使用纯Java实现一个WebSSH项目-技术圈

前言

最近由于项目需求，项目中需要实现一个WebSSH连接终端的功能，由于自己第一次做这类型功能，所以首先上了GitHub找了找有没有现成的轮子可以拿来直接用，当时看到了很多这方面的项目，例如：GateOne、webssh、shellinabox等，这些项目都可以很好地实现webssh的功能，但是最终并没有采用，原因是在于这些底层大都是python写的，需要依赖很多文件，自己用的时候可以使用这种方案，快捷省事，但是做到项目中供用户使用时，总不能要求用户做到服务器中必须包含这些底层依赖，这显然不太合理，所以我决定自己动手写一个WebSSH的功能，并且作为一个独立的项目开源出来。（文末附项目开源地址）

技术选型

由于webssh需要实时数据交互，所以会选用长连接的WebSocket，为了开发的方便，框架选用SpringBoot，另外还自己了解了Java用户连接ssh的jsch和实现前端shell页面的xterm.js.

所以，最终的技术选型就是 SpringBoot+Websocket+jsch+xterm.js。

导入依赖

<parent>    <groupId>org.springframework.bootgroupId>    <artifactId>spring-boot-starter-parentartifactId>    <version>2.1.7.RELEASEversion>    <relativePath /> parent><dependencies>        <dependency>        <groupId>org.springframework.bootgroupId>        <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>    dependency>        <dependency>        <groupId>com.jcraftgroupId>        <artifactId>jschartifactId>        <version>0.1.54version>    dependency>        <dependency>        <groupId>org.springframework.bootgroupId>        <artifactId>spring-boot-starter-websocketartifactId>    dependency>        <dependency>        <groupId>commons-iogroupId>        <artifactId>commons-ioartifactId>        <version>1.4version>    dependency>    <dependency>        <groupId>commons-fileuploadgroupId>        <artifactId>commons-fileuploadartifactId>        <version>1.3.1version>    dependency>dependencies>

一个简单的xterm案例

由于xterm是一个冷门技术，所以很多同学并没有这方面的知识支撑，我也是为了实现这个功能所以临时学的，所以在这给大家介绍一下。

xterm.js是一个基于WebSocket的容器，它可以帮助我们在前端实现命令行的样式。就像是我们平常再用SecureCRT或者XShell连接服务器时一样。

下面是官网上的入门案例：

 <html>  <head>    <link rel="stylesheet" href="node_modules/xterm/css/xterm.css" />    <script src="node_modules/xterm/lib/xterm.js">script>  head>  <body>    <div id="terminal">div>    <script>      var term = new Terminal();      term.open(document.getElementById('terminal'));      term.write('Hello from \x1B[1;3;31mxterm.js\x1B[0m $ ')script>  body> html>

最终测试，页面就是下面这个样子：

可以看到页面已经出现了类似与shell的样式，那就根据这个继续深入，实现一个webssh。

后端实现

由于xterm只要只是实现了前端的样式，并不能真正地实现与服务器交互，与服务器交互主要还是靠我们Java后端来进行控制的，所以我们从后端开始，使用jsch+websocket实现这部分内容。

WebSocket配置

由于消息实时推送到前端需要用到WebSocket，不了解WebSocket的同学可以先去自行了解一下，这里就不过多介绍了，我们直接开始进行WebSocket的配置。

/*** @Description: websocket配置* @Author: NoCortY* @Date: 2020/3/8*/@Configuration@EnableWebSocketpublic class WebSSHWebSocketConfig implements WebSocketConfigurer{    @Autowired    WebSSHWebSocketHandler webSSHWebSocketHandler;    @Override    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry webSocketHandlerRegistry) {        //socket通道        //指定处理器和路径，并设置跨域        webSocketHandlerRegistry.addHandler(webSSHWebSocketHandler, "/webssh")                .addInterceptors(new WebSocketInterceptor())                .setAllowedOrigins("*");    }}

