一日一技：分布式系统的低成本权限校验机制
摄影：产品经理
牛肉串
经常关注未闻Code的同学都知道，我做了一个叫做GNE[1]的开源项目，它能够自动提取新闻类网页的正文。效果远远好于市面上其他的开源新闻提取工具。
大家可能不知道，GNE还有一个高级版，叫做GnePro。它可以让你输入URL就自动提取新闻的正文，提取的字段比GNE多得多。并且已经在8个国家13万个网站上做过测试，识别准确率100%。
GnePro是使用K8S搭建的爬虫集群。背后有几十台服务器，通过一个网关做负载均衡。在设计GnePro权限机制的时候，我希望它能够尽量简单，尽量不依赖第三方的组件。
常规的权限校验机制一般是这样的，用户登录以后，在Cookies里面会有一个SessionId.当用户要查询数据时，往后端发起请求。后端从请求中拿到这个SessionId，到Redis或者其他数据库中，查询到这个用户的Session。在Session中，储存了用户的一些登录信息和权限信息。再根据这个权限信息返回用户有权限的内容。
但这个方法需要额外引入Redis或者其他的数据库。那么这就面临着数据同步，并发冲突等等问题。
我的需求很简单，只需要知道用户的账户什么时候过期，用户是什么等级就可以了。V1等级只能返回新闻正文，标题，发布时间，作者，图片。V2在V1的基础上，还可以返回面包屑，SEO数据，网页标签，支持JavaScript渲染。V3还可以返回经过清洗的网页正文源代码，支持用户上传HTML进行解析。因此，我不使用Session，而是使用JWT来实现。
这种情况下，使用JWT非常合适。JWT不需要引入第三方的组件。任何一个服务器都能独立进行权限校验。
例如，我定义一个数据结构，注明了用户现在是什么等级，这次授权什么时候过期：
user_info = {
'level': 'v2',
'expire': '2023-12-01 00:00:00',
'name': '青南'
}
在Python中，使用PyJWT就能非常方便地生成JWT Token。首先使用pip安装PyJWT：
python3 -m pip install pyjwt
然后3行代码生成Token：
import jwt
user_info = {
'level': 'v1',
'expire': '2023-12-01 00:00:00',
'name': '青南'
}
password = '青南工资9999999999'
token = jwt.encode(user_info, password, algorithm='HS256')
print(token)
如下图所示：
经常写爬虫的同学，可能对这个eyJh开头的字符串很熟悉，很多网站的Headers里面都有长成这样的Token。
当一个用户在我这里充值了会员以后，我就生成一个token发给他。当他使用GnePro发起请求时，把这个Token放到Headers就可以了。
我的后端收到请求以后，无论当前在哪个服务器上面，只需要执行下面几行代码，就能解析出用户权限信息：
import jwt
token = 'eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJsZXZlbCI6InYxIiwiZXhwaXJlIjoiMjAyMy0xMi0wMSAwMDowMDowMCIsIm5hbWUiOiJcdTk3NTJcdTUzNTcifQ.8xEkWL1pbtHKMXjrVsTtiY4JZnSMf--ufK3fiDp67SY'
password = '青南工资9999999999'
user_info = jwt.decode(token, password, algorithms=['HS256'])
print(user_info)
运行效果如下图所示：
需要注意的是，这个JWT Token看起来这么长一串，就跟密码一样，但其实我们可以直接使用Jwt.io[2]这个网站进行解析，如下图所示：
解析JWT Token是不需要密码的。但是生成/修改JWT Token需要密码。如果密码不正确，就会生成另外一个JWT Token：
这个Token虽然跟我刚刚生成的非常像，但是由于密码不对，我这边进行校验的时候就会报错：
因此，我生成这个Token以后，我并不担心用户会把level改成v3。因为他没有我的密码，他生成的Token在我这里通不过验证。我就能知道这个Token是否被篡改过。
整个校验过程只需要几行代码，不需要任何第三方组件。完美符合少即是多的原则。
当然JWT并不能完全替代Session。因为Session可以实时控制用户的权限和行为。例如网站要做一个单点登录，用户在A浏览器登录，就会自动在B浏览器登出。这个功能单独使用JWT就做不到。
有人可能会说，你在JWT的信息里面加个SessionId不就好了吗。后端读到SessionId对应的信息，就可以进行更多操作了。
但这样做，跟直接在Cookies里面放SessionId有什么区别？JWT本来就是在轻量级的权限校验里面使用的。它有适合自己的场景。不需要成为Session。大家也不要把JWT当Session用。
参考资料
[1]
GNE: https://github.com/GeneralNewsExtractor/GeneralNewsExtractor
[2]
Jwt.io: https://jwt.io/
END