What？纯Java居然能实现Xshell！
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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：
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
连接成功
命令操作
ls命令：
vim编辑器:
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。
这个项目之后我会持续更新，上述功能也会慢慢实现，Github：https://github.com/NoCortY/WebSSH
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