Koa 使用小技巧(小结)

2018-10-22 8 vicanso

cookie的安全保护

基于cookie来验证用户状态的系统中,如何提高cookie的安全级别是首要因素,最简单直接的方式就生成的cookie值随机而且复杂。一般使用uuid来生成cookie,生成的随机串在复杂度上已满足需求,但是如果真被攻击者尝试到一个可用的值,那怎么防范呢?使用signed的cookie设置,如下所示:

app.keys = ["token"];

...

ctx.cookies.set("jt", "abcd", {
 signed: true,
});

在设置 jt 这个cookie的时候,koa会以 jt 的值 abcd 加上设置的密钥,生成校验值,并写入至 jt.sig 这个cookie中,所以能看到响应的HTTP头中如下所示:

Set-Cookie: jt=abcd; path=/; httponly
Set-Cookie: jt.sig=gpDbdxr25sarDhE_1yMSAnIn_bU; path=/; httponly

在后续的请求中,获取 jt 这个cookie时,则会根据 jt.sig 的值判断是否合法,安全性上又明显提升。

那么 app.keys 为什么是设计为数组呢?先来考虑以下的一种场景,当希望更换密钥的时候,原有的的cookie都将因为密钥更新而导致校验失败,则用户的登录状态失效。一次还好,如果需要经常需要更新密钥(我一般一个月更换一次),那怎么处理好?这就是 app.keys 为配置为数组的使用逻辑了。

当生成cookie时,使用keys中的第一个元素来生成,而校验的时候,是从第一个至最后一个,一个个的校验,直到通过为止,所以在更新密钥的时候,只需要把新的密钥加到数组第一位则可以。我一般再保留两组密钥,因为更新是一个月一次,因此如果客户的cookie是三个月前生成的,那就会失效了。

cookie的校验是基于 keygrip 来处理的,大家也可以使用它来做自己的一些数据校验,如验证码之类。

异常处理

在使用koa时,一般出错都是使用 ctx.throw 来抛出一个error,中断处理流程,接口响应出错,处理逻辑如下所未:

app.on('error', (err, ctx) => {
 // 记录异常日志
 console.error(err);
});

app.use((ctx) => {
 ctx.throw(400, '参数错误');
});

此处只利用了koa自带的异常出错,过于简单,我们希望能针对主动抛出的异常与程序异常能加以区分,因此需要自定义异常处理的中间件,如下:

app.on('error', (err, ctx) => {
 // 记录异常日志
 console.error(err);
});

app.use(async(ctx, next) => {
 try {
  await next()
 } catch (err) {
  let status = 500;
  const message = err.message;
  // koa的throw使用http-errors来生成error
  // 此处只判断是否有status,有则认为是http-errors
  if (err.status) {
   status = err.status
  } else {
   // 非主动抛出异常,则触发error事件,记录异常日志
   ctx.app.emit("error", err, ctx);
  }
  ctx.status = status;
  ctx.body = {
   message,
  };
 }
})

app.use((ctx) => {
 // 代码异常
 // ctx.i.j = 0;
 // 主动抛出异常
 ctx.throw(400, '参数错误');
});

通过此调整后,将逻辑主动抛出异常与程序异常区分开,定时去查看异常日志,减少程序异常。此例子只是简单的使用了http-errors来创建主动抛出的异常,在实际使用中,可以根据自己的场景创建自定义的Error类,定制相应的异常信息。

当前正在处理请求数

得益于nodejs的IO处理,koa在高并发的场景下的CPU、内存都占用并不高,但是也因为这样,如果只通过CPU、内存来监控程序运行状态并不全面,因此需要增加当前处理请求数的监控,代码如下:

let processingCount = 0;
const maxProcessingCount = 1000;
app.use(async (ctx, next) => {
 processingCount++;
 if (processingCount > maxProcessingCount) {
  // 如果需要也可以直接在处理请求超时时,直接出错
  console.error("processing request over limit");
 }
 try {
  await next();
 } catch (err) {
  throw err; 
 } finally {
  processingCount--;
 }
});

app.use(async (ctx) => {
 // 延时一秒
 await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
 ctx.body = {
  account: 'vicanso',
 };
});

此中间件在接收到请求时,将处理请求数加一,在处理完成后减一。最大的处理请求数根据系统的性能与用户数量选择合理的值。如果接口处理慢或者突然并发请求暴涨的时,可以尽早得知异常情况,尽早排查。

延时响应

接口的处理一般而言都是希望越快越好,但有些场景我们不希望接口响应的太快(如注册),避免恶意者迅速尝试功能,因此需要一个延时响应的中间件,代码如下:

function delayResponse(delayMs) {
 const delay = (t) => {
  const d = delayMs - (Date.now() - t);
  // 如果处理时长已超过delayMs,无需等待
  if (d <= 0) {
   return Promise.resolve();
  }
  return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, d));
 }
 return async(ctx, next) => {
  const startedAt = Date.now();
  try {
   await next();
   // 成功处理时等待
   await delay(startedAt);
  } catch (err) {
   // 失败时也等待
   await delay(startedAt);
   throw err;
  }
 }
}

router.post('/users/v1/register', delayResponse(1000), (ctx) => {
 ctx.body = {
  account: 'vicanso',
 };
});

