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SaaS 多租户【字段隔离】

2023.07.28 | along | 7724次围观

SaaS 多租户【字段隔离】

本章节,将介绍多租户的基础知识、以及怎样使用多租户的功能。

相关的视频教程:

#1. 多租户是什么?

多租户,简单来说是指一个业务系统,可以为多个组织服务,并且组织之间的数据是隔离的。

例如说,在服务上部署了一个 ruoyi-vue-pro (opens new window)系统,可以支持多个不同的公司使用。这里的一个公司就是一个租户,每个用户必然属于某个租户。因此,用户也只能看见自己租户下面的内容,其它租户的内容对他是不可见的。

#2. 数据隔离方案

多租户的数据隔离方案,可以分成分成三种:

  1. DATASOURCE 模式:独立数据库

  2. SCHEMA 模式:共享数据库,独立 Schema

  3. COLUMN 模式:共享数据库,共享 Schema,共享数据表

#2.1 DATASOURCE 模式

一个租户一个数据库,这种方案的用户数据隔离级别最高,安全性最好,但成本也高。

DATASOURCE 模式

  • 优点:为不同的租户提供独立的数据库,有助于简化数据模型的扩展设计,满足不同租户的独特需求;如果出现故障,恢复数据比较简单。

  • 缺点:增大了数据库的安装数量,随之带来维护成本和购置成本的增加。

#2.2 SCHEMA 模式

多个或所有租户共享数据库,但一个租户一个表。

SCHEMA 模式

  • 优点:为安全性要求较高的租户提供了一定程度的逻辑数据隔离,并不是完全隔离;每个数据库可以支持更多的租户数量。

  • 缺点:如果出现故障,数据恢复比较困难,因为恢复数据库将牵扯到其他租户的数据; 如果需要跨租户统计数据,存在一定困难。

#2.3 COLUMN 模式

共享数据库,共享数据架构。租户共享同一个数据库、同一个表,但在表中通过 tenant_id 字段区分租户的数据。这是共享程度最高、隔离级别最低的模式。

COLUMN 模式

  • 优点:维护和购置成本最低,允许每个数据库支持的租户数量最多。

  • 缺点:隔离级别最低,安全性最低,需要在设计开发时加大对安全的开发量;数据备份和恢复最困难,需要逐表逐条备份和还原。

#2.4 方案选择

模式选择

  • 一般情况下,可以考虑采用 COLUMN 模式,开发、运维简单,以最少的服务器为最多的租户提供服务。

  • 租户规模比较大,或者一些租户对安全性要求较高,可以考虑采用 DATASOURCE 模式,当然它也相对复杂的多。

  • 不推荐采用 SCHEMA 模式,因为它的优点并不明显,而且它的缺点也很明显,同时对复杂 SQL 支持一般。

提问:项目支持哪些模式?

目前支持最主流的 DATASOURCE 和 COLUMN 两种模式。而 SCHEMA 模式不推荐使用,所以暂时不考虑实现。

考虑到让大家更好的理解 DATASOURCE 和 COLUMN 模式,拆成了两篇文章:

#3. 多租户的开关

系统有两个配置项,设置为 true 时开启多租户,设置为 false 时关闭多租户。

注意,两者需要保持一致,否则会报错!

配置项说明配置文件
yudao.server.tenant后端开关示例
VUE_APP_TENANT_ENABLE前端开关示例

疑问:为什么要设置两个配置项?

前端登录界面需要使用到多租户的配置项,从后端加载配置项的话,体验会比较差。

#4. 多租户的业务功能

多租户主要有两个业务功能:

业务功能说明界面代码
租户管理配置系统租户,创建对应的租户管理员租户管理后端 (opens new window)前端(opens new window)
租户套餐配置租户套餐,自定每个租户的菜单、操作、按钮的权限租户套餐后端 (opens new window)前端(opens new window)

下面,我们来新增一个租户,它使用 COLUMN 模式。

① 点击 [租户套餐] 菜单,点击 [新增] 按钮,填写租户的信息。

新增租户

② 点击 [确认] 按钮,完成租户的创建,它会自动创建对应的租户管理员、角色等信息。

租户的管理员、角色

③ 退出系统,登录刚创建的租户。

登录界面

至此,我们已经完成了租户的创建。

#5. 多租户的技术组件

技术组件 yudao-spring-boot-starter-biz-tenant (opens new window),实现透明化的多租户能力,针对 Web、Security、DB、Redis、AOP、Job、MQ、Async 等多个层面进行封装。

#5.1 租户上下文

TenantContextHolder (opens new window)是租户上下文,通过 ThreadLocal 实现租户编号的共享与传递。

通过调用 TenantContextHolder 的 #getTenantId() 静态方法,获得当前的租户编号。绝绝绝大多数情况下,并不需要。

#5.2 Web 层【重要】

实现可见 web (opens new window)包。

默认情况下,前端的每个请求 Header 必须带上 tenant-id,值为租户编号,即 system_tenant 表的主键编号。

请求示例

如果不带该请求头,会报“租户的请求未传递,请进行排查”错误提示。

😜 通过 yudao.tenant.ignore-urls 配置项,可以设置哪些 URL 无需带该请求头。例如说:

