ZooKeeper的ACL权限控制

2023-11-29 11:51:16

1.认识一下控制命令

要了解ZooKeeper的ACL权限控制，首先我们需要了解一下ZooKeeper客户端的权限控制的命令：

1、创建zk节点时，可以同时指定权限信息（可选）

create [-s] [-e] [-c] [-t ttl] path [data] [acl]

2、根据路径设置节点的权限（对一个已存在的节点）

setAcl [-s] [-v version] [-R] path acl

3、根据路径获取节点的权限

getAcl [-s] path

4、认证授权信息的命令（auth格式为用户名:密码, 密码为明文密码）

addauth scheme auth

那么 create 和 setAcl 中 acl 应该是什么样的格式呢？

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /test
Created /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] setAcl /test acl
acl does not have the form scheme:id:perm
Acl is not valid : /test

首先，创建一个新节点/test
然后，用setAcl为节点/test设置权限
接着，我们读这段报错acl does not have the form scheme:id:perm

我们知道了 acl 应该由三部分组成：scheme, id, perm。

2. ACL 权限控制

Zookeeper 的 ACL 权限控制，可以控制节点的读写操作，保证数据的安全性，Zookeeper ACL 权限设置分为 3 部分组成，分别是：权限模式（Scheme）、授权对象（ID）、权限信息（Permission）。最终组成⼀条例如scheme:id:permission 格式的 ACL 请求信息。

ZooKeeper 可以给每个节点设置不同的权限控制。

2.1 权限 Permission

首先，我们可能关心，对于某个数据节点，到底有哪些细分的权限呢？

权限就是指我们可以在数据节点上执⾏的操作种类（CRUD），如下所示：在 ZooKeeper 中已经定义好的权限有 5 种：

数据节点（c: create）创建权限，授予权限的对象可以在数据节点下创建⼦节点；
数据节点（w: wirte）更新权限，授予权限的对象可以更新该数据节点；
数据节点（r: read）读取权限，授予权限的对象可以读取该节点的内容以及⼦节点的列表信息；
数据节点（d: delete）删除权限，授予权限的对象可以删除该数据节点的⼦节点；
数据节点（a: admin）管理者权限，授予权限的对象可以对该数据节点体进⾏ ACL 权限设置。

1 和 4 其实就对应zk命令 create 和 delete;
2 和 3 主要对应zk命令 set 和 get;
5 主要对应zk命令 setAcl 和 getAcl;

2.2 权限模式 Scheme

接着，我们就该了解，到底有哪些授权的模式？而授权对象（ID）其实是和权限模式（Scheme）对应使用的。

所有人可用模式（world:anyone:perm）: world模式只有一个授权对象id，anyone，表示任何一个人都有权限。
仅当前认证用户可用模式（auth:user:password:perm）: auth模式的授权对象是当前认证用户。
- 提供此方案是为了方便用户创建znode，然后将对该znode的访问限制为仅该用户，这是一个常见的用例；
- 如果没有通过身份验证的用户，则使用身份验证方案设置ACL将失败；
口令认证模式（digest:user:password:perm）: digest模式使用 username:password 字符串生成MD5散列，然后将其用作授权对象ID。
- 这里的 password 不是明文，而是 base64编码（SHA1摘要算法（明文密码））的结果。因此和 addauth 的使用习惯不相同；
- 这里面还有一种特殊情况，就是认证 超级管理员 的口令后，ZooKeeper客户端可以对 ZooKeeper 上的任意数据节点进⾏任意操作；
IP认证模式：ip（ip:addr:perm 或者 ip:addr/bits:perm）模式使用客户端主机ip作为授权对象ID。
- 可以针对⼀个 IP 或者⼀段 IP 地址授予某种权限。
- ⽐如我们可以让⼀个 IP 地址为“ip:192.168.0.110”的机器对服务器上的某个数据节点具有写⼊的权限。
- 或者也可以通过“ip:192.168.0.1/24”给⼀段 IP 地址的机器赋权。
SSL安全认证模式：x509模式，使用安全端口时，客户端将自动进行身份验证，并设置x509方案的身份验证信息。
- 如果对这种方式感兴趣，见参考文档 ZooKeeper安全认证机制：SSL 阅读

3. 实战

3.1 如何获取加密的密码？

我们已经知道了 digest认证模式需要用到 base64编码的 SHA1密码，那么怎么获取呢？

创建一个Maven项目，加入依赖：

<dependency>
  <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
  <artifactId>zookeeper</artifactId>
  <version>3.5.9</version>
</dependency>

然后，写一个Main程序：

import org.apache.zookeeper.server.auth.DigestAuthenticationProvider;

import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        // 输出：reader:FIlPshmj74ilCpU6QOfBN00zY9w=
        System.out.println(DigestAuthenticationProvider.generateDigest("reader:reader"));
        // 输出：reader:JLVf6B6eexF5jTpORnfdSP/IFVk=，但这个是错误的
        // System.out.println(DigestAuthenticationProvider.generateDigest("reader"));
    }
}

