可实现内网穿透的JDBC协议
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280 lines
11 KiB

# README
## 项目功能
为达到`Service` 从公网访问客户端所在内网中数据源的效果,通过运行在客户机上的代理程序代理`Service`的所有`JDBC`请求,并将查询结果返回给`Service`。实现目标,`Service`除更改使用的`JDBC`驱动外,对代理存在无感知,支持主流的包含`JDBC`支持的数据库。
## 项目依赖
`Netty-socketio`与`Socket.io-client-Java`的对应关系是:
| [`netty-socketio`](https://github.com/mrniko/netty-socketio) | [`Java client`](https://github.com/socketio/socket.io-client-java) |
| ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
| 1.7.19 | 1.0.x |
| 暂无 | [Document](https://socketio.github.io/socket.io-client-java/installation.html) |
以下用`Service`指代`Socket`连接中的`socket`服务器,它也是需求查询用户内网数据源的公网服务器。
用`Agent`指代`Socket`连接中的客户端,也是运行在用户`PC`上承担远程调用`JDBC`方法的代理服务。
具体结构见下文项目结构图。
## QUICKSTART
1. 分别下载`Agent`和`Serviec`
2. 修改数据库配置和对应的SQL语句
3. 先运行`Service`中的`Test的`主函数
4. 运行`Agent`中的`Test`的主函数
即可在`Service`上观察到查询结果
```
目前只测试了mysql 数据库,但内置支持 mysql、 postgresql、 oracle、 sqlserver、 db2, 在 Agent 上注册驱动即可使用
```
## 实现方案
1. `Service` 启动`socket`服务与 `Agent`建立连接后,可以开始使用代理进行查询。
2. `Service`端通过自实现的`JDBC`驱动,进行`JDBC`操作。驱动中使用基于`CGlib`的动态代理,对`Service`端的所有`JDBC`相关驱动类进行增强,所有方法信息会被序列化传递到`Agent`执行,并有选择地将结果回送到`Service`
## 结构与流程
<img src="/pic/project structure.jpg" alt="project structure" title="project structure">
如上图,对于`Service` 端来讲,`Agent`对其的代理是无感知的。在`Service`来看,只是调用了一个自定义的`JDBC`驱动进行查询。
这得益于驱动内部方法地重写,自定义地实现类在`Agent`和`Service`中有相同的名字,但内部实现却不相同,这使得整个RPC的流程十分灵活。
## 动态代理
动态代理是该项目中的核心,如在 `Driver`类的 `connect`方法中:返回的`Connection`就被替换为了动态代理增强过的`MyConnection`,实现对`Service`中调用的`JDBC`方法的完全代理。代理类会依靠`info`从缓存中找到命名空间(本项目中以`/dataSoure Name`来区别命名空间)对应的`socket`,将方法调用信息以`RPCReqquest`的方式序列化后发送出去。
```java
// In Service Source Code
@Override
public Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException {
String agentID = info.getProperty("agentID");
String dbName = info.getProperty("agentDBName");
if(dbName == null){
dbName = url.split(":")[1];
info.setProperty("agentDBName", dbName);
}
MyConnection myConn = (MyConnection) ProxyFactory.getProxy(MyConnection.class, info);
myConn.setInfo(info);
return myConn;
}
```
RPC实体类包含如下信息:
```java
@Data
@Accessors(chain = true)
public class RpcRequest {
// Marks whether the method delivered need loopback data
private boolean reply;
// Marks whether the method will create an instance requeired to be cached.
private boolean binding;
private String ID;
private String IDtoInvoke;
private Class ServiceClass;
private String MethodName;
private Object[] args;
private Class[] argTypes;
}
```
在`Agent`收到`Request`的时候,会按照报文要求对方法进行调用,某些创建的实例会被缓存,以便之后调用。在本项目中,这些实例的类是:
```
Drive( MyDriver ), Connection( MyConnection ), Statement( MyStatement ), PreparedStatement( MyPreparedStatement ), ResultSet( MyResult )
```
```java
public Object invokeAsRequest(RpcRequest rpcRequest, BeanCache beanCache) {
...
// The ID of the rpcRequest could be save as the ID of an instance
// Because one instance can only been create just once for an unique rpcRequest
String IDtoCache = rpcRequest.getID();
String IDtoInvoke = rpcRequest.getIDtoInvoke();
...
