16.多租户设计

原创已于 2024-02-02 11:15:00 修改 · 499 阅读

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#数据库 #服务器 #运维

于 2023-09-26 11:27:42 首次发布

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简介
多租户系统设计需求
多维度的设计方案
简要实现

简介

随着互联网的发展，越来越多的企业开始向多租户的方向转型，提高竞争力。微服务架构中允许同一个系统多套代码共存，这一般被称为多租户(multi-tenancy)。多租户系统允许多个租户共享同一套应用程序和基础设施，每个租户都拥有自己的数据和隐私保护。

租户可以是测试，金丝雀发布，影子系统(shadow systems)，甚至服务层或者产品线，使用租户能够保证代码的隔离性并且能够基于流量租户做路由决策。

染色发布
在这里插入图片描述

可以把待测试的服务 B 在一个隔离的沙盒环境中启动一个B'，并且在沙盒环境下可以访问集成环境（UAT）C 和 D。

把测试流量路由到服务 B'，同时保持生产流量正常流入到集成服务(如在请求中带上泳道环境标识，请求便会优先路由到对应的泳道上去，链路上的任意服务部署了该泳道下的实例，则请求该泳道下的实例，若没有部署该泳道下的实例，则路由到基准环境（集成环境）下的实例。

服务 B' 仅仅处理测试流量而不处理生产流量。

生产中的测试提出了两个基本要求，它们也构成了多租户体系结构的基础：

流量路由：能够基于流入栈中的流量类型做路由（如POE（Product Offline Environment）PPE（Product Preview Environment）以及是否带泳道）。
隔离性：能够可靠地隔离测试和生产中的资源，这样可以保证对于关键业务微服务没有副作用。

为了实现多租户系统，需要考虑多维度的设计，涉及到数据隔离、安全性等问题。

多租户系统设计需求

在多租户系统设计过程中，需要考虑如下需求：

数据隔离：每个租户的数据需要被隔离，不能相互干扰。
安全性：保证每个租户的数据隐私和安全性。
扩展性：系统需要支持横向和纵向扩展。
高可用性：系统需要保证高可用性，不能因为某个租户的问题导致整个系统崩溃。
管理性：系统需要提供方便的管理和维护功能。

多维度的设计方案

为了满足上述需求，需要从多个维度考虑设计方案。

数据隔离

在设计数据隔离方案时，可以采用以下策略：

独立数据库：对于每个租户，分配一个独立的数据库实例，确保数据不会被混淆。
共享数据库但不同表或不同Schema：对于每个租户，不同的租户使用同一个数据库，可以采用不同的schema或者表前缀，确保不同租户之间不会访问到相同的数据。
共享数据库、共享表、共享Schema:在数据表中新增TenantID字段，通过字段进行数据隔离

安全性

为了保证安全性，可以采用以下措施：

为每个租户分配一个唯一的标识符，确保不同租户之间数据不会被误用。
使用加密技术对租户数据进行保护。
采用权限控制机制，保证每个租户只能访问属于自己的数据。

扩展性

为了支持横向和纵向扩展，可以采用以下策略：

采用负载均衡机制，将请求分配到不同的节点上，以支持多节点的扩展。
设计合理的分表策略，以支持大规模数据量的存储。
对于大数据量或者并发量大的租户，可以采用分片或者分块技术，以支持高效的数据处理。

高可用性

为了保证高可用性，可以采用以下措施：

设计合理的系统架构，支持多节点、多副本、多数据中心等机制，防止单点故障。
采用容错机制，保证即使发生故障，也可以继续提供服务。

管理性

为了提高管理和维护效率，可以采用以下策略：

提供简单易用的管理界面，方便管理员进行维护和监控。
提供合理的数据备份和恢复机制，保证数据的安全性和可靠性。
采用自动化部署和配置管理机制，提高系统的可维护性。

简要实现

在Go中实现多租户(multi-tenancy)通常涉及到下面几个关键步骤：

租户识别: 需要一个机制来区分请求是针对哪个租户的。这可以通过多种策略实现，比如在HTTP请求的URL、Header或者是Cookie中嵌入租户ID，通常情况下用的是Header方式。
数据隔离: 根据你选择的数据隔离策略（如数据库、schema或者数据表的隔离），需要确保租户只能访问到属于他们的数据。
中间件/拦截器: 在处理请求的过程中，可以引入中间件或者拦截器来确保租户的隔离策略得到执行。例如，在处理请求之前，中间件可以解析租户ID，并设置上下文(context)来确保后续的数据库查询和操作都是在正确的租户上下文中进行的。
服务层: 在服务层（业务逻辑层）确保所有的数据访问都根据当前的租户上下文来进行。
数据库连接: 为每个租户提供一个安全的数据库连接，这可能涉及创建租户特定的数据库连接池。

