《SSO系列专题》之 大型互联网应用基于CAS的SSO架构

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前面我们对CAS做了相当的了解，也基本能够将CAS应用于生产环境。本篇笔者将结合自身实际工作经验，谈谈在大型互联网应用中，如何架构CAS的问题。内容绝对干货，值得珍藏:)
对于大中型互联网应用，网站性能问题提到了前所未有的高度，能够应对高并发、高可用、避免单点故障是系统架构设计的基本准则。
如果引入了SSO，那个这个认证中心就是整个应用架构中的一个及其重要的关键点，它必须满足两个基本要求：
1.高可用，不允许发生故障。可想而知，如果认证中心发生故障，整个应用群将无法登陆，将会导致所有服务瘫痪。
2.高并发，因为所有用户的登录请求都需要经过它处理，其承担的处理量常常是相当巨大的。
因此，在实际生产系统中，认证中心这个关键部件通常需要进行集群，单个认证中心提供服务是非常危险的。
当我们用CAS作为SSO解决方案时，CAS Server作为认证中心就会涉及到集群问题。对CAS Server来说，缺省是单应用实例运行的，多实例集群运行，我们需要做特殊考虑。
考虑集群，就要考虑应用中有哪些点和状态相关，这些状态相关的点和应用的运行环境密切相关。在多实例运行下，运行环境是分布式的，这些状态相关的点需要考虑，在分布式环境下，如何保持状态的一致性。
鉴于CAS实现方式，状态相关点有两个，一是CAS登录登出流程，采用webflow实现，流程状态存储于session中。二是票据存储，缺省是在JVM内存中。
那么CAS集群，我们需要保证多个实例下，session中的状态以及票据存储状态，是一致的。常用的解决方案是共享，也就是说，在多CAS实例下，他们的session和票据ticket是共享的，这样就解决了一致性问题。
CAS在Tomcat下运行的话，官方提出的建议是利用tomcat集群进行Session复制(Session Replication)。在高并发状态下，这种session复制效率不是很高，节点数增多时更是如此，实战中采用较少。
我们可以采用共享session的技术。但笔者实践中，则采用了另外一种更灵活的方案，那就是session sticky技术。
什么是session sticky？即将某一用户来的请求，通过前置机合理分配，始终定位在一台tomcat上，这样用户的登录登出webflow流程，始终发生在同一tomcat服务器上，保证了状态的完整性。实际上，采用这种方式，我们绕过了Session共享的需求。
另一个问题我们绕不过去了，那就是ticket共享问题。我们知道，ticket缺省是存储于虚拟机内存中的，多个CAS Server实例，意味着多个tomcat节点，多个JVM，TicketRegistry是各自独立不共享的。
我们是否也可使用session sticky解决呢，不可以！因为对于ticket来说，根据认证协议，访问ticket不仅来自浏览器用户请求，而且还来自CAS Client应用系统，这是一个三方合作系统。来自应用系统的请求可能会访问到另一个CAS Server节点从而导致状态不一致。
因此我们要直面解决ticket共享问题。ticket的存储由TicketRegistry定义，缺省是DefaultTicketRegistry，即JVM内存方式实现，我们可以定义外置存储方式，让多个实例共用这个存储，以达到共享目的。
外置存储实现方式有多种选择，如存储在数据库中、存储在Cache中、存储在内存数据库中等，CAS也提供了多种实现方式的插件，如利用memcached作为ticket存储方式的插件cas-server-integration-memcached、利用Cache的cas-server-integration-ehcache、cas-server-integration-jboss等。
这里，使用另外一种方式，即利用目前更流行的内存数据管理系统Redis来存储Ticket。同时，为了保证redis的高可用和高并发处理，我们使用redis主从集群，Sentinel控制，故认证中心具有很好的灵活性和水平可扩展性，整个架构图如下：
下面我们就一步步进行配置搭建：
1.仿照cas-server-integration-memcached工程建立cas-server-integration-redis工程
2.pom.xml中添加redis的java客户端jar包，去掉memcached中需要的jar，最后依赖包如下：
org.jasig.cascas-server-core${project.version}redis.clientsjedis2.7.2org.mockitomockito-core1.9.0test
定义RedisTicketRegistry类，这个是核心，它实现了TicketRegistry接口，我们使用Jedis客户端：
publicfinalclassRedisTicketRegistryextendsAbstractDistributedTicketRegistryimplementsDisposableBean{/** Redis client. */privateJedisSentinelPooljedisPool;privateintst_time;//ST最大空闲时间privateinttgt_time;//TGT最大空闲时间@OverrideprotectedvoidupdateTicket(finalTicketticket){logger.debug("Updating ticket {}",ticket);Jedisjedis=jedisPool.getResource();StringticketId=ticket.getId();try{jedis.expire(ticketId.getBytes(),getTimeout(ticket));}catch(finalExceptione){logger.error("Failed updating {}",ticket,e);}finally{jedis.close();}}@OverridepublicvoidaddTicket(finalTicketticket){logger.debug("Adding ticket {}",ticket);Jedisjedis=jedisPool.getResource();StringticketId=ticket.getId();ByteArrayOutputStreambos=newByteArrayOutputStream();ObjectOutputStreamoos=null;try{oos=newObjectOutputStream(bos);oos.writeObject(ticket);}catch(IOExceptione){logger.error("adding ticket {} to redis error.",ticket);}finally{try{if(null!