【成为架构师3-18】缓存:并发更新造成token相互失效的问题

本文介绍了在只有缓存无数据库的业务场景下,如微信access_token的获取,如何处理并发更新引发的token递归失效问题。当多个请求并发发现token过期并尝试更新时,会导致无限递归申请新token。为解决这个问题,提出了将token申请独立为专门的服务,并采用影子主技术确保高可用,虽然这增加了读写服务与缓存的耦合,但在这种特定业务场景中,这是个合理的设计选择。

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系列文章是博主对沈剑的《架构师训练营》分享内容的个人笔记总结,原内容公众号“成为架构师”。

业务场景引入

前面讲的都是缓存和数据库在一起的情况,但有时候部分业务场景是只有缓存而没有数据库的,比如说微信的access_token获取的场景:

  1. 微信对调用方都需求一个access_token,只有携带这个token,才能调用接口
  2. token是具有有效期的(微信的7200s,两小时),如果token失效,那么调用方应该重新去申请token
  3. 也可以在token过期前主动申请,但是只有当前token有效,上一个token会失效
并发更新造成递归申请

如果请求发现缓存里的token过期了,那么它去申请新的token,再把这个token写回缓存,并用此token去进行接口调用。

现在来考虑一种极端情况:

假设有A,B两个请求,A发现token过期了,那么它就去申请token,这里命名为token1,在这个时间内,B自然也发现token过期了,B也去申请token,这里是token2,A获得token1之后把token1写回缓存,再用token1去调用接口,此时就会发现token1也提示过期了,那么它就会再去申请token3。

对于B来说,它申请完token2,把token2写入缓存,用token2去调用接口,发现token2过期了(因为A这个时候申请了token3),它就再去申请token4。
在这里插入图片描述
这样子上述过程就陷入了递归调用之中,从外部来看就是不停地申请token,不停地失效这样子的诡异情况。

