator: accessValidators) { // @3
final AccessValidator validator = accessValidator;
this.registerServerRPCHook(new RPCHook() {
@Override
public void doBeforeRequest(String remoteAddr, RemotingCommand request) {
//Do not catch the exception
validator.validate(validator.parse(request, remoteAddr)); // @4
}
@Override
public void doAfterResponse(String remoteAddr, RemotingCommand request, RemotingCommand response) {
}
});
}
}
本方法的实现共4个关键点。
代码@1：首先判断Broker是否开启了acl，通过配置参数aclEnable指定，默认为false。
代码@2：使用类似SPI机制，加载配置的AccessValidator,该方法返回一个列表，其实现逻辑时读取META-INF/service/org.apache.rocketmq.acl.AccessValidator文件中配置的访问验证器，默认配置内容如下：
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代码@3：遍历配置的访问验证器(AccessValidator),并向Broker处理服务器注册钩子函数，RPCHook的doBeforeRequest方法会在服务端接收到请求，将其请求解码后，执行处理请求之前被调用;RPCHook的doAfterResponse方法会在处理完请求后，将结果返回之前被调用，其调用如图所示：
![在这里插入图片描述]( "在这里插入图片描述")
代码@4：在RPCHook#doBeforeRequest方法中调用AccessValidator#validate, 在真实处理命令之前，先执行ACL的验证逻辑，如果拥有该操作的执行权限，则放行，否则抛出AclException。
接下来，我们将重点放到Broker默认实现的访问验证器：PlainAccessValidator。
2、PlainAccessValidator
2.1 类图
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- AccessValidator
访问验证器接口，主要定义两个接口。
1）AccessResource parse(RemotingCommand request, String remoteAddr)
从请求头中解析本次请求对应的访问资源，即本次请求需要的访问权限。
2）void validate(AccessResource accessResource)
根据本次需要访问的权限，与请求用户拥有的权限进行对比验证，判断是拥有权限，如果没有访问该操作的权限，则抛出异常，否则放行。
- PlainAccessValidator
RocketMQ默认提供的基于yml配置格式的访问验证器。
接下来我们重点看一下PlainAccessValidator的parse方法与validate方法的实现细节。在讲解该方法之前，我们首先认识一下RocketMQ封装访问资源的PlainAccessResource。
2.1.2 PlainAccessResource类图
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我们对其属性一一做个介绍：
- private String accessKey
访问Key，用户名。
- private String secretKey
用户密码。
- private String whiteRemoteAddress
远程IP地址白名单。
- private boolean admin
是否是管理员角色。
- private byte defaultTopicPerm = 1
默认topic访问权限，即如果没有配置topic的权限，则Topic默认的访问权限为1，表示为DENY。
- private byte defaultGroupPerm = 1
默认的消费组访问权限，默认为DENY。
- private Map resourcePermMap
资源需要的访问权限映射表。
- private RemoteAddressStrategy remoteAddressStrategy
远程IP地址验证策略。
- private int requestCode
当前请求的requestCode。
- private byte[] content
请求头与请求体的内容。
- private String signature
签名字符串，这是通常的套路，在客户端时，首先将请求参数排序，然后使用secretKey生成签名字符串，服务端重复这个步骤，然后对比签名字符串，如果相同，则认为登录成功，否则失败。
- private String secretToken
密钥token。
- private String recognition
目前作用未知，代码中目前未被使用。
2.2 构造方法
public PlainAccessValidator() {
aclPlugEngine = new PlainPermissionLoader();
}
构造函数，直接创建PlainPermissionLoader对象，从命名上来看，应该是触发acl规则的加载，即解析plain_acl.yml，接下来会重点探讨，即acl启动流程之配置文件的解析。
2.3 parse方法
该方法的作用就是从请求命令中解析出本次访问所需要的访问权限，最终构建AccessResource对象，为后续的校验权限做准备。
PlainAccessResource accessResource = new PlainAccessResource();
if (remoteAddr != null && remoteAddr.contains(":")) {
accessResource.setWhiteRemoteAddress(remoteAddr.split(":")[0]);
} else {
accessResource.setWhiteRemoteAddress(remoteAddr);
}
