PostgreSQL 中如何控制行级安全和列级安全
彭占元
2018年8月加入去哪儿网，现负责公司 PostgreSQL/GreenPlum 运维工作，对数据库日常运维和日常调优有大量优化实践经验。
1. 需求提出
最近有业务线的同学向 DBA 提出这样的需求:“我的表里有很多敏感数据，怎么给使用者(从 DBA 角度来看就是 DB User)指定查看某些特定行或某些列的权限？”
这是我们经常用到的业务场景，比如最典型全公司的短信数据和用户管理平台场景，如何限制各部门仅可查看属于本部门的某些非敏感数据？
PostgreSQL 为了符合各种场景的安全需求，它的权限控制非常完善，它在各个级别上都具有广泛的安全功能。接下来我们来看一下在 PostgreSQL 中利用行级安全和列级安全来解决上述问题。
2. 行级安全
行级安全（Row Level Security），这一特性首次出现在 PostgreSQL 9.6中。
顾名思义，就是管理员控制普通用户对于表的查看和操作，我们可以把他理解为一个过滤器，通过指定的策略实现对表中展示数据进行筛选。
通过行级安全控制，我们可以数据避免受到其他用户的破坏，也可以确保该行的数据只有指定的用户可以查看。
2.1. 实验示例
CREATE TABLE passwd (
id bigserial primary key,
user_name varchar(32) UNIQUE NOT NULL,
pwhash varchar(32),
real_name varchar(32) NOT NULL,
home_phone varchar(12),
home_dir text NOT NULL,
shell text NOT NULL
);
-- 填充表
INSERT INTO passwd (user_name,pwhash,real_name,home_phone,home_dir,shell) VALUES
('appuser','xxxx','appuser','111-222-3333','/root','/bin/dash');
INSERT INTO passwd(user_name,pwhash,real_name,home_phone,home_dir,shell) VALUES
('appuser1','xxxx','appuser1','123-456-7890','/home/appuser1','/bin/zsh');
INSERT INTO passwd(user_name,pwhash,real_name,home_phone,home_dir,shell) VALUES
('appuser2','xxxx','appuser2','098-765-4321','/home/appuser2','/bin/zsh');根据表 passwd 记录的信息，现在我们有这样的需求：用户只能看到包含自己信息的行，而超级用户可以查看所有信息。
首先我们创建对应用户并对用户进行授权操作。
my_testdb=# \c my_testdb appuser
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser".
my_testdb=> select * from passwd ;
id | user_name | pwhash | real_name | home_phone | home_dir | shell
----+-----------+--------+-----------+--------------+----------+-----------
1 | appuser | xxxx | appuser | 111-222-3333 | /root | /bin/dash
(1 row)
my_testdb=> \c my_testdb appuser1
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser1".
my_testdb=> select * from passwd ;
id | user_name | pwhash | real_name | home_phone | home_dir | shell
----+-----------+--------+-----------+--------------+----------------+----------
2 | appuser1 | xxxx | appuser1 | 123-456-7890 | /home/appuser1 | /bin/zsh
(1 row)
my_testdb=> \c my_testdb appuser2
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser2".
my_testdb=> select * from passwd ;
id | user_name | pwhash | real_name | home_phone | home_dir | shell
----+-----------+--------+-----------+--------------+----------------+----------
3 | appuser2 | xxxx | appuser2 | 098-765-4321 | /home/appuser2 | /bin/zsh
(1 row)
my_testdb=> \c my_testdb postgres
You are now connected to database "my_testdb" as user "postgres".
my_testdb=# select * from passwd ;
id | user_name | pwhash | real_name | home_phone | home_dir | shell
----+-----------+--------+-----------+--------------+----------------+-----------
1 | appuser | xxxx | appuser | 111-222-3333 | /root | /bin/dash
2 | appuser1 | xxxx | appuser1 | 123-456-7890 | /home/appuser1 | /bin/zsh
3 | appuser2 | xxxx | appuser2 | 098-765-4321 | /home/appuser2 | /bin/zsh
(3 rows)
-- 将表的所有者指定为appuser，那他将可以看到表中全部数据
my_testdb=# alter table passwd owner to appuser;
ALTER TABLE
my_testdb=# \c my_testdb appuser
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser".
my_testdb=> select * from passwd ;
id | user_name | pwhash | real_name | home_phone | home_dir | shell
----+-----------+--------+-----------+--------------+----------------+-----------
1 | appuser | xxxx | appuser | 111-222-3333 | /root | /bin/dash
2 | appuser1 | xxxx | appuser1 | 123-456-7890 | /home/appuser1 | /bin/zsh
3 | appuser2 | xxxx | appuser2 | 098-765-4321 | /home/appuser2 | /bin/zsh
(3 rows)在现有的环境下，如果 appuser1 需要去访问数据表中所有的数据，那么他应该如何“绕过”行级安全策略呢？
-- BYPASSRLS属性只能超级用户才能修改
my_testdb=# alter user appuser1 bypassrls;
ALTER ROLE
my_testdb=# \c my_testdb appuser1
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser1".
