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EcoNets Tech
2024-01-14
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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。

# 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 econets-vue (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。

  • 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。

  • 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。

  • 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

  • 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。

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
applicattion.server.tenant 后端开关
VUE_APP_TENANT_ENABLE 前端开关

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
租户管理 配置系统租户，创建对应的租户管理员
租户套餐 配置租户套餐，自定义每个租户的菜单、操作、按钮的权限

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。

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。

③ 退出系统，登录刚创建的租户。

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 blossom-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。

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

# 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_users、system_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 application.tenant.ignore-tables 配置项目。例如说：

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 application.tenant.ignore-cache 配置项中。如下图所示：

# 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的 #initLocalCache() 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.java
public 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：

# 5.7 Job【重要】

实现可见 job (opens new window)包。

声明 @TenantJob注解在 Job 方法上，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 TenantAutoConfiguration (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。

# 6. 租户独立域名

在我们使用 SaaS 云产品的时候，每个租户会拥有 独立的子域名，例如说：租户 A 对应 a.econets.cn，租户 B 对应 b.econets.cn。

目前管理后台已经提供类似的能力，更多大家可以基于它去拓展。实现方式：

  1. 在 system_tenant 表里，有个 website 字段为该租户的独立域名，你可以填写你希望分配给它的子域名。
  2. 在 Nginx 上做 泛域名解析 到你的前端项目，例如说 Nginx 的 server_name *.econets.cn 解析到 Vue3 管理后台。

这样用户在访问管理后台的登录界面，会自动根据当前访问域名的 host，向后端获得对应的 tenant-id 编号，后续请求都带上它！

上次更新: 2024/01/22, 14:52:20
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