Step1：首先创建PlainAccessResource，从远程地址中提取出远程访问IP地址。
if (request.getExtFields() == null) {
throw new AclException("request's extFields value is null");
}
accessResource.setRequestCode(request.getCode());
accessResource.setAccessKey(request.getExtFields().get(SessionCredentials.ACCESS_KEY));
accessResource.setSignature(request.getExtFields().get(SessionCredentials.SIGNATURE));
accessResource.setSecretToken(request.getExtFields().get(SessionCredentials.SECURITY_TOKEN));
Step2：如果请求头中的扩展字段为空，则抛出异常，如果不为空，则从请求头中读取requestCode、accessKey(请求用户名)、签名字符串(signature)、secretToken。
try {
switch (request.getCode()) {
case RequestCode.SEND_MESSAGE:
accessResource.addResourceAndPerm(request.getExtFields().get("topic"), Permission.PUB);
break;
case RequestCode.SEND_MESSAGE_V2:
accessResource.addResourceAndPerm(request.getExtFields().get("b"), Permission.PUB);
break;
case RequestCode.CONSUMER_SEND_MSG_BACK:
accessResource.addResourceAndPerm(request.getExtFields().get("originTopic"), Permission.PUB);
accessResource.addResourceAndPerm(getRetryTopic(request.getExtFields().get("group")), Permission.SUB);
break;
case RequestCode.PULL_MESSAGE:
accessResource.addResourceAndPerm(request.getExtFields().get("topic"), Permission.SUB);
accessResource.addResourceAndPerm(getRetryTopic(request.getExtFields().get("consumerGroup")), Permission.SUB);
break;
case RequestCode.QUERY_MESSAGE:
accessResource.addResourceAndPerm(request.getExtFields().get("topic"), Permission.SUB);
break;
case RequestCode.HEART_BEAT:
HeartbeatData heartbeatData = HeartbeatData.decode(request.getBody(), HeartbeatData.class);
for (ConsumerData data : heartbeatData.getConsumerDataSet()) {
accessResource.addResourceAndPerm(getRetryTopic(data.getGroupName()), Permission.SUB);
for (SubscriptionData subscriptionData : data.getSubscriptionDataSet()) {
accessResource.addResourceAndPerm(subscriptionData.getTopic(), Permission.SUB);
}
}
break;
case RequestCode.UNREGISTER_CLIENT:
final UnregisterClientRequestHeader unregisterClientRequestHeader =
(UnregisterClientRequestHeader) request
.decodeCommandCustomHeader(UnregisterClientRequestHeader.class);
accessResource.addResourceAndPerm(getRetryTopic(unregisterClientRequestHeader.getConsumerGroup()), Permission.SUB);
break;
case RequestCode.GET_CONSUMER_LIST_BY_GROUP:
final GetConsumerListByGroupRequestHeader getConsumerListByGroupRequestHeader =
(GetConsumerListByGroupRequestHeader) request
.decodeCommandCustomHeader(GetConsumerListByGroupRequestHeader.class);
accessResource.addResourceAndPerm(getRetryTopic(getConsumerListByGroupRequestHeader.getConsumerGroup()), Permission.SUB);
break;
case RequestCode.UPDATE_CONSUMER_OFFSET:
final UpdateConsumerOffsetRequestHeader updateConsumerOffsetRequestHeader =
(UpdateConsumerOffsetRequestHeader) request
.decodeCommandCustomHeader(UpdateConsumerOffsetRequestHeader.class);
