session原理及实现集群session的方案原理

Posted 2020-10-17 小胖这博客

对Web服务器进行集群，Session的安全和同步是最大的问题，实现Session同步有很多种方案，常见的可能的方式有：

1、客户端Cookie加密。
    用的较少，此处不详述。

2、Session复制。

    参与集群的每个节点的Session状态都被复制到集群中的其他所有节点上，无论何时，只要Session发生改变，Session数据都要重新被复制。Tomcat、JBoss、was都提供了这样的功能，其中Tomcat采用集群节点广播复制，JBoss采用配对复制机制。
    优点：每个节点都复制一份Session，一个节点出现问题时其它节点可以接替它的工作。缺点：节点间进行Session同步会占据不少系统资源，整体性能随着集群节点数的增加而急剧下降。

3、Session共享。
    将所有节点的Session放到一起进行统一管理，每个节点在未参与集群以前都有自己独立的Session体系，参与到集群以后可以让所有节点将各自的Session信息用一套相同的机制保存到一个统一的地方进行存取，这样不管请求被分发到哪个节点都可以访问到其它节点创建的Session。

 

一、session的本质


http协议是无状态的，即你连续访问某个网页100次和访问1次对服务器来说是没有区别对待的，因为它记不住你。

那么，在一些场合，确实需要服务器记住当前用户怎么办？比如用户登录邮箱后，接下来要收邮件、写邮件，总不能每次操作都让用户输入用户名和密码吧，为了解决这个问题，session的方案就被提了出来，事实上它并不是什么新技术，而且也不能脱离http协议以及任何现有的web技术。

原理很简单，假设你访问网页时就像逛澡堂，第一次进去你是没有钥匙的，这个时候你交了钱服务台就分配一把钥匙给你，你走到哪里都要带上，因为这是你身份的唯一标识，接下来你用这把钥匙可以去打开一个专有的储物柜存储你的衣物，游完泳，你再用钥匙去打开柜子拿出衣物，最后离开游泳池时，把钥匙归还，你的这次游泳的过程就是一次session，或者叫做会话，在这个例子中，钥匙就是session的key，而储物柜可以理解为存储用户会话信息的介质。

那么在web server中如何实现session呢？想必看了上面的例子你会很容易理解，主要是解决两个问题，一个是钥匙的问题，一个是存储用户信息的问题。对于第一个问题，即什么东西可以让你每次请求都会自动带到服务器呢？如果你比较了解http协议，那么答案一目了然，就是cookie，如果你想为用户建立一次会话，可以在用户授权成功时给他一个cookie，叫做会话id，它当然是唯一的，比如PHP就会为建立会话的用户默认set一个名为phpsessid，值看起来为一个随机字符串的cookie，如果下次发现用户带了这个cookie，服务器就知道，哎呀，刚刚这位顾客来了。

剩下的是解决第二个问题，即如何存储用户的信息，服务器知道会话id为abc的用户来了，那abc想存储自己的私人信息，比如购物车信息，如何处理？这个时候可以用内存、也可以用文件，也可以用数据库了，但有个要求是，数据需要用用户的会话id即可取到，比如php就默认会把会话id为abc的用户会话数据存储到/tmp/phpsess_abc的文件里面，每次读取都要反序列化程序可以理解的数据，写的时候又需要序列化为持久的数据格式。

较好理解的描述：
session被用于表示一个持续的连接状态，在网站访问中一般指代客户端浏览器的进程从开启到结束的过程。session其实就是网站分析的访问（visits）度量，表示一个访问的过程。
session的常见实现形式是会话cookie（session cookie），即未设置过期时间的cookie，这个cookie的默认生命周期为浏览器会话期间，只要关闭浏览器窗口，cookie就消失了。实现机制是当用户发起一个请求的时候，服务器会检查该请求中是否包含sessionid，如果未包含，则系统会创造一个名为JSESSIONID的输出 cookie返回给浏览器(只放入内存，并不存在硬盘中)，并将其以HashTable的形式写到服务器的内存里面；当已经包含sessionid是，服务端会检查找到与该session相匹配的信息，如果存在则直接使用该sessionid，若不存在则重新生成新的 session。这里需要注意的是session始终是有服务端创建的，并非浏览器自己生成的。　但是浏览器的cookie被禁止后session就需要用get方法的URL重写的机制或使用POST方法提交隐藏表单的形式来实现。
　　
二、如何实现session的共享？


首先我们应该明白，为什么要实现共享，如果你的网站是存放在一个机器上，那么是不存在这个问题的，因为会话数据就在这台机器，但是如果你使用了负载均衡把请求分发到不同的机器呢？这个时候会话id在客户端是没有问题的，但是如果用户的两次请求到了两台不同的机器，而它的session数据可能存在其中一台机器，这个时候就会出现取不到session数据的情况，于是session的共享就成了一个问题。

1.各种web框架早已考虑到这个问题，比如asp.NET，是支持通过配置文件修改session的存储介质为sql server的，所有机器的会话数据都从同一个数据库读，就不会存在不一致的问题；

2.以cookie加密的方式保存在客户端.优点是减轻服务器端的压力，缺点是受到cookie的大小限制，可能占用一定带宽，因为每次请求会在头部附带一定大小的cookie信息,另外这种方式在用户禁止使用cookie的情况下无效.

3.服务器间同步。定时同步各个服务器的session信息，此方法可能有一定延时，用户体验也不是很好。

4.php支持把会话数据存储到某台memcache服务器，你也可以手工把session文件存放的目录改为nfs网络文件系统，从而实现文件的跨机器共享。
还有一个简单的办法可以用于会话信息不会频繁变更的情况，在机器a设置用户会话的时候，把会话数据post到机器b的一个cgi，机器b的cgi把会话数据存下来，这样机器a和b都会有同一份session数据的拷贝

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