易错点： DigestAuthenticationProvider.generateDigest 参数是 user:password 格式，而不是单纯的 password。

虽然，直接使用 reader 作为参数不会报错，但是你 addauth reader:reader path会一直验证失败。

3.2 setAcl授权和addauth认证

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create -e /test
Created /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] setAcl /test digest:reader:FIlPshmj74ilCpU6QOfBN00zY9w=:r
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] get /test
org.apache.zookeeper.KeeperException$NoAuthException: KeeperErrorCode = NoAuth for /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] addauth digest reader:reader
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] get /test
null
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] quit

首先，创建一个临时数据结点 /test，
然后，设置口令认证访问该结点，
在 addauth 之前，是没有权限读取 /test 的数据；但是在 addauth 之后，允许读操作，
最后，退出当前客户端，临时节点 /test 会被清除。

然后，我们再看一下使用错误的密码摘要的情况：

3.3 create授权和addauth认证

创建节点的同时，进行授权，这个地方有个易错点：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create -e /test digest:reader:FIlPshmj74ilCpU6QOfBN00zY9w=:r
Created /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] get /test
digest:reader:FIlPshmj74ilCpU6QOfBN00zY9w=:r
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] quit

你会发现，你没有 addauth 也得到了数据，但是数据和你的acl一样。

问题就在于，如果你想在创建节点的同时设置权限控制，那么你就必须初始化数据。否则，就会把acl字符串当成数据存储。

所以，我们调整一下：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create -e /test data digest:reader:FIlPshmj74ilCpU6QOfBN00zY9w=:r
Created /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] get /test
org.apache.zookeeper.KeeperException$NoAuthException: KeeperErrorCode = NoAuth for /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] addauth digest reader:reader
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] get /test
data
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] quit

3.4 能否给同一个结点设置多个ACL？

首先，我又准备了几个账号：

user:password	user:digest
user1:pwd1	user1:a9l5yfb9zl8WCXjVmi5/XOC0Ep4=
user2:pwd2	user2:LJcj8Pt1rGm2pXKbdJDGH8+Bn+0=
user3:pwd3	user3:vTWpf7+XOMH/ifDkxE6KmhSUCpA=

操作如下：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /user1 LiLei digest:user1:a9l5yfb9zl8WCXjVmi5/XOC0Ep4=:ra
Created /user1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] get /user1
org.apache.zookeeper.KeeperException$NoAuthException: KeeperErrorCode = NoAuth for /user1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] addauth digest user1:pwd1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] get /user1
LiLei
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] getAcl /user1
'digest,'user1:a9l5yfb9zl8WCXjVmi5/XOC0Ep4=
: ra
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] setAcl /user1 digest:user2:LJcj8Pt1rGm2pXKbdJDGH8+Bn+0=:rw
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 6] getAcl /user1
Authentication is not valid : /user1
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] addauth digest user2:pwd2
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] getAcl /user1
'digest,'user2:x
: rw
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] quit

首先，创建数据结点/user1，并且授权口令 user1:pwd1 允许读取和管理权限；
接着，使用 user1:pwd1 完成 addauth 授权认证，并读取到了 /user1 对应的数据和权限信息；
然后，修改了 ACL，原先的 user1:pwd1 口令失效了；
重新使用 user2:pwd2 完成 addauth 授权认证，再次读取权限信息，此时发现新的权限信息覆盖了原来的权限信息；

综上所述，同一个znode不支持多个 ACL。

3.5 多次addauth可以获取权限合集？

实验如下：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /user2 Lisa digest:user2:LJcj8Pt1rGm2pXKbdJDGH8+Bn+0=:ra
Created /user2
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] create /user3 Simon digest:user3:vTWpf7+XOMH/ifDkxE6KmhSUCpA=:ra
Created /user3
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] addauth digest user2:pwd2
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] get /user2
Lisa
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] get /user3
org.apache.zookeeper.KeeperException$NoAuthException: KeeperErrorCode = NoAuth for /user3
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 5] addauth digest user3:pwd3
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] get /user2
Lisa
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 8] get /user3
Simon
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 9] quit

由此可见，addauth 会取当前客户端认证后获取的权限合集。

3.6 权限受限怎么办？

第一个方法是禁用 ACL 权限控制；
第二个方法是超级管理员模式。

本文主要说的是 Docker 容器运行的 ZooKeeper 如何处理？

3.6.1 禁用 ACL 权限控制

★ 可以通过配置文件zoo.cfg中添加skipACL=yes进⾏配置，默认是no,可以配置为true, 则配置过的 ACL 将不再进⾏权限检测：

首先，用 docker images 查看下载的镜像：

如图所示，30993cacc7c9 就是 zookeeper:3.5.9 的镜像ID。

# 简单解释一下参数：
# --name是给启动的容器取的名字，以后启动容器可以使用这个名字来启动
# -p 宿主主机端口:容器端口, 2181 是 zookeeper 的默认端口号, 因为宿主机已经有其他zookeeper容器占用了2181，所以此处改为2281
# --restart always 表示容器如果关闭退出就是重启
# -d 表示容器以后台守护进程启动
# -v 宿主机文件路径:容器文件路径
# 末尾的 30993cacc7c9 表示镜像ID
docker run --name zookeeper-1 -p 2281:2181 --restart always -d -v D:\DockerContainer\zookeeper\zoo.cfg:/conf/zoo.cfg 30993cacc7c9

