分布式数据库中间件–(2) Cobar与客户端的握手认证_MySQL

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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