accessResource.addResourceAndPerm(getRetryTopic(updateConsumerOffsetRequestHeader.getConsumerGroup()), Permission.SUB);
accessResource.addResourceAndPerm(updateConsumerOffsetRequestHeader.getTopic(), Permission.SUB);
break;
default:
break;
}
} catch (Throwable t) {
throw new AclException(t.getMessage(), t);
}
Step3：根据请求命令，设置本次请求需要拥有的权限，上述代码比较简单，就是从请求中得出本次操作的Topic、消息组名称，为了方便区分topic与消费组，消费组使用消费者对应的重试主题，当成资源的Key，从这里也可以看出，当前版本需要进行ACL权限验证的请求命令如下：
- SEND_MESSAGE
- SEND_MESSAGE_V2
- CONSUMER_SEND_MSG_BACK
- PULL_MESSAGE
- QUERY_MESSAGE
- HEART_BEAT
- UNREGISTER_CLIENT
- GET_CONSUMER_LIST_BY_GROUP
- UPDATE_CONSUMER_OFFSET
// Content
SortedMap<String, String> map = new TreeMap<String, String>();
for (Map.Entry<String, String> entry : request.getExtFields().entrySet()) {
if (!SessionCredentials.SIGNATURE.equals(entry.getKey())) {
map.put(entry.getKey(), entry.getValue());
}
}
accessResource.setContent(AclUtils.combineRequestContent(request, map));
return accessResource;
Step4：对扩展字段进行排序，便于生成签名字符串，然后将扩展字段与请求体(body)写入content字段。完成从请求头中解析出本次请求需要验证的权限。
2.4 validate 方法
public void validate(AccessResource accessResource) {
aclPlugEngine.validate((PlainAccessResource) accessResource);
}
验证权限，即根据本次请求需要的权限与当前用户所拥有的权限进行对比，如果符合，则正常执行；否则抛出AclException。
为了揭开配置文件的解析与验证，我们将目光投入到PlainPermissionLoader。
3、PlainPermissionLoader
该类的主要职责：加载权限，即解析acl主要配置文件plain_acl.yml。
3.1 类图
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下面对其核心属性与核心方法一一介绍：
- DEFAULT_PLAIN_ACL_FILE
默认acl配置文件名称，默认值为conf/plain_acl.yml。
- String fileName
acl配置文件名称，默认为DEFAULT_PLAIN_ACL_FILE ,可以通过系统参数-Drocketmq.acl.plain.file=fileName指定。
- Map plainAccessResourceMap
解析出来的权限配置映射表，以用户名为键。
- RemoteAddressStrategyFactory remoteAddressStrategyFactory
远程IP解析策略工厂，用于解析白名单IP地址。
- boolean isWatchStart
是否开启了文件监听，即自动监听plain_acl.yml文件，一旦该文件改变，可在不重启服务器的情况下自动生效。
- public PlainPermissionLoader()
构造方法。
- public void load()
加载配置文件。
- public void validate(PlainAccessResource plainAccessResource)
验证是否有权限访问待访问资源。
3.2 PlainPermissionLoader构造方法
public PlainPermissionLoader() {
load();
watch();
}
在构造方法中调用load与watch方法。
3.3 load
Map<String, PlainAccessResource> plainAccessResourceMap = new HashMap<>();
List<RemoteAddressStrategy> globalWhiteRemoteAddressStrategy = new ArrayList<>();
String path = fileHome + File.separator + fileName;
JSONObject plainAclConfData = AclUtils.getYamlDataObject(path,JSONObject.class);
Step1：初始化plainAccessResourceMap(用户配置的访问资源，即权限容器)、globalWhiteRemoteAddressStrategy：全局IP白名单访问策略。配置文件，默认为${ROCKETMQ_HOME}/conf/plain_acl.yml。
JSONArray globalWhiteRemoteAddressesList = plainAclConfData.getJSONArray("globalWhiteRemoteAddresses");
if (globalWhiteRemoteAddressesList != null && !globalWhiteRemoteAddressesList.isEmpty()) {
for (int i = 0; i < globalWhiteRemoteAddressesList.size(); i++) {
globalWhiteRemoteAddressStrategy.add(remoteAddressStrategyFactory.