 配置项

#5.3 Security 层

实现可见 security (opens new window)包。

主要是校验登录的用户,校验是否有权限访问该租户,避免越权问题。

#5.4 DB 层【重要】

实现可见 db (opens new window)包。

COLUMN 模式,基于 MyBatis Plus 自带的多租户 (opens new window)功能实现。

核心:每次对数据库操作时,它会自动拼接 WHERE tenant_id = ? 条件来进行租户的过滤,并且基本支持所有的 SQL 场景。

如下是具体方式:

① 需要开启多租户的表,必须添加 tenant_id 字段。例如说 system_userssystem_role 等表。

CREATE TABLE `system_role` (
   `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '角色ID',
   `name` varchar(30) CHARACTER NOT NULL COMMENT '角色名称',
   `tenant_id` bigint NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '租户编号',
   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 COMMENT='角色信息表';

并且该表对应的 DO 需要使用到 tenantId 属性时,建议继承 TenantBaseDO (opens new window)类。

② 无需开启多租户的表,需要添加表名到 yudao.tenant.ignore-tables 配置项目。例如说:

 配置项

如果不配置的话,MyBatis Plus 会自动拼接 WHERE tenant_id = ? 条件,导致报 tenant_id 字段不存在的错误。

#5.5 Redis 层【重要】

实现可见 redis (opens new window)包。

由于 Redis 不同于 DB 有 tenant_id 字段,无法通过类似 WHERE tenant_id = ? 的方式过滤,所以需要通过在 Redis Key 上增加 :t{tenantId} 后缀的方式,进行租户之间的隔离。

例如说,假设 Redis Key 是 user:%d,示例是 user:1024;对应到多租户 1 的 Redis Key 是 user:t1:1024

为什么 Redis Key 要多租户隔离呢?

  • ① 在使用 DATASOURCE 模式时,不同库的相同表的 id 可能相同,例如说 A 库的用户,和 B 库的用户都是 1024,直接缓存会存在 Redis Key 的冲突。

  • ② 在所有模式下,跨租户可能存在相同的需要唯一的数据,例如说用户的手机号,直接缓存会存在 Redis Key 的冲突。

#使用方式一:基于 Spring Cache + Redis【推荐】

只需要一步,在方法上添加 Spring Cache 注解,例如说 @Cachable@CachePut@CacheEvict

具体的实现原理,可见 TenantRedisCacheManager (opens new window)的源码。

注意!!!默认配置下,Spring Cache 都开启 Redis Key 的多租户隔离。如果不需要,可以将 Key 添加到 yudao.tenant.ignore-cache 配置项中。如下图所示:

 配置项

#使用方式二:基于 RedisTemplate + TenantRedisKeyDefine

暂时没有合适的封装,需要在自己 format Redis Key 的时候,手动将 :t{tenantId} 后缀拼接上。

这也是为什么,我推荐你使用 Spring Cache + Redis 的原因!

#5.6 AOP【重要】

实现可见 aop (opens new window)包。

① 声明 @TenantIgnore (opens new window)注解在方法上,标记指定方法不进行租户的自动过滤,避免自动拼接 WHERE tenant_id = ? 条件等等。

例如说:RoleServiceImpl (opens new window)的 #initLocalCache() (opens new window)方法,加载所有租户的角色到内存进行缓存,如果不声明 @TenantIgnore 注解,会导致租户的自动过滤,只加载了某个租户的角色。

// RoleServiceImpl.javapublic class RoleServiceImpl implements RoleService {

    @Resource
    @Lazy // 注入自己,所以延迟加载
    private RoleService self;
    
    @Override
    @PostConstruct
    @TenantIgnore // 忽略自动多租户,全局初始化缓存
    public void initLocalCache() {
        // ... 从数据库中,加载角色
    }

    @Scheduled(fixedDelay = SCHEDULER_PERIOD, initialDelay = SCHEDULER_PERIOD)
    public void schedulePeriodicRefresh() {
        self.initLocalCache(); // <x> 通过 self 引用到 Spring 代理对象
    }}

有一点要格外注意,由于 @TenantIgnore 注解是基于 Spring AOP 实现,如果是方法内部的调用,避免使用 this 导致不生效,可以采用上述示例的 <x> 处的 self 方式。

② 使用 TenantUtils (opens new window)的 #execute(Long tenantId, Runnable runnable) 方法,模拟指定租户( tenantId ),执行某段业务逻辑( runnable )。

例如说:在 TenantServiceImpl (opens new window)的 #createTenant(...) 方法,在创建完租户时,需要模拟该租户,进行用户和角色的创建。如下图所示:

TenantUtils 模拟租户

#5.7 Job【重要】

实现可见 job (opens new window)包。

声明 @TenantJob (opens new window)注解在 Job 类上,实现并行遍历每个租户,执行定时任务的逻辑。

#5.8 MQ

实现可见 mq (opens new window)包。

通过租户对 MQ 层面的封装,实现租户上下文,可以继续传递到 MQ 消费的逻辑中,避免丢失的问题。实现原理是:

  • 发送消息时,MQ 会将租户上下文的租户编号,记录到 Message 消息头 tenant-id 上。

  • 消费消息时,MQ 会将 Message 消息头 tenant-id,设置到租户上下文的租户编号。

#5.9 Async

实现可见 YudaoAsyncAutoConfiguration (opens new window)类。

通过使用阿里开源的 TransmittableThreadLocal (opens new window)组件,实现 Spring Async 执行异步逻辑时,租户上下文可以继续传递,避免丢失的问题。


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