解决方案

<think>好的,我现在需要帮助用户解答关于单点登录(SSO)遇到的问题。首先,我需要回想一下用户之前的问题,他们之前询问了RocketMQ的负载均衡机制,现在转向了SSO的问题。这说明用户可能在系统设计和架构方面有一些深入的考虑,可能是在构建或维护一个分布式系统,需要处理多个服务的身份验证问题。 用户的问题是关于SSO遇到的问题,我需要先明确SSO的基本概念,然后分析常见的问题和挑战。单点登录允许用户在一个系统中登录后,无需再次登录即可访问其他关联系统,这在企业应用和微服务架构中非常常见。接下来,我需要列举SSO实施过程中可能遇到的各种问题,并解释其原因和解决方案。 首先,跨域认证的问题。由于现代应用通常部署在不同的域名下,浏览器的同源策略会限制Cookie的共享。这时候需要用到跨域认证机制,比如OAuth、SAML或者设置顶级域名Cookie。但用户可能不清楚这些技术的具体实现方式,需要给出具体的例子,比如如何设置Cookie的domain属性。 然后是信任域配置的复杂性。不同的系统可能属于不同的信任域,需要建立信任关系。例如,使用SAML时需要配置IDP和SP的元数据,证书管理也是一个挑战。这里需要提到证书过期或配置错误可能导致单点登录失败,建议自动化的证书轮换和配置校验工具。 安全性方面,令牌泄露和重放攻击是常见问题。攻击者可能截获令牌并冒充用户,所以必须使用HTTPS来加密传输,同时设置短的有效期和刷新机制。此外,单点登录的集中性意味着一旦认证中心故障,所有依赖的系统都无法登录,所以需要设计高可用和容灾方案,比如集群部署和健康检查。 用户体验方面,不同系统的登出机制可能不一致,导致用户退出一个系统后,其他系统仍处于登录状态。这就需要实现全局登出,比如通过中央认证中心广播登出请求,或者使用前端重定向确保所有系统的会话失效。 协议兼容性也是一个问题,尤其是旧系统可能不支持现代协议如OAuth 2.0,这时候需要中间件或适配层进行协议转换。例如,为遗留系统开发一个SAML到传统认证的网关。 性能方面,集中认证可能成为瓶颈,特别是在高并发场景下。需要引入缓存机制,如Redis存储会话信息,以及负载均衡来分散请求压力。此外,令牌的验证过程应尽量高效,减少延迟。 还有用户信息同步的问题,比如用户在中心系统修改资料后,如何同步到其他子系统。可以通过事件驱动架构,比如消息队列通知各系统更新数据,或者提供统一的用户信息查询接口。 在思考过程中,我需要确保覆盖所有主要问题,并提供具体的解决方案和最佳实践。同时,要避免过于技术化的术语,让不同层次的读者都能理解。可能用户是开发人员或架构师,需要详细的技术细节,比如代码示例或配置建议,但也要保持解释的清晰性。 最后,总结部分需要强调SSO的优势与挑战,并提醒根据实际需求选择合适的技术方案,同时注意安全性和可维护性。可能用户在实际实施中遇到的具体问题没有完全列出,因此建议部分应包含监控、日志分析和定期审计的重要性,以应对未预见的问题。</think>以下是关于单点登录(SSO)实现中常见问题的系统化分析,涵盖**技术挑战**、**安全风险**和**解决方案**: --- ### **一、核心挑战** #### **1. 跨域认证问题** - **问题描述**: 浏览器同源策略(Same-Origin Policy)限制Cookie跨域共享,导致不同域名下的系统无法直接传递登录态。 - **典型案例**: 主站`www.a.com`登录后,子系统`app.b.com`无法自动获取用户凭证。 - **解决方案**: - **跨域认证协议**:使用OAuth 2.0、SAML或OpenID Connect,通过令牌(Token)传递认证信息。 - **共享顶级域名Cookie**:将认证中心域名设为父域(如`.example.com`),所有子域共享Cookie。 ```nginx # Nginx配置Cookie作用域为父域 add_header Set-Cookie "session_id=xxx; Domain=.example.com; Path=/"; ``` #### **2. 信任域配置复杂性** - **问题描述**: 各子系统需与认证中心(IDP)建立信任关系,涉及证书、密钥、元数据等复杂配置。 - **常见错误**: - SAML的SP(服务提供方)与IDP(身份提供方)元数据不一致。 - 证书过期导致令牌验签失败。 - **解决方案**: - **自动化配置工具**:使用Keycloak、Okta等SSO平台自动同步信任配置。 - **证书轮换机制**:定期更新证书并兼容新旧证书共存期。 --- ### **二、安全风险** #### **1. 令牌泄露与劫持** - **风险场景**: - 令牌通过URL传递(如OAuth的Implicit模式)可能被浏览器历史记录或日志泄露。 - 中间人攻击(MITM)截取未加密的令牌。 - **防护措施**: - **强制HTTPS**:所有SSO交互链路加密。 - **短期令牌**:设置短有效期(如JWT的`exp`字段),结合刷新令牌(Refresh Token)机制。 - **令牌绑定**:将令牌与客户端IP或设备指纹绑定。 #### **2. 单点失效风险** - **风险场景**: 认证中心(如Keycloak)宕机时,所有依赖系统无法登录。 - **容灾方案**: - **多活部署**:认证中心集群化,通过负载均衡(如Nginx)分散请求。 - **本地缓存降级**:在子系统中缓存最近的有效令牌(需权衡安全性)。 --- ### **三、协议与实现问题** #### **1. 协议兼容性冲突** - **问题现象**: 不同系统支持的SSO协议不一致(如旧系统仅支持CAS,新系统需用OAuth 2.0)。 - **解决方案**: - **协议网关**:部署适配层(如Pac4j)实现协议转换。 - **多协议支持**:认证中心同时兼容SAML、OAuth、LDAP等。 #### **2. 全局登出(Single Logout)难题** - **问题描述**: 用户退出一个系统时,需同步注销所有关联系统的会话。 - **实现方案**: - **反向通道通知**:认证中心主动调用子系统的登出接口。 - **前端重定向链**:依次跳转各子系统登出URL(依赖浏览器重定向)。 ```http // 登出流程示例 GET /sso/logout?redirect=https://app1.com/logout&then=https://app2.com/logout ``` --- ### **四、用户体验问题** #### **1. 多系统权限差异** - **问题场景**: 用户登录后,部分系统提示权限不足,需重新登录或申请授权。 - **优化方案**: - **统一权限中心**:在SSO基础上集成RBAC(角色权限模型),同步权限数据。 - **动态授权**:通过OAuth的Scope机制按需申请权限。 #### **2. 首次登录跳转混乱** - **问题现象**: 用户直接访问子系统时,多次重定向导致URL参数丢失或页面白屏。 - **调试方法**: - **标准化流程**:遵循OAuth的Authorization Code Flow。 - **Session状态跟踪**:使用`state`参数防止CSRF,并记录跳转来源。 --- ### **五、性能与扩展性问题** #### **1. 高并发下的性能瓶颈** - **压力点**: 认证中心的令牌签发、验签、会话查询可能成为性能瓶颈。 - **优化策略**: - **分布式会话存储**:使用Redis集群缓存用户会话。 - **JWT无状态令牌**:通过签名自包含用户信息,减少中心化验签开销。 ```java // JWT生成示例(使用JJWT库) String jwt = Jwts.builder() .setSubject("user123") .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "secret-key") .compact(); ``` #### **2. 用户属性同步延迟** - **问题场景**: 用户在认证中心修改个人信息后,子系统未及时更新- **解决方案**: - **事件驱动同步**:通过消息队列(如Kafka)广播用户信息变更事件。 - **主动查询接口**:子系统调用认证中心的`/userinfo`端点获取最新数据。 --- ### **六、总结与建议** | **问题类型** | **关键挑战** | **推荐方案** | |--------------------|-----------------------------|-----------------------------------------| | 跨域认证 | 同源策略限制 | OAuth 2.0 + 顶级域名Cookie | | 安全风险 | 令牌泄露、MITM攻击 | HTTPS + 短期令牌 + IP绑定 | | 协议兼容性 | 新旧系统协议冲突 | 协议网关(如Pac4j) | | 性能瓶颈 | 高并发验签压力 | JWT无状态令牌 + Redis集群 | | 用户体验 | 权限不一致、登出不全 | RBAC集成 + 反向通道注销 | **实施建议**: 1. **协议选择**:优先使用OAuth 2.0/OpenID Connect(现代应用)或SAML(企业级集成)。 2. **安全加固**:定期审计令牌生命周期管理,监控异常登录行为。 3. **容灾设计**:认证中心多活部署,子系统支持本地会话降级。 4. **监控指标**:跟踪SSO成功率、平均登录耗时、令牌失效异常率。
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