getRemoteAddressStrategy(globalWhiteRemoteAddressesList.getString(i)));
}
}
Step2：globalWhiteRemoteAddresses：全局白名单，类型为数组。根据配置的规则，使用remoteAddressStrategyFactory获取一个访问策略，下文会重点介绍其配置规则。
JSONArray accounts = plainAclConfData.getJSONArray("accounts");
if (accounts != null && !accounts.isEmpty()) {
List<PlainAccessConfig> plainAccessConfigList = accounts.toJavaList(PlainAccessConfig.class);
for (PlainAccessConfig plainAccessConfig : plainAccessConfigList) {
PlainAccessResource plainAccessResource = buildPlainAccessResource(plainAccessConfig);
plainAccessResourceMap.put(plainAccessResource.getAccessKey(),plainAccessResource);
}
}
this.globalWhiteRemoteAddressStrategy = globalWhiteRemoteAddressStrategy;
this.plainAccessResourceMap = plainAccessResourceMap;
Step3：解析plain_acl.yml文件中的另外一个根元素accounts，用户定义的权限信息。从PlainAccessConfig的定义来看，accounts标签下支持如下标签：
- accessKey
- secretKey
- whiteRemoteAddress
- admin
- defaultTopicPerm
- defaultGroupPerm
- topicPerms
- groupPerms
上述标签的说明，请参考：:《RocketMQ ACL使用指南》 。具体的解析过程比较容易，就不再细说。
load方法主要完成acl配置文件的解析，将用户定义的权限加载到内存中。
3.4 watch
private void watch() {
try {
String watchFilePath = fileHome + fileName;
FileWatchService fileWatchService = new FileWatchService(new String[] {watchFilePath}, new FileWatchService.Listener() {
@Override
public void onChanged(String path) {
log.info("The plain acl yml changed, reload the context");
load();
}
});
fileWatchService.start();
log.info("Succeed to start AclWatcherService");
this.isWatchStart = true;
} catch (Exception e) {
log.error("Failed to start AclWatcherService", e);
}
}
监听器，默认以500ms的频率判断文件的内容是否变化。在文件内容发生变化后调用load()方法，重新加载配置文件。那FileWatchService是如何判断两个文件的内容发生了变化呢？
FileWatchService#hash
private String hash(String filePath) throws IOException, NoSuchAlgorithmException {
Path path = Paths.get(filePath);
md.update(Files.readAllBytes(path));
byte[] hash = md.digest();
return UtilAll.bytes2string(hash);
}
获取文件md5签名来做对比，这里为什么不在启动时先记录上一次文件的修改时间，然后先判断其修改时间是否变化，再判断其内容是否真正发生变化。
3.5 validate
// Check the global white remote addr
for (RemoteAddressStrategy remoteAddressStrategy : globalWhiteRemoteAddressStrategy) {
if (remoteAddressStrategy.match(plainAccessResource)) {
return;
}
}
Step1：首先使用全局白名单对资源进行验证，只要一个规则匹配，则返回，表示认证成功。
if (plainAccessResource.getAccessKey() == null) {
throw new AclException(String.format("No accessKey is configured"));
}
if (!plainAccessResourceMap.containsKey(plainAccessResource.getAccessKey())) {
throw new AclException(String.format("No acl config for %s", plainAccessResource.getAccessKey()));
}
Step2：如果请求信息中，没有设置用户名，则抛出未配置AccessKey异常；如果Broker中并为配置该用户的配置信息，则抛出AclException。
// Check the white addr for accesskey
PlainAccessResource ownedAccess = plainAccessResourceMap.get(plainAccessResource.getAccessKey());
if (ownedAccess.getRemoteAddressStrategy().match(plainAccessResource)) {
return;
}
Step3：如果用户配置的白名单与待访问资源规则匹配的话，则直接发认证通过。
// Check the signature
String signature = AclUtils.calSignature(plainAccessResource.getContent(), ownedAccess.getSecretKey());
if (!signature.equals(plainAccessResource.getSignature())) {
throw new AclException(String.format("Check signature failed for accessKey=%s", plainAccessResource.getAccessKey()));
}
Step4：验证签名。