然后 D:\DockerContainer\zookeeper\zoo.cfg 文件内容为：

skipACL=yes
dataDir=/data
dataLogDir=/datalog
tickTime=2000
initLimit=5
syncLimit=2
autopurge.snapRetainCount=3
autopurge.purgeInterval=0
maxClientCnxns=60
standaloneEnabled=true
admin.enableServer=true
server.1=localhost:2888:3888;2181

接着，登入容器 docker exec -it zookeeper-1 bash，启动zk客户端：

然后，做操作都不需要权限了：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /test data digest:user1:a9l5yfb9zl8WCXjVmi5/XOC0Ep4=:w
Created /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] get /test
data
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] delete /test

★ 可以通过设置额外配置参数skipACL=yes进⾏配置，默认是no,可以配置为true, 则配置过的ACL将不再进⾏权限检测

docker run --name=zookeeper-2 -p 2381:2181 --restart always -d -e ZOO_CFG_EXTRA="skipACL=yes" 30993cacc7c9

★ 可以通过添加JVM参数-Dzookeeper.skipACL=yes进⾏配置，默认是no,可以配置为true, 则配置过的ACL将不再进⾏权限检测

docker run --name=zookeeper-3 -p 2481:2181 --restart always -d -e JVMFLAGS="-Dzookeeper.skipACL=yes" 30993cacc7c9

3.6.2 超级管理员super

设置zk启动时的JVM参数为 -Dzookeeper.DigestAuthenticationProvider.superDigest=super1:WqkSAJNIl+iMSE0y/0xAI3lPT5o= 指定超管账号口令为 super1:admin。

docker run --name=zookeeper-4 -p 2581:2181 --restart always -d -e JVMFLAGS="-Dzookeeper.DigestAuthenticationProvider.superDigest=super1:WqkSAJNIl+iMSE0y/0xAI3lPT5o=" 30993cacc7c9

接着，登入容器并启动zk客户端：

以下实验部分：

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 0] create /test data digest:user1:a9l5yfb9zl8WCXjVmi5/XOC0Ep4=:w
Created /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 1] get /test
org.apache.zookeeper.KeeperException$NoAuthException: KeeperErrorCode = NoAuth for /test
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] addauth digest super1:admin
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 3] get /test
data
[zk: localhost:2181(CONNECTED) 4] quit

我们允许用户 user1 对路径为 /test 的节点进行数据的修改；
我们获取数据时，提示没有权限；
此时，赋予当前客户端超级管理员权限；
超级管理员的所有操作都会跳过权限检查。

简单的客户端代码:

import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;

import java.io.IOException;
import java.util.Optional;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
        Watcher connectedWatcher = event -> {
            if (Watcher.Event.KeeperState.SyncConnected.equals(event.getState())
                    && Watcher.Event.EventType.None.equals(event.getType())
                    && event.getPath() == null) {
                System.out.println("========= ZooKeeper connected ==========");
                latch.countDown();
            }
        };
        try (ZooKeeper zk = new ZooKeeper("localhost:2581", 30, connectedWatcher)) {
            latch.await();
            try {
                byte[] data = zk.getData("/test", null, null);
                Optional.ofNullable(data).map(String::new).ifPresent(value -> System.out.println("Node /test data: " + value));
            } catch (KeeperException e) {
                System.out.println("Something wrong:" + e.getMessage());
            }
            zk.addAuthInfo("digest", "super1:admin".getBytes());
            System.out.println("========= after addauth super ==========");
            try {
                byte[] data = zk.getData("/test", null, null);
                Optional.ofNullable(data).map(String::new).ifPresent(value -> System.out.println("Node /test data: " + value));
            } catch (KeeperException e) {
                System.out.println("Something wrong:" + e.getMessage());
            }
            System.in.read();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

执行结果：

========= ZooKeeper connected ==========
Something wrong:KeeperErrorCode = NoAuth for /test
========= after addauth super ==========
Node /test data: data

参考文档

ZooKeeper ACLPermissions 阅读
ZooKeeper安全认证机制：SSL 阅读
Docker ZooKeeper 官方文档阅读
docker windows下挂载目录和文件阅读
Zookeeper Acl权限超级用户权限怎么跳过ACL密码/账户验证阅读

码农公寓