通过此中间件,可以限制某些功能的响应时长(保证每次处理时间都大于期望值),需要注意的是,延时响应的不要超过全局的超时配置。

接口性能统计

系统是否稳定,性能是否需要优化等都依赖于统计,为了能及时反应出系统状态,并方便添加告警指标,我将相关的统计数据写入influxdb,主要指标如下:

tags:

  • method,请求类型
  • type,根据响应状态码分组,1xx -> 1, 2xx -> 2
  • spdy,根据自定义的响应时间划分区间,方便将接口响应时间分组
  • route,接口路由

fields:

  • connecting,处理请求数
  • use,处理时长
  • bytes,响应数字长度
  • code,响应状态码
  • url,请求地址
  • ip,用户IP

在influxdb中,tags可用于对数据分组,根据 type 将接口请求分组,将 4 与 5 的单独监控,可以简单快速的把当前接口出错汇总。统计中间件代码如下:

function stats() {
 let connecting = 0;
 const spdyList = [
  100,
  300,
  1000,
  3000,
 ];
 return async (ctx, next) => {
  const start = Date.now();
  const tags = {
   method: ctx.method,
  };
  connecting++;
  const fields = {
   connecting,
   url: ctx.url,
  }
  let status = 0;
  try {
   await next();
  } catch (err) {
   // 出错时状态码从error中获取
   status = err.status;
   throw err;
  } finally {
   // 如果非出错,则从ctx中取状态码
   if (!status) {
    status = ctx.status;
   }
   const use = Date.now() - start;
   connecting--;
   tags.route = ctx._matchedRoute;
   tags.type = `${status / 100 | 0}`
   let spdy = 0;
   // 确认处理时长所在区间
   spdyList.forEach((v, i) => {
    if (use > v) {
     spdy = i + 1;
    }
   });
   tags.spdy = `${spdy}`;

   fields.use = use;
   fields.bytes = ctx.length || 0;
   fields.code = status;
   fields.ip = ctx.ip;
   // 统计数据写入统计系统(如influxdb)
   console.info(tags);
   console.info(fields);
  }
 };
}

app.use(stats());

router.post('/users/v1/:type', async (ctx) => {
 await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100))
 ctx.body = {
  account: 'vicanso',
 };
});

接口全日志记录

为了方便排查问题,需要将接口的相关信息输出至日志中,中间件的实现如下:

function tracker() {
 const stringify = (data) => JSON.stringify(data, (key, value) => {
  // 对于隐私数据做***处理
  if (/password/.test(key)) {
   return '***';
  }
  return value;
 });
 return async (ctx, next) => {
  const trackerInfo = {
   url: ctx.url,
   form: ctx.request.body,
  };
  try {
   await next();
  } catch (err) {
   trackerInfo.error = err.message;
   throw err;
  } finally {
   trackerInfo.params = ctx.params;
   if (!trackerInfo.error) {
    trackerInfo.body = ctx.body;
   }
   console.info(stringify(trackerInfo))
  }
 };
}

app.use(bodyParser());
app.use(tracker());

router.post('/users/v1/:type', async (ctx) => {
 // ctx.throw(400, '密码出错');
 await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100))
 ctx.body = {
  account: 'vicanso',
 };
});

使用此中间件之后,可以将所有接口的参数、正常响应数据或出错信息都全部输出至日志中,可根据需要调整 stringify 的实现,将一些隐私数据做***处理。需要注意的是,由于部分接口的body响应体部分较大,是否需要将所有数据都输出至日志最好根据实际情况衡量。如可根据HTTP Method过滤,或者根据url规则等。

参数校验

由于javascript的弱类型,接口参数校验一直是要求最严格的一点,而在了解过 joi 之后,我就一直使用它来做参数校验,如注册功能,账号、密码为必选参数,而邮箱为可选,接口校验的代码如下:

function validate(data, schema) {
 const result = Joi.validate(data, schema);
 if (result.error) {
  // 出错可创建自定义的校验出错类型
  throw result.error;
 }
 return result.value;
}

router.post('/users/v1/register', async (ctx) => {
 const data = validate(ctx.request.body, Joi.object({
  // 账号限制长度为3-20个字符串
  account: Joi.string().min(3).max(20).required(),
  // 密码限制长度为6-30,而且只允许字母与数字
  password: Joi.string().regex(/^[a-zA-Z0-9]{6,30}$/).required(),
  email: Joi.string().email().optional(),
 }));
 ctx.body = {
  account: data.account,
 };
});

通过joi简单快捷实现了参数的校验,不过在实际使用中,有部分的参数校验规则是通用的,如账号、密码这些的校验规则在注册和登录中都通过,但是有些接口是可选,有一些是必须,怎么才能更通用一些呢?代码调整如下:

const userSchema = {
 // 账号限制长度为3-20个字符串
 account: () => Joi.string().min(3).max(20),
 // 密码限制长度为6-30,而且只允许字母与数字
 password: () => Joi.string().regex(/^[a-zA-Z0-9]{6,30}$/),
 email: () => Joi.string().email(),
}

router.post('/users/v1/register', async (ctx) => {
 const data = validate(ctx.request.body, Joi.object({
  account: userSchema.account().required(),
  password: userSchema.password().required(),
  email: userSchema.email().optional(),
 }));
 ctx.body = {
  account: data.account,
 };
});

经此调整后,将用户参数校验的基本规则都定义在 userSchema 中,每个接口在各自的场景下选择不同的参数以及增加规则,提高代码复用率以及校验准确性。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持三水点靠木。

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