MySQL前沿技术与新特性之：`MySQL 8.0`的`Role`管理：其在权限管理中的新特性。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

MySQL 8.0 Role 管理：权限管理的新纪元

各位同学，大家好！今天我们来深入探讨MySQL 8.0中引入的Role管理机制，以及它如何革新MySQL的权限管理方式。在MySQL 8.0之前，权限管理通常是直接授予用户，这种方式在用户数量庞大、权限复杂的情况下，会变得非常繁琐且容易出错。Role的出现，旨在简化权限管理，提高效率，并增强安全性。

1. 权限管理的传统方式：痛点与挑战

在MySQL 8.0之前，我们通常使用 GRANT 语句直接为用户分配权限。例如：

GRANT SELECT, INSERT ON mydatabase.mytable TO 'user1'@'localhost';
GRANT ALL PRIVILEGES ON another_database.* TO 'user2'@'%';

这种方式存在以下几个显著的问题：

权限分散，管理困难： 当用户需要多个权限时，需要多次执行 GRANT 语句。如果权限需要修改，则需要找到所有授予该权限的用户，并逐一修改。
容易出错： 手动管理权限容易出现拼写错误、权限遗漏或过度授权等问题。
审计困难： 难以跟踪用户所拥有的权限，审计工作量大。
用户离职或角色变更： 当用户离职或角色变更时，需要手动撤销用户的权限，容易遗漏。

这些问题在大型系统中尤为突出，会显著增加数据库管理员（DBA）的工作负担，并可能导致安全风险。

2. Role 的概念与优势

Role，即角色，是一种权限的集合。可以将一组相关的权限打包成一个Role，然后将Role授予用户或其他的Role。这样，用户就可以通过扮演Role来获得相应的权限，而无需直接授予用户单个权限。

Role机制的优势主要体现在以下几个方面：

简化权限管理： 将权限集中管理在Role中，简化了权限分配和撤销的过程。
提高效率： 通过Role批量管理权限，减少了重复操作，提高了管理效率。
降低出错率： 避免了手动分配权限时的拼写错误、权限遗漏等问题。
方便审计： 可以方便地查看Role中包含的权限，以及哪些用户被授予了该Role。
易于维护： 当权限需要修改时，只需修改Role的定义，即可影响所有被授予该Role的用户。
支持角色继承： 可以将一个Role授予另一个Role，实现权限的继承和组合。

3. Role 的基本操作

3.1 创建 Role

使用 CREATE ROLE 语句创建 Role。 Role 的名称遵循用户名的命名规则。

CREATE ROLE 'developer'@'%';
CREATE ROLE 'dba'@'localhost';
CREATE ROLE 'readonly'; -- 默认Host为 '%'

3.2 授予 Role 权限

使用 GRANT 语句授予 Role 权限。

GRANT SELECT, INSERT ON mydatabase.* TO 'developer'@'%';
GRANT ALL PRIVILEGES ON performance_schema.* TO 'dba'@'localhost';
GRANT SELECT ON public_data.* TO 'readonly';

3.3 授予 Role 给用户

使用 GRANT 语句将 Role 授予用户。

GRANT 'developer'@'%' TO 'user1'@'localhost', 'user2'@'%';
GRANT 'dba'@'localhost' TO 'admin'@'localhost';
GRANT 'readonly' TO 'guest'@'%';

3.4 激活 Role

用户被授予 Role 后，默认情况下，Role 处于非激活状态。需要使用 SET ROLE 语句激活 Role，用户才能获得Role所拥有的权限。

SET ROLE 'developer'@'%'; -- 激活 developer Role
SET ROLE ALL; -- 激活所有已授予的Role
SET ROLE NONE; -- 禁用所有Role

3.5 撤销 Role 权限

使用 REVOKE 语句撤销 Role 的权限。

REVOKE SELECT ON mydatabase.* FROM 'developer'@'%';

3.6 撤销 Role

使用 DROP ROLE 语句删除 Role。需要注意的是，在删除 Role 之前，需要先撤销所有用户或Role对该Role的授权。

REVOKE 'developer'@'%' FROM 'user1'@'localhost', 'user2'@'%';
DROP ROLE 'developer'@'%';

3.7 查看 Role 信息

可以使用 SHOW GRANTS 语句查看 Role 的权限信息。

SHOW GRANTS FOR 'developer'@'%';

可以使用 mysql.role_edges 系统表查看 Role 的授权关系。

SELECT * FROM mysql.role_edges;

4. Role 的使用场景示例

4.1 开发人员权限管理

假设有一个名为 mydatabase 的数据库，需要为开发人员分配对该数据库中所有表的 SELECT、INSERT、UPDATE 权限。可以创建一个名为 developer 的 Role，并将这些权限授予该Role。

-- 创建 developer Role
CREATE ROLE 'developer'@'%';

-- 授予 developer Role 权限
GRANT SELECT, INSERT, UPDATE ON mydatabase.* TO 'developer'@'%';

