系统基于Redis的权限查询系统设计（redis设计权限查询）

系统基于Redis的权限查询系统设计

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权限是现代软件系统中不可或缺的一环，特别是在多用户共享数据和资源的应用程序中更是如此。一旦用户权限出现问题，可能会导致数据泄露、系统瘫痪或者其他的不良后果。因此，设计一个高效、可靠的权限系统非常重要。本文介绍了一个基于Redis的权限查询系统的设计思路。

一、设计思路

在现代软件系统中，权限控制通常包括两个关键步骤：身份验证和授权。身份验证主要是验证用户是否具有访问系统的权限，而授权则是根据用户的权限等级，授予其对系统中不同资源的访问权限。本文的权限查询系统主要实现了授权的功能。

Redis是一个高性能的键值存储系统，支持数据的持久化和数据结构的操作。考虑到权限查询系统需要支持快速查询、添加和删除用户权限，以及快速的访问授权信息，因此我们选择了Redis作为权限查询系统的存储引擎。

为方便起见，我们假设权限查询系统中只有两个资源，即文件和数据库。用户的权限等级也只有两个，分别为普通用户和管理员。在此之上，我们可以扩展该系统的资源类型和权限等级。

二、系统设计

权限查询系统可以分为两个子系统：用户验证子系统和授权管理子系统。用户验证子系统负责验证用户身份，确定其是否允许访问系统；授权管理子系统负责管理用户的授权信息，确保用户具有访问资源的权限。

2.1 用户验证子系统

用户验证子系统需要一个能够验证用户身份的模块，同时还需要一个用户信息存储模块。在本文中，我们使用了Spring Security作为用户验证子系统的验证模块，使用Redis作为用户信息存储模块。Spring Security是一个基于Spring的安全框架，它提供了诸如身份验证、访问控制、单点登录等功能。

我们提供了一个简单的用户信息管理类，这个类负责实现对用户信息的添加、删除和查询，同时还包括了一个查询用户权限等级的方法。

2.2 授权管理子系统

授权管理子系统的主要功能是管理授权信息。授权信息包括：哪些用户被授予了访问特定资源的权限、用户的权限等级、以及授权信息的有效期等。授权系统将授权信息存储在Redis数据库中，并提供了一个API，供其他子系统查询授权信息。

在系统设计中，我们使用了一个Hash数据结构来存储授权信息。Hash是Redis的一种数据结构，相当于一个键-值映射的集合。我们使用用户ID作为Hash的键，授权信息作为键的值。下面是一个示例授权信息：

{
    "user_id": "123456",
    "resources": [
        {"resource_type":"file", "resource_id":"file1"},
        {"resource_type":"database", "resource_id":"db1"}
    ],
    "level": "admin",
    "expiry": "2022-01-01 00:00:00"
}

每一个授权信息都包括了用户ID、资源类型、资源ID、权限等级和有效期等信息。授权信息的有效期用于控制用户的访问权限，过期的授权信息将被系统自动删除。

为了提高查询效率，我们也使用了Redis的多个Sorted Set来存储授权信息。\Ssorted Set是Redis的一个数据结构，用于存储有序的元素集合。我们使用管理员用户和普通用户分别作为Sorted Set的键，授权信息的有效期和用户ID作为Sorted Set的元素。下面是一个示例授权信息：

admin_users_sorted_set.add("2021-01-01 00:00:00|123456")
normal_users_sorted_set.add("2022-01-01 00:00:00|654321")

以上示例中，admin_users_sorted_set和normal_users_sorted_set分别存储了管理员和普通用户的授权信息。授权信息中的有效期用于Sorted Set的排序。因此，我们可以通过一次查询操作，获取指定时间内的所有用户权限信息。

三、代码实现

以下是系统的核心代码实现：

/**
 * 授权管理系统
 */
public class AuthenticationManager {
    RedisTemplate template;
    // 用户的权限等级
    public enum AuthLevel {
        ADMIN,
        NORMAL
    }

    /**
     * 构造函数，需要传入RedisTemplate实例
     */
    public AuthenticationManager(RedisTemplate template) {
        this.template = template;
    }
    /**
     * 新增授权
     * @param userid 用户ID
     * @param resources 资源列表
     * @param level 权限等级
     * @param expiry 授权信息的有效期
     */
    public void addAuthorization(string userId, List resources,
                                  AuthLevel level, String expiry) {
        Map authInfo = new HashMap();
        authInfo.put("user_id", userId);
        authInfo.put("resources", resources);
        authInfo.put("level", level.name());
        authInfo.put("expiry", expiry);
        String hashKey = "auth_info:" + userId;
        template.opsForHash().putAll(hashKey, authInfo);
        // 添加用户身份到Sorted Set
        if (level == AuthLevel.ADMIN) {
            template.opsForZSet().add("admin_users", userId, toMillis(expiry));
        } else {
            template.opsForZSet().add("normal_users", userId, toMillis(expiry));
        }
    }

    /**
     * 移除授权信息
     * @param userId 用户ID
     */
    public void removeAuthorization(String userId) {
        template.delete("auth_info:" + userId);
        template.opsForZSet().remove("admin_users", userId);
        template.opsForZSet().remove("normal_users", userId);
    }

    /**
     * 检查用户是否有访问资源的权限
     * @param userId 用户ID
     * @param resourceType 资源类型
     * @param resourceId 资源ID
     * @return 是否有访问权限
     */
    public boolean hasAuthorization(String userId, String resourceType, String resourceId) {
        // 1. 查询用户权限等级
        AuthLevel level = getUserAuthLevel(userId);
        if (level == null) {
            throw new RuntimeException("User " + userId + " is not authorized!");
        }

        // 2. 查询用户具有访问权限的资源
        Set userResources = getUserResources(userId, level);
        // 3. 判断用户是否具有访问指定资源的权限
        for (Resource res : userResources) {
            if (resourceType.equals(res.getType()) && resourceId.equals(res.getId())) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /**
     * 获取用户权限等级
     * @param userId 用户ID
     * @return 权限等级
     */
    public AuthLevel getUserAuthLevel(String userId) {
        Map authInfo = template.opsForHash().entries("auth_info:" + userId);
        if (authInfo.isEmpty()) {
            return null;
        }

        String levelStr = authInfo.get("level").toString();
        return AuthLevel.valueOf(levelStr.toUpperCase());
    }

    /**
     * 获取用户具有访问权限的资源列表
     * @param userId 用户ID
     * @param level 用户权限等级
     * @return 资源列表
     */
    private Set getUserResources(String userId, AuthLevel level) {
        String sortedSetKey = (level == AuthLevel.ADMIN) ? "admin_users" : "normal_users";
        Set set = template.opsForZSet().rangeByScore(sortedSetKey, System.currentTimeMillis(),
 Double.POSITIVE_INFINITY);
 Set resources = new HashSet();
 for (Object obj : set) {
 String userId2 = obj.toString();
 if (userId.equals(userId2)) {
 Map authInfo = template.opsForHash().entries("auth_info:" + userId2);
 List resourceList = (List) authInfo.get("resources");
 for (Object resObj : resourceList) {
 Map resMap = (Map

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