my_testdb=> select * from passwd ;
user_name | pwhash | uid | gid | real_name | home_phone | extra_info | home_dir | shell
-----------+--------+-----+-----+-----------+--------------+------------+----------------+-----------
appuser | xxx | 0 | 0 | appuser | 111-222-3333 | | /root | /bin/dash
appuser1 | xxx | 1 | 1 | appuser1 | 123-456-7890 | | /home/appuser1 | /bin/zsh
appuser2 | xxx | 2 | 1 | appuser2 | 098-765-4321 | | /home/appuser2 | /bin/zsh
(3 rows)PostgreSQL 具有 BYPASSRLS 和 NOBYPASSRLS 权限，可以将其分配给角色。默认情况下分配 NOBYPASSRLS。表所有者和超级用户具有 BYPASSRLS 权限，拥有 BYPASSRLS 权限可以跳过行级安全策略限制。
当我们删除了这条策略会发现，appuer2 用户变得不能访问表中数据了，这时我们需要禁用行级安全策略。
my_testdb=> \c my_testdb appuser
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser".
my_testdb=> drop POLICY passwd_rls_policy ON passwd;
DROP POLICY
my_testdb=> \c my_testdb appuser2
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser2".
my_testdb=> select * from passwd ;
id | user_name | pwhash | real_name | home_phone | home_dir | shell
----+-----------+--------+-----------+------------+----------+-------
(0 rows)
my_testdb=> \c my_testdb appuser
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser".
my_testdb=> alter table passwd disable row level security;
ALTER TABLE
my_testdb=> \c my_testdb appuser2
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser2".
my_testdb=> select * from passwd ;
user_name | pwhash | uid | gid | real_name | home_phone | extra_info | home_dir | shell
-----------+--------+-----+-----+-----------+--------------+------------+----------------+-----------
appuser | xxx | 0 | 0 | appuser | 111-222-3333 | | /root | /bin/dash
appuser1 | xxx | 1 | 1 | appuser1 | 123-456-7890 | | /home/appuser1 | /bin/zsh
appuser2 | xxx | 2 | 1 | appuser2 | 098-765-4321 | | /home/appuser2 | /bin/zsh
(3 rows)
-- 恢复初始实验环境
my_testdb=# alter table passwd owner to postgres;
ALTER TABLE
my_testdb=# revoke all ON passwd from appuser;
REVOKE
my_testdb=# revoke all ON passwd from appuser1;
REVOKE
my_testdb=# revoke all ON passwd from appuser2;
REVOKE此时我们的用户又能访问所有数据了，至此行级安全策略限制解除。
3. 列级安全
列级安全是允许用户仅能查看特定的列，对不想要被其他用户查看的列进行隐藏。针对这种需求，PostgreSQL 主要提供了两种方式，创建视图和授权。
创建视图的方式就是要这个视图仅包含要显示给用户指定的列，然后对用户仅提供视图名称而不是表名称。这里不做过多的描述了。
通过授权的方式实现列级访问第一步就是先撤销用户对表访问，然后对指定的列进行单独授权。在这种情况下用户不应该对表有访问权限，否则不能访问指定列。
3.1. 实验示例
my_testdb=# revoke all ON passwd from public;
REVOKE
my_testdb=# grant select(user_name,home_dir) on passwd to appuser2;
GRANT
my_testdb=# \c - appuser2
You are now connected to database "my_testdb" as user "appuser2".
my_testdb=> select * from passwd ;
ERROR: permission denied for table passwd
my_testdb=> select user_name,home_dir from passwd ;
user_name | home_dir
-----------+----------------
appuser | /root
appuser1 | /home/appuser1
appuser2 | /home/appuser2
(3 rows)
-- 恢复实验环境
my_testdb=# revoke select(user_name,home_dir) on passwd from appuser2;
REVOKE至此通过权限控制我们实现了对列数据访问的控制。
4. 行列级安全的结合
在日常的应用中，我们在创建行级策略时并不能保证 current_user 与表中存在的用户必然匹配，这时我们可以通过修改会话级变量来实现对数据的访问。
实验中我们依旧使用上面实验的数据，但是我们只使用 appuer 用户来模拟应用连接数据库。
-- 列级安全授权，目的是只允许用户访问指定列信息
my_testdb=# grant select(user_name,home_dir) on passwd to appuser;
GRANT
-- 行级安全授权，目的是允许用户查看指定的行
my_testdb=# CREATE POLICY passwd_rls_policy ON passwd FOR ALL TO PUBLIC USING (user_name=current_setting('rls.user_name'));
CREATE POLICY
my_testdb=# ALTER TABLE passwd ENABLE ROW LEVEL SECURITY;
ALTER TABLE
-- 指定会话级变量实现访问不同的数据行需求
my_testdb=> set rls.user_name = 'appuser';
SET
my_testdb=> select * from passwd ;
ERROR: permission denied for table passwd
my_testdb=> select user_name,home_dir from passwd ;
user_name | home_dir
-----------+----------
appuser | /root
(1 row)
my_testdb=> set rls.user_name = 'appuser1';
SET
my_testdb=> select user_name,home_dir from passwd ;
user_name | home_dir
-----------+----------------
appuser1 | /home/appuser1
(1 row)
my_testdb=> set rls.user_name = 'appuser2';
SET
my_testdb=> select user_name,home_dir from passwd ;
user_name | home_dir
-----------+----------------
appuser2 | /home/appuser2
(1 row)通过这样的方法，我们就可以实现通过指定会话级的变量完成对指定数据的访问了。
5. 小节
添加 RLS 意味着在每个查询中添加了 where 子句，必须满足对应的条件才能够通过行级安全性验证，这样也就自然而然的会影响性能。
同时，行级安全性规则还附加了一个 CHECK 子句，因此制定规则的规模越大，对性能影响也就越大。
因此，数据库行级访问的功能虽好，也需根据实际场景，适当选用。