郭卫东 发表于 2023-9-2 16:27:28

java与es8实战之五:SpringBoot应用中操作es8(带安全检查:https、账号密码

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这里分类和汇总了欣宸的全部原创(含配套源码):https://github.com/zq2599/blog_demos
本篇概览


[*]本篇是《java与es8实战》系列的第五篇,总体目标明确:实战在SpringBoot应用中操作elasticsearch8,今天的重点是SpringBoot应用连接带有安全检查的elasticsearch8服务端
[*]连接需要安全检查的elasticsearch8是为了更接近真实环境,首先,连接是基于自签证书的https协议,其次,认证方式有两种

[*]第一种是账号密码
[*]第二种是es服务端授权的API Key


[*]以上两种认证方式,在今天的实战中都会尝试,再加上前文《java与es8实战之四:SpringBoot应用中操作es8(无安全检查)》,可以小小的梳理一下SpringBoot应用连接es8的方式了,如下所示,直连、证书+账号密码、证书+API key等三种
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333344-6426864.png

[*]今天的实战总体目标可以拆解为两个子任务

[*]在SpringBoot中连接elasticsearch8
[*]在SpringBoot中使用elasticsearch8官方的Java API Client


[*]接下来直接开始
部署elasticsearch集群(需要安全检查)


[*]关于快速部署elasticsearch集群(需要安全检查),可以参考《docker-compose快速部署elasticsearch-8.x集群+kibana》
创建API Key


[*]除了账号密码,ES还提供了一种安全的访问方式:API Key,java应用持有es签发的API Key也能顺利发送指令到es,接下来咱们先生成API Key,再在应用中使用此API Key
[*]《docker-compose快速部署elasticsearch-8.x集群+kibana》一文中,的咱们将自签证书从容器中复制出来了,现在在证书所在目录执行以下命令,注意参数expiration代表这个ApiKey的有效期,我这里随意设置为10天
curl -X POST "https://localhost:9200/_security/api_key?pretty" \
--cacert es01.crt \
-u elastic:123456 \
-H 'Content-Type: application/json' \
-d'
{
"name": "my-api-key-10d",
"expiration": "10d"
}
'

[*]会收到以下响应,其中的encoded字段就是API Key
{
"id" : "eUV1V4EBucGIxpberGuJ",
"name" : "my-api-key-10d",
"expiration" : 1655893738633,
"api_key" : "YyhSTh9ETz2LKBk3-Iy2ew",
"encoded" : "ZVVWMVY0RUJ1Y0dJeHBiZXJHdUo6WXloU1RoOUVUejJMS0JrMy1JeTJldw=="
}Java应用连接elasticsearch的核心套路


[*]不论是直连,还是带安全检查的连接,亦或是与SpringBoot的集成使之更方便易用,都紧紧围绕着一个不变的核心套路,该套路由两部分组成,掌握了它们就能在各种条件下成功连接es

[*]首先,是builder pattern,连接es有关的代码,各种对象都是其builder对象的build方法创建的,建议您提前阅读《java与es8实战之一》一文,看完后,满屏的builder代码可以从丑变成美...
[*]其次,就是java应用能向es发请求的关键:ElasticsearchClient对象,该对象的创建是有套路的,如下图,先创建RestClient,再基于RestClient创建ElasticsearchTransport,最后基于ElasticsearchTransport创建ElasticsearchClient,这是个固定的套路,咱们后面的操作都是基于此的,可能会加一点东西,但不会改变流程和图中的对象
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333222-2147315783.jpg


[*]准备完毕,开始写代码
新建子工程


[*]为了便于管理依赖库版本和源码,《java与es8实战》系列的所有代码都以子工程的形式存放在父工程elasticsearch-tutorials中
[*]《java与es8实战之二:实战前的准备工作》一文说明了创建父工程的详细过程
[*]在父工程elasticsearch-tutorials中新建名为crud-with-security的子工程,其pom.xml内容如下
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
   
    <parent>
      <artifactId>elasticsearch-tutorials</artifactId>
      <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
      <version>1.0-SNAPSHOT</version>
      <relativePath>../pom.xml</relativePath>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
   
    <artifactId>crud-with-security</artifactId>
    <packaging>jar</packaging>
   
    <name>crud-with-security</name>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <url>https://github.com/zq2599</url>

