基于Golang哈希算法监控配置文件变化

SHA(secure hashing algorithm)表示安全哈希算法.SHA是MD5的修正版本，用于数据摘要和认证。哈希和加密类似，唯一区别是哈希是单项的，即哈希后的数据无法解密。SHA有不同的算法，主要包括SHA-1, SHA-2, SHA-256, SHA-512, SHA-224, and SHA-384等，其中SHA-256是SHA-2家族的一个成员，它把原数据转为256字节固定长度摘要信息，SHA256的内部块大小为32位。本文介绍Golang如何使用sha256算法实现对配置文件的监控。

Golang hash256实现包

hash256包实现了FIPS 180-4规范中定义的SHA224、SHA256哈希算法。主要包括下面几个函数：

func New() hash.Hash: 返回 hash.Hash，用于计算SHA256哈希值。

func Sum256(data []byte) [Size]byte :返回计算SHA256的哈希值。

使用sha256.New()

下面示例使用New()函数返回Hash.hash:

package main

import (
	"crypto/sha256"
	"fmt"
)

func main() {
	h := sha256.New()
	h.Write([]byte("this is a password"))

	// Calculate and print the hash
	fmt.Printf("%x", h.Sum(nil))
}

过程很简单，运行输出结果：

289ca48885442b5480dd76df484e1f90867a2961493b7c60e542e84addce5d1e

使用sha256.Sum256()函数

package main

import (
	"crypto/sha256"
	"fmt"
)

func main() {
	sum := sha256.Sum256([]byte("this is a password"))
	fmt.Printf("%x", sum)
}

更简洁，输出结果一样。

下面示例展示两个字符串，尽管只有一个字符微小差异，但生成的hash却完全不同：

package main

import (
	"crypto/sha256"
	"fmt"
)

func main() {
	sum := sha256.Sum256([]byte("this is a password"))
	sumCap := sha256.Sum256([]byte("This is a password"))
	fmt.Printf("lowercase hash: %x", sum)
	fmt.Println("")
	fmt.Printf("Capital hash: %x", sumCap)
}

运行输出结果：

lowercase hash: 289ca48885442b5480dd76df484e1f90867a2961493b7c60e542e84addce5d1e
Capital   hash: 9ae12b1403d242c53b0ea80137de34856b3495c3c49670aa77c7ec99eadbba6e

监控配置文件变化

我们需要观察文件是否变化，标准实现使用time.Ticker每隔几秒重新计算配置文件的哈希值，如果哈希值发生变化，则重新加载。

获取配置hash值

func getCfgHash() string {
	file, err := os.Open("test.cfg")
	defer file.Close()
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	hash := sha256.New()
	if _, err := io.Copy(hash, file); err != nil {
		panic(err)
	}
	sum := fmt.Sprintf("%x", hash.Sum(nil))

	return sum
}

上面方法步骤：

1. 打开配置文件
2. 从crypto/sha256创建hash.Hash对象
3. 解析文件内容到hash对象
4. 调用Sum方法获得hash值
   上面示例中test测试文件，可以随便输入一些内容，生成文件hash值。

下面实现比较hash值方法：

func compare(new string) bool {
	var oldStr = ""

	oldFile, _ := os.Open("tmp.hash")
	oldBytes, _ := io.ReadAll(oldFile)
	oldStr = string(oldBytes)
	oldFile.Close()

	if oldStr != new {
		newFile, _ := os.Create("tmp.hash")
		fmt.Println("new hash:", new)
		newFile.WriteString(new)

		RefreshCfg()
		return false
	}
	return true
}

先加载上一次保存的配置文件hash值，与本次传入最新hash值进行比较，如不同则保存最新hash值用于下一次比较，同时调用RefreshCfg()方法，该方法是具体业务实现，这里仅给出空实现：

func RefreshCfg() {
	fmt.Println(" refresh config information.")
}

最后是main函数部分：

func main() {
	// 先记录配置文件hash值
	cfgHash := getCfgHash()
	fmt.Println("cfg hash:", cfgHash)

	file, _ := os.Create("tmp.hash")
	file.WriteString(cfgHash)
	file.Close()

	// define an interval and the ticker for this interval
	interval := time.Duration(2) * time.Second
	// create a new Ticker
	tk := time.NewTicker(interval)

	// start the ticker by constructing a loop
	for range tk.C {
		fmt.Println("time running...")

		loadStr := getCfgHash()
		if !compare(loadStr) {
			fmt.Println("config file has changed...")
		}
	}
}

首先保存当前配置文件的Hash值。然后利用Ticker每2秒比较一次比较。运行程序修改配置文件，可以立刻看到程序监控到变化并调用RefreshCfg方法。

下面给出完整代码实现：

package main

import (
	"crypto/sha256"
	"time"

	"fmt"
	"io"
	"os"
)

func main() {
	// 先记录配置文件hash值
	cfgHash := getCfgHash()
	fmt.Println("cfg hash:", cfgHash)

	file, _ := os.Create("tmp.hash")
	file.WriteString(cfgHash)
	file.Close()

	// define an interval and the ticker for this interval
	interval := time.Duration(2) * time.Second
	// create a new Ticker
	tk := time.NewTicker(interval)

	// start the ticker by constructing a loop
	for range tk.C {
		fmt.Println("time running...")

		loadStr := getCfgHash()
		if !compare(loadStr) {
			fmt.Println("config file has changed...")
		}
	}
}

func RefreshCfg() {
	fmt.Println(" refresh config information.")
}

func getCfgHash() string {
	file, err := os.Open("test.cfg")
	defer file.Close()
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	hash := sha256.New()
	if _, err := io.Copy(hash, file); err != nil {
		panic(err)
	}
	sum := fmt.Sprintf("%x", hash.Sum(nil))

	return sum
}

func compare(new string) bool {
	var oldStr = ""

	oldFile, _ := os.Open("tmp.hash")
	oldBytes, _ := io.ReadAll(oldFile)
	oldStr = string(oldBytes)
	oldFile.Close()

	if oldStr != new {
		newFile, _ := os.Create("tmp.hash")
		fmt.Println("new hash:", new)
		newFile.WriteString(new)

		RefreshCfg()
		return false
	}
	return true
}

总结

数据加密算法规范非常复杂，在大多数应用场景中需要广泛研究。但Golang提供了专门的库，实现了许多流行的加密算法。本文演示了如何使用crypto/sha256对配置文件进行监控，变化则重新加载配置文件。