-- 创建用户 user1 和 user2
CREATE USER 'user1'@'localhost' IDENTIFIED BY 'password';
CREATE USER 'user2'@'localhost' IDENTIFIED BY 'password';

-- 授予 developer Role 给用户
GRANT 'developer'@'%' TO 'user1'@'localhost', 'user2'@'localhost';

-- 激活 Role （在用户的连接中）
SET ROLE 'developer'@'%';

-- 验证权限
SHOW GRANTS FOR 'user1'@'localhost';

4.2 只读权限管理

需要为一些用户分配对某些表的只读权限。可以创建一个名为 readonly 的 Role，并将 SELECT 权限授予该Role。

-- 创建 readonly Role
CREATE ROLE 'readonly';

-- 授予 readonly Role 权限
GRANT SELECT ON public_data.* TO 'readonly';

-- 创建用户 guest
CREATE USER 'guest'@'%' IDENTIFIED BY 'password';

-- 授予 readonly Role 给用户
GRANT 'readonly' TO 'guest'@'%';

-- 激活 Role
SET ROLE 'readonly';

-- 验证权限
SHOW GRANTS FOR 'guest'@'%';

4.3 角色继承

假设我们需要创建一个名为 senior_developer 的 Role，该Role需要拥有 developer Role 的所有权限，以及额外的权限。可以先授予 developer Role 给 senior_developer Role，然后再授予 senior_developer Role 额外的权限。

-- 创建 senior_developer Role
CREATE ROLE 'senior_developer'@'%';

-- 授予 developer Role 给 senior_developer Role
GRANT 'developer'@'%' TO 'senior_developer'@'%';

-- 授予 senior_developer Role 额外的权限
GRANT DELETE ON mydatabase.* TO 'senior_developer'@'%';

-- 创建用户 user3
CREATE USER 'user3'@'localhost' IDENTIFIED BY 'password';

-- 授予 senior_developer Role 给用户
GRANT 'senior_developer'@'%' TO 'user3'@'localhost';

-- 激活 Role
SET ROLE 'senior_developer'@'%';

-- 验证权限
SHOW GRANTS FOR 'user3'@'localhost';

5. Role 的最佳实践

合理划分 Role： 根据实际业务需求，将权限划分为不同的 Role。避免 Role 过大或过小。
使用 Role 而不是直接授予用户权限： 尽可能使用 Role 来管理权限，避免直接授予用户权限，以简化管理和提高安全性。
定期审查 Role： 定期审查 Role 的定义和授权关系，确保 Role 的权限符合实际需求。
使用命名规范： 使用统一的命名规范来命名 Role，例如，使用 role_ 前缀。
文档化 Role： 详细记录 Role 的定义和用途，方便管理和维护。
利用系统表进行审计： 使用 mysql.role_edges 等系统表进行权限审计，及时发现和解决潜在的安全风险。

6. Role 与 Mandatory Access Control (MAC)

虽然 Role 机制极大地简化了权限管理，但它仍然属于 Discretionary Access Control (DAC) 的范畴，即用户可以根据自己的意愿来决定是否激活某个Role。MySQL 8.0 引入了 Mandatory Access Control (MAC)，例如使用 MySQL Enterprise Firewall，可以强制用户必须激活某个Role，从而进一步提高安全性。 MAC 超出了本次讨论的范围，但了解它的存在对于构建更安全的数据库系统至关重要。

7. 注意事项和常见问题

Role 默认是非激活状态： 需要使用 SET ROLE 语句显式激活 Role，用户才能获得 Role 的权限。
SET ROLE 语句的作用范围是当前连接： Role 的激活状态只在当前连接有效。连接断开后，Role 会自动失效。
SET ROLE ALL 会激活所有已授予的 Role： 如果用户被授予了多个 Role，可以使用 SET ROLE ALL 语句一次性激活所有 Role。
SET ROLE NONE 会禁用所有 Role： 可以使用 SET ROLE NONE 语句禁用所有 Role，恢复到未激活任何 Role 的状态。
Role 的删除需要谨慎： 在删除 Role 之前，需要先撤销所有用户或Role对该Role的授权，否则会导致权限问题。
权限冲突： 当用户被授予多个 Role，并且这些 Role 之间存在权限冲突时，MySQL 会按照一定的规则来解决冲突。具体的规则可以参考 MySQL 官方文档。
default_role 系统变量： 可以使用 default_role 系统变量为用户设置默认激活的 Role。当用户连接到数据库时，这些 Role 会自动激活。例如：ALTER USER 'user1'@'localhost' DEFAULT ROLE 'developer'@'%';

8. 总结：更高效、更安全的权限管理

MySQL 8.0 引入的 Role 管理机制，是权限管理领域的一项重大改进。它通过将权限集中管理在 Role 中，简化了权限分配和撤销的过程，提高了管理效率，降低了出错率，方便了审计，易于维护，并支持角色继承。通过合理地使用 Role，我们可以构建更高效、更安全的MySQL数据库系统。建议大家在实际项目中积极尝试和应用 Role 机制，充分利用其优势，提升数据库管理水平。