   
    <dependencyManagement>
      <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>

                <version>${springboot.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
      </dependencies>
    </dependencyManagement>

    <dependencies>
      <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
      </dependency>

      
      <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
            <optional>true</optional>
      </dependency>

      <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
      </dependency>

      <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
      </dependency>

      <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>

            
            <exclusions>
                <exclusion>
                  <groupId>junit</groupId>
                  <artifactId>junit</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>

      </dependency>

      
      <dependency>
            <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
            <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
            <scope>test</scope>
      </dependency>

      <dependency>
            <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
            <artifactId>junit-jupiter-engine</artifactId>
            <scope>test</scope>
      </dependency>

      
      <dependency>
            <groupId>co.elastic.clients</groupId>
            <artifactId>elasticsearch-java</artifactId>
      </dependency>

      <dependency>
            <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
            <artifactId>jackson-databind</artifactId>
      </dependency>

      
      <dependency>
            <groupId>jakarta.json</groupId>
            <artifactId>jakarta.json-api</artifactId>
      </dependency>

      <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
      </dependency>
    </dependencies>

    <build>
      <plugins>
            
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
                <version>3.0.0-M4</version>
                <configuration>
                  <skipTests>false</skipTests>
                </configuration>
            </plugin>

            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <configuration>
                  <excludes>
                        <exclude>
                            <groupId>org.projectlombok</groupId>
                            <artifactId>lombok</artifactId>
                        </exclude>
                  </excludes>
                </configuration>
            </plugin>
      </plugins>

      <resources>
            <resource>
                <directory>src/main/resources</directory>
                <includes>
                  <include>**/*.*</include>
                </includes>
            </resource>
      </resources>
    </build>
</project>配置文件


[*]为了成功连接es,需要两个配置文件:SpringBoot常规的配置application.yml和es的自签证书
[*]首先是application.yml,如下所示,因为本篇要验证两种授权方式,所以账号、密码、apiKey全部填写在配置文件中,如下所示
elasticsearch:
username: elastic
passwd: 123456
apikey: ZVVWMVY0RUJ1Y0dJeHBiZXJHdUo6WXloU1RoOUVUejJMS0JrMy1JeTJldw==
# 多个IP逗号隔开
hosts: 127.0.0.1:9200

[*]接下来是es的自签证书,这是SpringBoot应用在向es8发起https请求时需要用到的,在《docker-compose快速部署elasticsearch-8.x集群+kibana》一文中已经将其成功从容器中复制出来,现在请将其放在application.yml文件所在位置,如下图
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333277-1767943067.png
编码:启动类


[*]SpringBoot启动类,平淡无奇的那种
@SpringBootApplication
public class SecurityApplication {
    public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(SecurityApplication.class, args);
    }
}编码:配置文件


[*]接下来是全文的重点:通过Config类向Spring环境注册服务bean,这里有这两处要注意的地方
[*]第一个要注意的地方:向Spring环境注册的服务bean一共有两个,它们都是ElasticsearchClient类型,一个基于账号密码认证,另一个基于apiKey认证
[*]第二个要注意的地方:SpringBoot向es服务端发起的是https请求,这就要求在建立连接的时候使用正确的证书,也就是刚才咱们从容器中复制出来再放入application.yml所在目录的es01.crt文件,使用证书的操作发生在创建ElasticsearchTransport对象的时候,属于前面总结的套路步骤中的一步,如下图红框所示
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333188-1654344889.png

[*]配置类的详细代码如下,有几处需要注意的地方稍后会说明
package com.bolingcavalry.security.config;

import co.elastic.clients.elasticsearch.ElasticsearchClient;
import co.elastic.clients.json.jackson.JacksonJsonpMapper;
import co.elastic.clients.transport.ElasticsearchTransport;
import co.elastic.clients.transport.rest_client.RestClientTransport;
import lombok.Setter;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.http.Header;
import org.apache.http.HttpHost;
import org.apache.http.auth.AuthScope;
import org.apache.http.auth.UsernamePasswordCredentials;
import org.apache.http.client.CredentialsProvider;
import org.apache.http.conn.ssl.NoopHostnameVerifier;
import org.apache.http.impl.client.BasicCredentialsProvider;
import org.apache.http.impl.nio.client.HttpAsyncClientBuilder;
import org.apache.http.message.BasicHeader;
import org.apache.http.ssl.SSLContextBuilder;
import org.apache.http.ssl.SSLContexts;
import org.elasticsearch.client.RestClient;
import org.elasticsearch.client.RestClientBuilder;
import org.elasticsearch.client.RestClientBuilder.HttpClientConfigCallback;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.util.StringUtils;