处理器(Handler)和拦截器(Interceptor)的实现

刚才我们完成了WebSocket的配置，并指定了一个处理器和拦截器。所以接下来就是处理器和拦截器的实现。

拦截器：

public class WebSocketInterceptor implements HandshakeInterceptor {    /**     * @Description: Handler处理前调用     * @Param: [serverHttpRequest, serverHttpResponse, webSocketHandler, map]     * @return: boolean     * @Author: NoCortY     * @Date: 2020/3/1     */    @Override    public boolean beforeHandshake(ServerHttpRequest serverHttpRequest, ServerHttpResponse serverHttpResponse, WebSocketHandler webSocketHandler, Map map) throws Exception {        if (serverHttpRequest instanceof ServletServerHttpRequest) {            ServletServerHttpRequest request = (ServletServerHttpRequest) serverHttpRequest;            //生成一个UUID，这里由于是独立的项目，没有用户模块，所以可以用随机的UUID            //但是如果要集成到自己的项目中，需要将其改为自己识别用户的标识            String uuid = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");            //将uuid放到websocketsession中            map.put(ConstantPool.USER_UUID_KEY, uuid);            return true;        } else {            return false;        }    }
    @Override    public void afterHandshake(ServerHttpRequest serverHttpRequest, ServerHttpResponse serverHttpResponse, WebSocketHandler webSocketHandler, Exception e) {
    }}

处理器：

/*** @Description: WebSSH的WebSocket处理器* @Author: NoCortY* @Date: 2020/3/8*/@Componentpublic class WebSSHWebSocketHandler implements WebSocketHandler{    @Autowired    private WebSSHService webSSHService;    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(WebSSHWebSocketHandler.class);
    /**     * @Description: 用户连接上WebSocket的回调     * @Param: [webSocketSession]     * @return: void     * @Author: Object     * @Date: 2020/3/8     */    @Override    public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession webSocketSession) throws Exception {        logger.info("用户:{},连接WebSSH", webSocketSession.getAttributes().get(ConstantPool.USER_UUID_KEY));        //调用初始化连接        webSSHService.initConnection(webSocketSession);    }
    /**     * @Description: 收到消息的回调     * @Param: [webSocketSession, webSocketMessage]     * @return: void     * @Author: NoCortY     * @Date: 2020/3/8     */    @Override    public void handleMessage(WebSocketSession webSocketSession, WebSocketMessage webSocketMessage) throws Exception {        if (webSocketMessage instanceof TextMessage) {            logger.info("用户:{},发送命令:{}", webSocketSession.getAttributes().get(ConstantPool.USER_UUID_KEY), webSocketMessage.toString());            //调用service接收消息            webSSHService.recvHandle(((TextMessage) webSocketMessage).getPayload(), webSocketSession);        } else if (webSocketMessage instanceof BinaryMessage) {
        } else if (webSocketMessage instanceof PongMessage) {
        } else {            System.out.println("Unexpected WebSocket message type: " + webSocketMessage);        }    }
    /**     * @Description: 出现错误的回调     * @Param: [webSocketSession, throwable]     * @return: void     * @Author: Object     * @Date: 2020/3/8     */    @Override    public void handleTransportError(WebSocketSession webSocketSession, Throwable throwable) throws Exception {        logger.error("数据传输错误");    }
    /**     * @Description: 连接关闭的回调     * @Param: [webSocketSession, closeStatus]     * @return: void     * @Author: NoCortY     * @Date: 2020/3/8     */    @Override    public void afterConnectionClosed(WebSocketSession webSocketSession, CloseStatus closeStatus) throws Exception {        logger.info("用户:{}断开webssh连接", String.valueOf(webSocketSession.getAttributes().get(ConstantPool.USER_UUID_KEY)));        //调用service关闭连接        webSSHService.close(webSocketSession);    }
    @Override    public boolean supportsPartialMessages() {        return false;    }}

