教你用纯 Java 实现一个网页版的 Xshell（附源码）
2020-03-16 本文已影响0人
adminmane
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。
github项目开源地址：https://github.com/NoCortY/WebSSH
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.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>2.1.7.RELEASE</version> <relativePath /> <!-- lookup parent from repository --></parent><dependencies> <!-- Web相关 --> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> </dependency> <!-- jsch支持 --> <dependency> <groupId>com.jcraft</groupId> <artifactId>jsch</artifactId> <version>0.1.54</version> </dependency> <!-- WebSocket 支持 --> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId> </dependency> <!-- 文件上传解析器 --> <dependency> <groupId>commons-io</groupId> <artifactId>commons-io</artifactId> <version>1.4</version> </dependency> <dependency> <groupId>commons-fileupload</groupId> <artifactId>commons-fileupload</artifactId> <version>1.3.1</version> </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：
<!doctype html> <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：
image
xterm入门
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 @EnableWebSocket public 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<String, Object> 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 */ @Component public 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。
<!doctype html> <html> <head> <title>WebSSH</title> <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); } }); }
效果展示
连接
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连接
连接成功
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连接成功
命令操作
ls命令：
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ls命令vim编辑器:
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vim编辑器top命令：
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top命令
结语
这样我们就完成了一个webssh项目的实现，没有依赖其它任何的组件，后端完全使用Java实现，由于用了SpringBoot，非常容易部署。但是，我们还可以对这个项目进行扩展，比如新增上传或下载文件，就像Xftp一样，可以很方便地拖拽式上传下载文件。
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