import javax.net.ssl.SSLContext;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.security.KeyManagementException;
import java.security.KeyStore;
import java.security.KeyStoreException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.cert.Certificate;
import java.security.cert.CertificateException;
import java.security.cert.CertificateFactory;

@ConfigurationProperties(prefix = "elasticsearch") //配置的前缀
@Configuration
@Slf4j
public class ClientConfig {

    @Setter
    private String hosts;

    @Setter
    private String username;

    @Setter
    private String passwd;

    @Setter
    private String apikey;

    /**
   * 解析配置的字符串,转为HttpHost对象数组
   * @return
   */
    private HttpHost[] toHttpHost() {
      if (!StringUtils.hasLength(hosts)) {
            throw new RuntimeException("invalid elasticsearch configuration");
      }

      String[] hostArray = hosts.split(",");
      HttpHost[] httpHosts = new HttpHost;
      HttpHost httpHost;
      for (int i = 0; i < hostArray.length; i++) {
            String[] strings = hostArray.split(":");
            httpHost = new HttpHost(strings, Integer.parseInt(strings), "https");
            httpHosts = httpHost;
      }

      return httpHosts;
    }

    @Bean
    public ElasticsearchClient clientByPasswd() throws Exception {
      ElasticsearchTransport transport = getElasticsearchTransport(username, passwd, toHttpHost());
      return new ElasticsearchClient(transport);
    }

    private static SSLContext buildSSLContext() {
      ClassPathResource resource = new ClassPathResource("es01.crt");
      SSLContext sslContext = null;
      try {
            CertificateFactory factory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
            Certificate trustedCa;
            try (InputStream is = resource.getInputStream()) {
                trustedCa = factory.generateCertificate(is);
            }
            KeyStore trustStore = KeyStore.getInstance("pkcs12");
            trustStore.load(null, null);
            trustStore.setCertificateEntry("ca", trustedCa);
            SSLContextBuilder sslContextBuilder = SSLContexts.custom()
                  .loadTrustMaterial(trustStore, null);
            sslContext = sslContextBuilder.build();
      } catch (CertificateException | IOException | KeyStoreException | NoSuchAlgorithmException |
               KeyManagementException e) {
            log.error("ES连接认证失败", e);
      }

      return sslContext;
    }

    private static ElasticsearchTransport getElasticsearchTransport(String username, String passwd, HttpHost...hosts) {
      // 账号密码的配置
      final CredentialsProvider credentialsProvider = new BasicCredentialsProvider();
      credentialsProvider.setCredentials(AuthScope.ANY, new UsernamePasswordCredentials(username, passwd));

      // 自签证书的设置,并且还包含了账号密码
      HttpClientConfigCallback callback = httpAsyncClientBuilder -> httpAsyncClientBuilder
                .setSSLContext(buildSSLContext())
                .setSSLHostnameVerifier(NoopHostnameVerifier.INSTANCE)
                .setDefaultCredentialsProvider(credentialsProvider);

      // 用builder创建RestClient对象
      RestClient client = RestClient
                           .builder(hosts)
                           .setHttpClientConfigCallback(callback)
                           .build();

      return new RestClientTransport(client, new JacksonJsonpMapper());
    }

    private static ElasticsearchTransport getElasticsearchTransport(String apiKey, HttpHost...hosts) {
      // 将ApiKey放入header中
      Header[] headers = new Header[] {new BasicHeader("Authorization", "ApiKey " + apiKey)};

      // es自签证书的设置
      HttpClientConfigCallback callback = httpAsyncClientBuilder -> httpAsyncClientBuilder
                .setSSLContext(buildSSLContext())
                .setSSLHostnameVerifier(NoopHostnameVerifier.INSTANCE);