需要注意的是，我在拦截器中加入的用户标识是使用了随机的UUID，这是因为作为一个独立的websocket项目，没有用户模块，如果需要将这个项目集成到自己的项目中，需要修改这部分代码，将其改为自己项目中识别一个用户所用的用户标识。

WebSSH的业务逻辑实现（核心）

刚才我们实现了websocket的配置，都是一些死代码，实现了接口再根据自身需求即可实现，现在我们将进行后端主要业务逻辑的实现，在实现这个逻辑之前，我们先来想想，WebSSH，我们主要想要呈现一个什么效果。

我这里做了一个总结：

1.首先我们得先连接上终端（初始化连接）
2.其次我们的服务端需要处理来自前端的消息（接收并处理前端消息）
3.我们需要将终端返回的消息回写到前端（数据回写前端）
4.关闭连接

根据这四个需求，我们先定义一个接口，这样可以让需求明了起来。

/** * @Description: WebSSH的业务逻辑 * @Author: NoCortY * @Date: 2020/3/7 */public interface WebSSHService {    /**     * @Description: 初始化ssh连接     * @Param:     * @return:     * @Author: NoCortY     * @Date: 2020/3/7     */    public void initConnection(WebSocketSession session);
    /**     * @Description: 处理客户段发的数据     * @Param:     * @return:     * @Author: NoCortY     * @Date: 2020/3/7     */    public void recvHandle(String buffer, WebSocketSession session);
    /**     * @Description: 数据写回前端 for websocket     * @Param:     * @return:     * @Author: NoCortY     * @Date: 2020/3/7     */    public void sendMessage(WebSocketSession session, byte[] buffer) throws IOException;
    /**     * @Description: 关闭连接     * @Param:     * @return:     * @Author: NoCortY     * @Date: 2020/3/7     */    public void close(WebSocketSession session);}

现在我们可以根据这个接口去实现我们定义的功能了。

1. 初始化连接

由于我们的底层是依赖jsch实现的，所以这里是需要使用jsch去建立连接的。而所谓初始化连接，实际上就是将我们所需要的连接信息，保存在一个Map中，这里并不进行任何的真实连接操作。为什么这里不直接进行连接？因为这里前端只是连接上了WebSocket，但是我们还需要前端给我们发来linux终端的用户名和密码，没有这些信息，我们是无法进行连接的。

public void initConnection(WebSocketSession session) {        JSch jSch = new JSch();        SSHConnectInfo sshConnectInfo = new SSHConnectInfo();        sshConnectInfo.setjSch(jSch);        sshConnectInfo.setWebSocketSession(session);        String uuid = String.valueOf(session.getAttributes().get(ConstantPool.USER_UUID_KEY));        //将这个ssh连接信息放入map中        sshMap.put(uuid, sshConnectInfo);}

