数据权限筛选（RLS）的两种实现介绍
在应用程序中，尤其是在统计的时候， 需要使用数据权限来筛选数据行。 简单的说，张三看张三部门的数据， 李四看李四部门的数据；或者员工只能看自己的数据， 经理可以看部门的数据。这个在微软的文档中叫Row Level Security，字面翻译叫行级数据安全，简称RLS。
要实现RLS， 简单的思路就是加Where条件语句来做数据筛选。但是必须是先Where, 也就是在其他Where条件和OrderBy、Fetch Rows 之前执行， 否则会对 排序、分页查询造成影响。这是一个难点。
另一个难点是如何对现有的业务代码侵入性降到最低——不影响现有查询逻辑的写法，甚至当需要的时候，可以关闭RLS。为了校验数据， 必须保持RLS开关的灵活性，尤其是在开发阶段。
下面介绍我在项目中使用过的两种实现方式。
数据权限筛选（RLS）的实现（一） -- Security Policy方式实现
这个主要参考微软的官文介绍实现， 分三个步骤， a. 定义Predicate函数, 根据user参数来筛选数据， b. 定义Security Policy, 使用前面指定的Predicate函数, c.在指定表上应用Security Policy。
其中的user, 一种是通过当前连接数据库的登录用户来获取，一种是通过exec sp_set_session_context @key=N'userId', @value=@userId 来传入用户。后者更适合我们在应用查询中使用统一的连接字符串。由于我们数据访问层是通过EF来实现的， 所以我们统一在自定义的DbContext类型中做了改造：
1 public abstract class RlsDbContext : DbContext
2 {
3
4 protected readonly IUserProvider userProvider;
5 protected RlsDbContext(
6 string connectionString,
7 IUserProvider userProvider)
8 : base(options)
9 {
10 this.connectionString = connectionString;
11 this.userProvider = userProvider;
12 }
13
14 protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
15 {
16 connection = new SqlConnection(connectionString);
17 if (enableRLS)
18 {
19 connection.StateChange += Connection_StateChange;
20 }
21
22 if (!enableMemoryDb)
23 {
24 optionsBuilder.UseSqlServer(connection);
25 }
26
27 base.OnConfiguring(optionsBuilder);
28 }
29
30 private void Connection_StateChange(object sender, System.Data.StateChangeEventArgs e)
31 {
32 if (e.CurrentState == ConnectionState.Open)
33 {
34 string userId = userProvider.CurrentUserId;
35 //此处判断条件用于流程Hook接口未配置认证而获取不到用户的情况
36 if (!string.IsNullOrEmpty(userId))
37 {
38 SqlCommand cmd = connection.CreateCommand();
39 cmd.CommandText = @"exec sp_set_session_context @key=N'userId', @value=@userId";
40 cmd.Parameters.AddWithValue("@userId", userId);
41 cmd.ExecuteNonQuery();
42 }
43 }
44 else if (e.CurrentState == ConnectionState.Closed)
45 {
46 //暂时注释：在分页查询场景下存在RLS获取总数之前SQL连接关闭的情况
47 //connection.StateChange -= Connection_StateChange;
48 }
49 }
50
51 }
这样， 我们就能确保在访问数据库的适合， 传入了当前用户信息
具体的示例， 可以参考《Row-Level Security》
但是这个方式有个很大的问题， 就是性能不理想， 尤其是在判断条件中有or逻辑的时候。 比如这个场景：每个部门只能看自己的数据，如果是数据管理员，不论在哪个部门， 可以看所有部门的数据。加了or逻辑后， 大概1w行数据查询需要10s钟，这超出了应用能接收的范围。示例Predicate Function如下
1 CREATE FUNCTION [dbo].[Predicate_MyFilter_RLS] 2 ( 3 @orgId nvarchar(200) 4 ) 5 RETURNS TABLE 6 WITH SCHEMABINDING 7 AS 8 RETURN 9 SELECT TOP 1 1 AS AccessPredicateResult 10 FROM dbo.[User] a 11 WHERE 12 a.UserId = SESSION_CONTEXT(N'UserId') 13 AND 14 ( 15 a.OrgId = @orgId OR a.OrgId = '0000000000000000000000' 16 ) 17 GO
关于性能问题的佐证，可以参考《Row-Level Security for Middle-Tier Apps – Using Disjunctions in the Predicate》
由于性能问题的障碍， 所以我们放弃了这种实现方式。但是这种方式比较优雅的满足了上述的两个条件，即实现了底层数据先筛选的逻辑，也对业务查询方法无侵入。在简单的场景中，应该是一款适合的方案。
数据权限筛选（RLS）的实现（二） -- 后台RlsStrategy方式实现
另一种做法， 是我们自行研究的RlsStrategy的实现方式。首先我们了解下接口IRlsStragety
1 public interface IRlsStragety<TEntity, TUserConstraintEntity>
2 {
3 Expression<Func<TUserConstraintEntity, bool>> UserPredicate
4 {
5 get;
6 }
7
8 Expression<Func<TEntity, object>> OuterKeySelector
9 {
10 get;
11 }
12
13 Expression<Func<TUserConstraintEntity, object>> InnerKeySelector
14 {
15 get;
16 }
17
18 bool Skip();
19 }
这里面提供了三个表达式和一个bool 方法判断是否要略过RLS筛选。
下面是一个基本的实现：
1 public class GenericUserOrgRlsStragety<TEntity, TOrgUser> : IRlsStragety<TEntity, TOrgUser>
2 where TEntity : class, IUserId