```
## RPC调用
在一次RPC调用流程中,`FutureTask` 异步获取返回结果,以“生产者-消费者”模型实现一次调用的同步管理。
`ClientWrapper` 持有着各个命名空间上的`socket`。在这些`socket`上的通信,每次调用,会在`wrapper`中注册一个工具类:`LockAndCondition`,发出消息后,等待`socket`上出现对应的响应报文唤醒`FutureTask` 线程。通过锁机制,保证逻辑的正确性。
```java
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class ClientWrapper {
private SocketIOClient client;
private static Map<String, LockAndCondition> lockMap = new ConcurrentHashMap<>();
public SocketIOClient getClient(){
if(client == null) throw new RuntimeException("no such client");
return client;
}
public LockAndCondition getLockAndCondition(String messageID){
LockAndCondition lac = lockMap.get(messageID);
if(lac == null){
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
lac = new LockAndCondition(lock, condition);
lockMap.put(messageID, lac);
}
return lac;
}
public void removeLockAndCondition(String messageID){
lockMap.remove(messageID);
}
}
```
```java
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class LockAndCondition{
private ReentrantLock lock;
private Condition condition;
private Object result;
private String BindingID;
LockAndCondition(ReentrantLock lock, Condition condition){
this.lock = lock;
this.condition = condition;
}
}
```
```java
FutureTask<Object> futureTask = new FutureTask<Object>(
new Callable<Object>() {
@Override
public Object call() throws Exception {
Object res = null;
ClientWrapper wrapper = ClientCache.getClientWrapper(agentID, dbName);
LockAndCondition lac = wrapper.getLockAndCondition(rpcRequest.getID());
ReentrantLock lock = lac.getLock();
Condition condition = lac.getCondition();
try{
byte[] bytes = ServerStater.serializer.serialize(rpcRequest);
lock.lock();
client.sendEvent("RPCRequest", bytes);
condition.await();
// get res from RPC response data
res = lac.getResult();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
return res;
}
}
);
ServerStater.threadPool.submit(futureTask);
Object res = futureTask.get();
```
`socket`收到响应时解锁对应的线程。
```java
// rpcResponse
nameSpace.addEventListener("RPCResponse", byte[].class, ((client, data, ackRequest) -> {
RpcResponse rpcResponse = serializer.deserialize(data, RpcResponse.class);
logger.debug("RPCResponse: " + (rpcResponse.getStatus() ? "success" : "fail"));
String agentID = Commons.getAgentID(client);
String dbName = Commons.getDBName(client);
ClientWrapper wrapper = ClientCache.getClientWrapper(agentID, dbName);
LockAndCondition lac = wrapper.getLockAndCondition(rpcResponse.getID());
ReentrantLock lock = lac.getLock();
Condition condition = lac.getCondition();
// When a response is received, it notifies that the futuretask thread blocking on the lockandcondition
// If the response contains data, take it out.
try {
lock.lock();
Object resultData = rpcResponse.getResult();
if(!rpcResponse.getStatus()){
logger.error(resultData);
resultData = null;
}
if(resultData != null) lac.setResult(resultData);
condition.signal();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
wrapper.removeLockAndCondition(rpcResponse.getID());
logger.debug("received response message, signaled condition");
}));
```
`Service`是使用`netty`实现的高效同步非阻塞`IO`,上文的同步机制可以很大程度上利用`socket`的并发效果。
## 绑定实例
确定`Agent`上缓存实例与`Service`端实例的一一对应关系是很必要,不然程序在反射调用方法时会产生问题。
例如,对于`createStatement()`方法必须由上一步生成的`Connection`类进行调用。为了达到这一点,这些`Service`端实例必须和`Agent`端具有相同的ID。
考虑到在进行`RPC`调用回调的时候,利用时间和随机数生成了一个唯一`ID`。
```java
public static String getID(){
return getTimeInMillis() + getRandom();
}
public static String getTimeInMillis() {
long timeInMillis = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
return timeInMillis+"";
}
public static String getRandom() {
Random random = new Random();
int nextInt = random.nextInt(9000000);
nextInt=nextInt+1000000;
String str=nextInt+"";
return str;
}
```
而`Agent`端的缓存实例是由某次调用产生的,所以只需将该次调用的`RPC`报文`ID`标记在实例上,并在收到`RPC`响应时为需要绑定的类型打上同样的标记即可。这样`Agent`方面,由于存储的实例都有了唯一的`ID`作为键,大大简化了缓存系统的复杂性。
标记实现:
```java
@Override
public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable { ...
Object returnObj = methodProxy.invokeSuper(o, objects);
// If the return instance is corresponding with another instance in agent, set the binding ID.
if (InterceptorUtils.isInBindList(returnObj)){
InterceptorUtils.setInvokeHelper(returnObj, "setID", rpcRequest.getID());
}
```
## 项目参考
[nuzzle: A Simple RPC Project](https://github.com/sakiila/nuzzle)
[CSV JDBC Driver](https://github.com/peterborkuti/csv-jdbc-driver)