2. 处理客户端发送的数据

在这一步骤中，我们会分为两个分支。

第一个分支：如果客户端发来的是终端的用户名和密码等信息，那么我们进行终端的连接。

第二个分支：如果客户端发来的是操作终端的命令，那么我们就直接转发到终端并且获取终端的执行结果。

具体代码实现：

public void recvHandle(String buffer, WebSocketSession session) {        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();        WebSSHData webSSHData = null;        try {            //转换前端发送的JSON            webSSHData = objectMapper.readValue(buffer, WebSSHData.class);        } catch (IOException e) {            logger.error("Json转换异常");            logger.error("异常信息:{}", e.getMessage());            return;        }    //获取刚才设置的随机的uuid        String userId = String.valueOf(session.getAttributes().get(ConstantPool.USER_UUID_KEY));        if (ConstantPool.WEBSSH_OPERATE_CONNECT.equals(webSSHData.getOperate())) {            //如果是连接请求            //找到刚才存储的ssh连接对象            SSHConnectInfo sshConnectInfo = (SSHConnectInfo) sshMap.get(userId);            //启动线程异步处理            WebSSHData finalWebSSHData = webSSHData;            executorService.execute(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    try {                        //连接到终端                        connectToSSH(sshConnectInfo, finalWebSSHData, session);                    } catch (JSchException | IOException e) {                        logger.error("webssh连接异常");                        logger.error("异常信息:{}", e.getMessage());                        close(session);                    }                }            });        } else if (ConstantPool.WEBSSH_OPERATE_COMMAND.equals(webSSHData.getOperate())) {            //如果是发送命令的请求            String command = webSSHData.getCommand();            SSHConnectInfo sshConnectInfo = (SSHConnectInfo) sshMap.get(userId);            if (sshConnectInfo != null) {                try {                    //发送命令到终端                    transToSSH(sshConnectInfo.getChannel(), command);                } catch (IOException e) {                    logger.error("webssh连接异常");                    logger.error("异常信息:{}", e.getMessage());                    close(session);                }            }        } else {            logger.error("不支持的操作");            close(session);        }}

3. 数据通过websocket发送到前端

public void sendMessage(WebSocketSession session, byte[] buffer) throws IOException {        session.sendMessage(new TextMessage(buffer));}

4. 关闭连接

public void close(WebSocketSession session) {    //获取随机生成的uuid        String userId = String.valueOf(session.getAttributes().get(ConstantPool.USER_UUID_KEY));        SSHConnectInfo sshConnectInfo = (SSHConnectInfo) sshMap.get(userId);        if (sshConnectInfo != null) {            //断开连接            if (sshConnectInfo.getChannel() != null) sshConnectInfo.getChannel().disconnect();            //map中移除该ssh连接信息            sshMap.remove(userId);        }}

至此，我们的整个后端实现就结束了，由于篇幅有限，这里将一些操作封装成了方法，就不做过多展示了，重点讲逻辑实现的思路吧。接下来我们将进行前端的实现。

前端实现

前端工作主要分为这么几个步骤：

页面的实现
连接WebSocket并完成数据的接收并回写
数据的发送

所以我们一步一步来实现它。

页面实现

页面的实现很简单，我们只不过需要在一整个屏幕上都显示终端那种大黑屏幕，所以我们并不用写什么样式，只需要创建一个div，之后将terminal实例通过xterm放到这个div中，就可以实现了。

<html><head>    <title>WebSSHtitle>    <link rel="stylesheet" href="../css/xterm.css" />head><body><div id="terminal" style="width: 100%;height: 100%">div>
<script src="../lib/jquery-3.4.1/jquery-3.4.1.min.js">script><script src="../js/xterm.js" charset="utf-8">script><script src="../js/webssh.js" charset="utf-8">script><script src="../js/base64.js" charset="utf-8">script>body>html>

连接WebSocket并完成数据的发送、接收、回写

openTerminal( {    //这里的内容可以写死，但是要整合到项目中时，需要通过参数的方式传入，可以动态连接某个终端。        operate:'connect',        host: 'ip地址',        port: '端口号',        username: '用户名',        password: '密码'    });    function openTerminal(options){        var client = new WSSHClient();        var term = new Terminal({            cols: 97,            rows: 37,            cursorBlink: true, // 光标闪烁            cursorStyle: "block", // 光标样式  null | 'block' | 'underline' | 'bar'            scrollback: 800, //回滚            tabStopWidth: 8, //制表宽度            screenKeys: true        });
        term.on('data', function (data) {            //键盘输入时的回调函数            client.sendClientData(data);        });        term.open(document.getElementById('terminal'));        //在页面上显示连接中...        term.write('Connecting...');        //执行连接操作        client.connect({            onError: function (error) {                //连接失败回调                term.write('Error: ' + error + '\r\n');            },            onConnect: function () {                //连接成功回调                client.sendInitData(options);            },            onClose: function () {                //连接关闭回调                term.write("\rconnection closed");            },            onData: function (data) {                //收到数据时回调                term.write(data);            }        });    }