3 where TOrgUser : class, IOrgUser
4 {
5 private readonly IOrgProvider userOrgProvider;
6 public GenericUserOrgRlsStragety(IOrgProvider userOrgProvider)
7 {
8 this.userOrgProvider = userOrgProvider;
9 }
10
11 public virtual Expression<Func<TOrgUser, bool>> UserPredicate
12 => user => user.OrgId == userOrgProvider.CurrentUserOrgId;
13
14 public virtual Expression<Func<TEntity, object>> OuterKeySelector
15 => entry => entry.UserId;
16
17 public virtual Expression<Func<TOrgUser, object>> InnerKeySelector
18 => user => user.UserId;
19
20 public virtual bool Skip()
21 {
22 return false;
23 }
24 }
下面我来解释下这个逻辑。 假设应用中有这样两张表
T_BizData(Id, BizAmount, Org) 和T_OrgUser(Org, User), 前者是业务表， 记录了业务数据和所属业务组织的机构，后者是机构人员表，记录了人员和机构之间的关系。 根据这两个表，我们可以实现OrgA的用户可以查看OrgA的数据， OrgB的用户可以查看OrgB的数据
如果不考虑RLS， 则查询语句是
Select * from T_BizData
如果考虑RLS， 则查询语句是
Select a.* from T_BizData a inner join T_OrgUser b on a.Org=b.org where b.User=@user
两者比较，我们发现多了一个限制表和三处灵活点：
1 限制表就是 inner join T_OrgUser b,
2 灵活点 a） 取左表属性； b）取右表属性； c）取右表条件判断
这三个灵活点就是我们接口定义的三个表达式， 限制表是作为泛型类型传入进来的。
理解了这一点， 我们就可以看看下面这个代码
1 public static IQueryable<TEntity> FilterByUser<TDbContext, TEntity, TUserConstraintEntity>(
2 this IQueryable<TEntity> queryable,
3 TDbContext dbContext,
4 IRlsStragety<TEntity, TUserConstraintEntity> rlsStragety
5 )
6 where TDbContext : DbContext
7 where TEntity : class
8 where TUserConstraintEntity : class, IUserId
9 {
10 if (dbContext is null)
11 {
12 throw new System.ArgumentNullException(nameof(dbContext));
13 }
14
15 if (rlsStragety == null
16 || rlsStragety.UserPredicate == null
17 || rlsStragety.OuterKeySelector == null
18 || rlsStragety.InnerKeySelector == null
19 || rlsStragety.Skip()
20 )
21 {
22 return queryable;
23 }
24
25
26 IQueryable<TEntity> result = queryable.Join(
27 dbContext.Set<TUserConstraintEntity>()
28 .Where(rlsStragety.UserPredicate)
29 , rlsStragety.OuterKeySelector
30 , rlsStragety.InnerKeySelector
31 , (p, q) => p
32 );
33 return result;
34 }
我们都知道queryable 是EF实现查询的对象，它描述了查询的过程，所以我们在原queryable对象的基础上扩充了join逻辑， 从而实现了类似sql 语句的两表inner join查询。 该过程是在分页之前加入的，这样才能保证查询的结果。
1 public virtual async Task<IPaged<TEntity>> GetPagedListAsync<TEntity>(object filter, CancellationToken cancellationToken = default) where TEntity : class
2 {
3 if (filter == null)
4 {
5 filter = new object();
6 }
7 IPaged<TEntity> result = new Paged<TEntity>();
8
9 IQueryable<TEntity> queryable = GetPagedQueryable<TEntity>(filter);
10 result.Rows = await queryable.ToListAsync(cancellationToken).ConfigureAwait(false);
11
12 IQueryable<TEntity> queryableForCount = GetCountQueryable<TEntity>(filter);
13 result.Total = await queryableForCount.CountAsync(cancellationToken).ConfigureAwait(false);
14
15 return result;
16 }
以上准备工作做好了， 在查询的时候，就可以这样写了：
stragety = serviceProvider.GetService<MyRlsStragety>(); var pageList = await rlsDataInquirer.GetPagedListAsync(filter, stragety);
最后， 补充下skip()方法的逻辑。
public override bool Skip()
{
string orgId = userOrgProvider.CurrentUserOrgId;
// 如果是信息管理部则跳过关联判断
return orgId.Equals(InfoSupervisorDepartmentOrgId, StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase);
}
我们看到，FilterByUser方法的第19行， 如果skip()返回为true， 则会跳过RLS的逻辑。这个主要是为了特殊处理高级管理权限设计的。
总结：
使用Security Policy 除了可以过滤用户权限数据外， 还可以用于更新和删除数据时的权限检查； 而使用RlsStrategy则只能基于现有的框架来实现查询数据行时的筛选，但是性能上要好很多，而且也比较灵活。同时，因为底层是转换成了SQL语句，所以对字段加索引应该可以进一步提高查询的性能。