=oos)oos.close();}catch(IOExceptione){logger.error("oos closing error when adding ticket {} to redis.",ticket);}}jedis.setex(ticketId.getBytes(),getTimeout(ticket),bos.toByteArray());jedis.close();}@OverridepublicbooleandeleteTicket(finalStringticketId){logger.debug("Deleting ticket {}",ticketId);Jedisjedis=jedisPool.getResource();try{jedis.del(ticketId.getBytes());returntrue;}catch(finalExceptione){logger.error("Failed deleting {}",ticketId,e);returnfalse;}finally{jedis.close();}}@OverridepublicTicketgetTicket(finalStringticketId){Jedisjedis=jedisPool.getResource();try{byte[]value=jedis.get(ticketId.getBytes());if(null==value){logger.error("Failed fetching {}, ticketId is null. ",ticketId);returnnull;}ByteArrayInputStreambais=newByteArrayInputStream(value);ObjectInputStreamois=null;ois=newObjectInputStream(bais);finalTickett=(Ticket)ois.readObject();if(t!=null){returngetProxiedTicketInstance(t);}}catch(finalExceptione){logger.error("Failed fetching {}. ",ticketId,e);}finally{jedis.close();}returnnull;}/**
* {@inheritDoc}
* This operation is not supported.
*
* @throws UnsupportedOperationException if you try and call this operation.
*/@OverridepublicCollectiongetTickets(){thrownewUnsupportedOperationException("GetTickets not supported.");}/**
* Destroy the client and shut down.
*
* @throws Exception the exception
*/publicvoiddestroy()throwsException{jedisPool.destroy();}@OverrideprotectedbooleanneedsCallback(){returntrue;}/**
* Gets the timeout value for the ticket.
*
* @param t the t
* @return the timeout
*/privateintgetTimeout(finalTickett){if(tinstanceofTicketGrantingTicket){returnthis.tgt_time;}elseif(tinstanceofServiceTicket){returnthis.st_time;}thrownewIllegalArgumentException("Invalid ticket type");}publicvoidsetSt_time(intst_time){this.st_time=st_time;}publicvoidsetTgt_time(inttgt_time){this.tgt_time=tgt_time;}publicvoidsetJedisSentinelPool(JedisSentinelPooljedisPool){this.jedisPool=jedisPool;}}
4.同理，仿照cas-server-integration-memcached编写测试用例RedisTicketRegistryTests，核心代码如下：
@TestpublicvoidtestWriteGetDelete()throwsException{//对ticket执行增查删操作finalStringid="ST-1234567890ABCDEFGHIJKL-crud";finalServiceTicketticket=mock(ServiceTicket.class,withSettings().serializable());when(ticket.getId()).thenReturn(id);registry.addTicket(ticket);finalServiceTicketticketFromRegistry=(ServiceTicket)registry.getTicket(id);Assert.assertNotNull(ticketFromRegistry);Assert.assertEquals(id,ticketFromRegistry.getId());registry.deleteTicket(id);Assert.assertNull(registry.getTicket(id));}
相应的配置文件ticketRegistry-test.xml定义如下：
192.168.1.111:26379
测试用例通过，至此，支持redis票据存储的插件开发完毕。然后我们利用mvn install把该插件安装到本地仓储。
下面我们开始在cas-server-webapp工程中使用该插件。
5.修改cas-server-webapp工程中ticketRegistry.xml文件，替换掉DefaultTicketRegistry，同时注释掉ticketRegistryCleaner相关所有定义(为什么注释掉前文有讨论)。
6.在POM.xml中添加cas-server-integration-redis模块：
org.jasig.cascas-server-integration-redis${project.version}compile
7.本地启动redis，重新build工程,然后tomcat7:run运行CAS Server。直接登录认证中心，观察redis中数据变化。
我们看到TGT存到redis中了，做登出操作，会观察到TGT已消失。从应用系统登录，会发现ST也在redis中。
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