      // 用builder创建RestClient对象
      RestClient client = RestClient
                           .builder(hosts)
                           .setHttpClientConfigCallback(callback)
                           .setDefaultHeaders(headers)
                           .build();

      return new RestClientTransport(client, new JacksonJsonpMapper());
    }

    @Bean
    public ElasticsearchClient clientByApiKey() throws Exception {
      ElasticsearchTransport transport = getElasticsearchTransport(apikey, toHttpHost());
      return new ElasticsearchClient(transport);
    }
}

[*]上述代码有以下几处需要注意

[*]这个配置类为业务代码提供了两个服务bean,作用是操作es,这两个服务bean分别由clientByPasswd和clientByApiKey两个方法负责提供
[*]名为getElasticsearchTransport的方法有两个,分别负责配置两种鉴权方式:账号密码和apiKey
[*]设置证书的操作被封装在buildSSLContext方法中,在创建ElasticsearchTransport对象的时候会用到
编码:业务类


[*]既然两个ElasticsearchClient对象都已经注册到Spring环境,那么只要在业务类中注入就能用来操作es了
[*]新建业务类ESService.java,如下,可见通过Resource注解选择了账号密码鉴权的ElasticsearchClient对象
package com.bolingcavalry.security.service;

import co.elastic.clients.elasticsearch.ElasticsearchClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

import javax.annotation.Resource;
import java.io.IOException;

@Service
public class ESService {

    @Resource(name="clientByPasswd")
    private ElasticsearchClient elasticsearchClient;

    public void addIndex(String name) throws IOException {
      elasticsearchClient.indices().create(c -> c.index(name));
    }

    public boolean indexExists(String name) throws IOException {
      return elasticsearchClient.indices().exists(b -> b.index(name)).value();
    }

    public void delIndex(String name) throws IOException {
      elasticsearchClient.indices().delete(c -> c.index(name));
    }
}

[*]至此,基本功能算是开发完成了,接下来编写单元测试代码,验证能否成功操作es8
编码:单元测试


[*]新增单元测试类ESServiceTest.java,如下,功能是调用业务类ESService执行创建、删除、查找等索引操作
package com.bolingcavalry.security.service;

import org.junit.jupiter.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
class ESServiceTest {

    @Autowired
    ESService esService;

    @Test
    void addIndex() throws Exception {
      String indexName = "test_index";

      Assertions.assertFalse(esService.indexExists(indexName));
      esService.addIndex(indexName);
      Assertions.assertTrue(esService.indexExists(indexName));
      esService.delIndex(indexName);
      Assertions.assertFalse(esService.indexExists(indexName));
    }
}

[*]编码完成,开始验证
验证:账号密码鉴权


[*]现在ESService中使用的es服务类是账号密码鉴权的,运行单元测试,看看是否可以成功操作ES,如下图,符合预期
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333293-1536391259.png
验证:ApiKey鉴权


[*]再来试试ApiKey鉴权操作es,修改ESService.java源码,改动如下图红框所示
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333279-649576064.png
[*]为了检查创建的索引是否符合预期,注释掉单元测试类中删除索引的代码,如下图,如此一来,单元测试执行完成后,新增的索引还保留在es环境中
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333270-366736077.png
[*]再执行一次单元测试,依旧符合预期
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333292-1026335285.png
[*]用eshead查看,可见索引创建成功
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333285-1604080611.png
[*]至此,SpringBoot操作带有安全检查的elasticsearch8的实战就完成了,在SpringData提供elasticsearch8操作的库之前,基于es官方原生client库的操作是常见的elasticsearch8访问方式,希望本文能给您一些参考
源码下载


[*]本篇实战的完整源码可在GitHub下载到,地址和链接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)
名称链接备注项目主页https://github.com/zq2599/blog_demos该项目在GitHub上的主页git仓库地址(https)https://github.com/zq2599/blog_demos.git该项目源码的仓库地址,https协议git仓库地址(ssh)git@github.com:zq2599/blog_demos.git该项目源码的仓库地址,ssh协议

[*]这个git项目中有多个文件夹,本次实战的源码在elasticsearch-tutorials文件夹下,如下图红框
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333223-1053781089.png
[*]elasticsearch-tutorials是个父工程,里面有多个module,本篇实战的module是crud-with-security,如下图红框
https://img2023.cnblogs.com/blog/485422/202308/485422-20230826092333291-1650532455.png
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