Go代码示例

package main

import (
  "context"
  "fmt"
  "net/http"
)

// 租户上下文键
type contextKey string
var tenantKey contextKey = "tenant"

// 中间件以从请求中提取租户ID，并将租户ID设置到context中
func tenantMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
  return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    tenantID := r.Header.Get("X-Tenant-ID") // 假设租户ID是通过HTTP Header传入的
    if tenantID == "" {
      http.Error(w, "Tenant ID is required", http.StatusBadRequest)
      return
    }
    ctxWithTenantID := context.WithValue(r.Context(), tenantKey, tenantID)
    // next为参数传进来的实际业务handler
    next.ServeHTTP(w, r.WithContext(ctxWithTenantID))
  })
}

// 数据库查询函数可以这样使用上下文来获取租户ID
func queryDatabase(ctx context.Context) {
  tenantID, ok := ctx.Value(tenantKey).(string)
  if !ok {
    // 处理错误情况
    fmt.Println("Tenant ID not found in context")
    return
  }
  // 使用租户ID来进行查询...
  fmt.Printf("Querying database for tenant ID: %s\n", tenantID)
}

// 一个示例HTTP处理函数
func myHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  // 使用之前存储在context中的租户ID
  queryDatabase(r.Context())
  fmt.Fprintf(w, "Handled request for tenant\n")
}

func main() {
  // 将中间件tenantMiddleware用于myHandler上
  http.Handle("/", tenantMiddleware(http.HandlerFunc(myHandler)))
  http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

我们在tenantMiddleware函数中解析HTTP请求的租户ID，并将其设置到上下文（context）中。然后在服务的实际处理函数（myHandler）中，我们从上下文中获取租户ID。在实际的数据库操作中，queryDatabase函数将根据上下文中的租户ID来执行租户特定的查询。

上述是个简单Go实现多租户的例子，但是大家有没有想过一个问题，既然多租户ID是通过header传进来的，在ToC开发中有一句话: 用户的所有输入都是不可信的，如果用户篡改了Header头的租户ID，是不是就可以拿到其他租户的信息了。对此应该怎么解决呢？

身份验证和授权：确保每个请求都通过身份认证（Authentication）过程，并为每个租户的用户分配适当的权限（Authorization）。这可以通过OAuth2, JWT等技术来实现。请注意，在解析租户ID之前先进行用户身份验证。
租户识别验证：在租户识别时，验证确定租户ID是否有效，是否与认证用户的租户ID相匹配，避免用户尝试访问非授权租户的数据。
数据库设计：确保数据库的设计能够支持租户数据的隔离。例如，可以为每个租户使用独立的数据库，或在共享数据库中使用schemas，或在所有查询中使用tenant_id作为过滤条件来隔离数据。

基于上面的方案，需要增加如下的Go代码

// 假设我们有一个函数来验证请求是否已认证，并且返回已认证的用户信息
func authenticateRequest(r *http.Request) (*UserInfo, error) {
    // 实现身份认证逻辑，失败时返回错误
}

func tenantMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    	// 在解析租户ID之前先进行用户身份验证
        userInfo, err := authenticateRequest(r)
        if err != nil {
            http.Error(w, "Authentication failed", http.StatusUnauthorized)
            return
        }

        tenantID := r.Header.Get("X-Tenant-ID")
        if tenantID == "" || userInfo.TenantID != tenantID {
            http.Error(w, "Invalid tenant ID", http.StatusBadRequest)
            return
        }

        ctxWithTenantID := context.WithValue(r.Context(), tenantKey, tenantID)
        next.ServeHTTP(w, r.WithContext(ctxWithTenantID))
    })
}

func queryDatabase(ctx context.Context) {
    tenantID, ok := ctx.Value(tenantKey).(string)
    if !ok {
        // 处理错误情况
        fmt.Println("Tenant ID not found in context")
        return
    }
    // 在执行数据库操作之前，确保所有请求都使用tenantID过滤
    fmt.Printf("Querying database for tenant ID: %s\n", tenantID)
    // 执行实际的数据库查询，确保使用tenantID作为查询条件
    // ... 查询逻辑 ...
}