checkPerm(plainAccessResource, ownedAccess);
Step5：调用checkPerm方法，验证需要的权限与拥有的权限是否匹配。
3.5.1 checkPerm
if (Permission.needAdminPerm(needCheckedAccess.getRequestCode()) && !ownedAccess.isAdmin()) {
throw new AclException(String.format("Need admin permission for request code=%d, but accessKey=%s is not", needCheckedAccess.getRequestCode(), ownedAccess.getAccessKey()));
}
Step6：如果当前的请求命令属于必须是Admin用户才能访问的权限，并且当前用户并不是管理员角色，则抛出异常，如下命令需要admin角色才能进行的操作：
Map<String, Byte> needCheckedPermMap = needCheckedAccess.getResourcePermMap();
Map<String, Byte> ownedPermMap = ownedAccess.getResourcePermMap();
if (needCheckedPermMap == null) {
// If the needCheckedPermMap is null,then return
return;
}
if (ownedPermMap == null && ownedAccess.isAdmin()) {
// If the ownedPermMap is null and it is an admin user, then return
return;
}
Step7：如果该请求不需要进行权限验证，则通过认证，如果当前用户的角色是管理员，并且没有配置用户权限，则认证通过，返回。
for (Map.Entry<String, Byte> needCheckedEntry : needCheckedPermMap.entrySet()) {
String resource = needCheckedEntry.getKey();
Byte neededPerm = needCheckedEntry.getValue();
boolean isGroup = PlainAccessResource.isRetryTopic(resource);
if (ownedPermMap == null || !ownedPermMap.containsKey(resource)) {
// Check the default perm
byte ownedPerm = isGroup ? ownedAccess.getDefaultGroupPerm() : ownedAccess.getDefaultTopicPerm();
if (!Permission.checkPermission(neededPerm, ownedPerm)) {
throw new AclException(String.format("No default permission for %s", PlainAccessResource.printStr(resource, isGroup)));
}
continue;
}
if (!Permission.checkPermission(neededPerm, ownedPermMap.get(resource))) {
throw new AclException(String.format("No default permission for %s", PlainAccessResource.printStr(resource, isGroup)));
}
}
Step8：遍历需要权限与拥有的权限进行对比，如果配置对应的权限，则判断是否匹配；如果未配置权限，则判断默认权限时是否允许，不允许，则抛出AclException。
验证逻辑就介绍到这里了，下面给出其匹配流程图：
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上述阐述了从Broker服务器启动、加载acl配置文件流程、动态监听配置文件、服务端权限验证流程，接下来我们看一下客户端关于ACL需要处理的事情。
4、AclClientRPCHook
回顾一下，我们引入ACL机制后，客户端的代码示例如下：
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其在创建DefaultMQProducer时，注册AclClientRPCHook钩子，会在向服务端发送远程命令前后执行其钩子函数，接下来我们重点分析一下AclClientRPCHook。
4.1 doBeforeRequest
public void doBeforeRequest(String remoteAddr, RemotingCommand request) {
byte[] total = AclUtils.combineRequestContent(request,
parseRequestContent(request, sessionCredentials.getAccessKey(), sessionCredentials.getSecurityToken())); // @1
String signature = AclUtils.calSignature(total, sessionCredentials.getSecretKey()); // @2
request.addExtField(SIGNATURE, signature); // @3
request.addExtField(ACCESS_KEY, sessionCredentials.getAccessKey());
// The SecurityToken value is unneccessary,user can choose this one.
if (sessionCredentials.getSecurityToken() != null) {
request.addExtField(SECURITY_TOKEN, sessionCredentials.getSecurityToken());
}
}
代码@1：将Request请求参数进行排序，并加入accessKey。
代码@2：对排好序的请参数，使用用户配置的密码生成签名，并最近到扩展字段Signature，然后服务端也会按照相同的算法生成Signature，如果相同，则表示签名验证成功(类似于实现登录的效果)。
代码@3：将Signature、AccessKey等加入到请求头的扩展字段中，服务端拿到这些元数据，结合请求头中的信息，根据配置的权限，进行权限校验。
关于ACL客户端生成签名是一种通用套路，就不在细讲了。
源码分析ACL的实现就介绍到这里了，下文将介绍RocketMQ 消息轨迹的使用与实现原理分析。如果大家觉得文章写的还不错的话，期待帮忙点赞，谢谢。
原文发布时间为：2019-07-07
本文作者：丁威，《RocketMQ技术内幕》作者。
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