MySQL InnoDB表空间加密

数据库干货铺 2020-08-17

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　　从 MySQL5.7.11开始，MySQL对InnoDB支持存储在单独表空间中的表的数据加密。此功能为物理表空间数据文件提供静态加密。该加密是在引擎内部数据页级别的加密手段，在数据页写入文件系统时加密，加密用的是AES算法，而其解密是在从文件读到内存中时进行。

1 配置加密插件

1.1 修改配置文件

在mysql配置文件【mysqld】x项中添加如下内容

plugin_dir=/usr/local/mysql5.7/lib/mysql/plugin   　　#  插件路径，根据实际情况修改
early-plugin-load="keyring_file.so"               　　# 加密插件
keyring_file_data=/data/mysql3306/keyring/keyring　　# 路径不存在，需要创建
innodb_file_per_table=1    　　　　　　　　　　　　　　　# 只作用于独立表空间

1.2 创建加密所需的路径并配置权限

创建时要注意，keyring_file_data 里配置的keyring会在启动时自动创建，本步骤中创建到对应目录即可

mkdir -p   data/mysql3306/keyring/
chown -R mysql:mysql  data/mysql3306/keyring/
chmod 750 data/mysql3306/keyring

1.3 重启MySQL

重启mysql即可，启动后会发现注意/data/mysql3306/keyring 目录下生成了 keyring文件

注意，重启后也要看一下mysql错误日志里有没有相关错误信息，如果没有错误则继续进行

1.4 查看插件状态

启动后可以查看插件是否生效

mysql> SELECT PLUGIN_NAME, PLUGIN_STATUS, PLUGIN_Type,PLUGIN_Library FROM INFORMATION_SCHEMA.PLUGINS WHERE PLUGIN_NAME LIKE 'keyring_file';
+--------------+---------------+-------------+-----------------+
| PLUGIN_NAME  | PLUGIN_STATUS | PLUGIN_Type | PLUGIN_Library  |
+--------------+---------------+-------------+-----------------+
| keyring_file | ACTIVE        | KEYRING     | keyring_file.so |
+--------------+---------------+-------------+-----------------+
1 row in set (0.01 sec)

或者用 show plugins命令查看

2 测试加密表空间

2.1 创建加密的新表

创建一张新表，并添加ENCRYPTION='Y' ，加密表空间

mysql> create table  test1(
id int  primary key auto_increment,
name varchar(20),
key name(name))
 ENCRYPTION='Y';
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

此时，keyring文件也会有变化

2.2 新增数据

向新增的测试表里添加测试数据，并查看

mysql> insert into  test1(id,name) values(1,'anm'),(2,'keyring');
Query OK, 2 rows affected (0.01 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> select  * from test1;
+----+---------+
| id | name    |
+----+---------+
|  1 | anm     |
|  2 | keyring |
+----+---------+
2 rows in set (0.00 sec)

2.3 `修改是否加密`

测试取消表空间加密

mysql> show  create table test1;
+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Table | Create Table                                                                                                                                                                                                          |
+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| test1 | CREATE TABLE `test1` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(20) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 ENCRYPTION='Y' |
+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> alter table test1  ENCRYPTION='N';
Query OK, 2 rows affected (0.04 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> show  create table test1;
+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Table | Create Table                                                                                                                                                                                                          |
+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| test1 | CREATE TABLE `test1` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(20) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 ENCRYPTION='N' |
+-------+-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> select  * from test1;
+----+---------+
| id | name    |
+----+---------+
|  1 | anm     |
|  2 | keyring |
+----+---------+
2 rows in set (0.00 sec)

再配置为加密

mysql> alter table test1  ENCRYPTION='Y';
Query OK, 2 rows affected (0.03 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> select  * from test1;
+----+---------+
| id | name    |
+----+---------+
|  1 | anm     |
|  2 | keyring |
+----+---------+
2 rows in set (0.00 sec)

所以，表空间加密方式是可以在线调整的，且对数据查询不影响。

另外，keyring_file_data也是可以动态调整的，比较简单，就不演示了

2.4 统计表空间加密的表

想要知道哪些表的表空间加密了，可以通过数据字典表里查看

mysql> SELECT TABLE_SCHEMA, TABLE_NAME, CREATE_OPTIONS FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLES WHERE  table_schema='testdb2' and CREATE_OPTIONS='ENCRYPTION="Y"';
+--------------+------------+----------------+
| TABLE_SCHEMA | TABLE_NAME | CREATE_OPTIONS |
+--------------+------------+----------------+
| testdb2      | test1      | ENCRYPTION="Y" |
+--------------+------------+----------------+
1 row in set (0.00 sec)

3. 异常处理

如果keyring文件损坏或被误删除了，会出现什么情况

3.1 备份keyring文件

为了保险起见，先备份一下keyring文件

[root@mha1 keyring]# cp -p keyring  keyring.bak
[root@mha1 keyring]# ll -h
total 8.0K
-rw-r----- 1 mysql mysql 155 Aug 16 09:10 keyring
-rw-r----- 1 mysql mysql 155 Aug 16 09:10 keyring.bak

3.2 删除keyring

直接删除keyring文件

[root@mha1 keyring]# rm -f keyring
[root@mha1 keyring]# ll -h
total 4.0K
-rw-r----- 1 mysql mysql 155 Aug 16 09:10 keyring.bak

3.3 查看数据是否正常

查看数据及新建加密表是否成功

mysql> select  * from test1;
+----+---------+
| id | name    |
+----+---------+
|  1 | anm     |
|  2 | keyring |
+----+---------+
2 rows in set (0.00 sec)


mysql> create table  test2(id int  primary key auto_increment, name varchar(20),key name(name)) ENCRYPTION='Y';
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

也就是说此时，即使keyrig文件丢失也是可以正常操作的

3.4 重启数据库

重启数据库后，会发现，又自动生成了keyring文件

此时再查看加密表

mysql> select  * from test1;
ERROR 3185 (HY000): Can't find master key from keyring, please check in the server log if a keyring plugin is loaded and initialized successfully.

创建加密表

mysql> create table  test3(id int  primary key auto_increment, name varchar(20),key name(name)) ENCRYPTION='Y';
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

新建表是可以的，因为此时相当于初始化的时候。

那么再将原keyring还原，然后再重启数据库，会发现又能成功了

mysql> select  * from test1;
+----+---------+
| id | name    |
+----+---------+
|  1 | anm     |
|  2 | keyring |
+----+---------+
2 rows in set (0.00 sec)

4 keyring管理

4.1 定期备份

可以每日进行备份，但是备份的路径和日常备份分开，需要还原的时候再拷贝至目标文件

4.2 定期更新

为了考虑安全性，当怀疑key泄露时，需要进行更新。更新后原先的表依旧可以正常方案，因为更新只会改变master encryption key 并重新加密 tablespace keys，不会对表空间重新加密或解密。更新的方法：

--   更新 master key
mysql> ALTER INSTANCE ROTATE INNODB MASTER KEY;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)


--   更新后依旧能正常访问
mysql> select  * from test1;
+----+---------+
| id | name    |
+----+---------+
|  1 | anm     |
|  2 | keyring |
+----+---------+
2 rows in set (0.00 sec)