nodejs 实践:express 最佳实践(四) express-session 解析

nodejs 实践:express 最佳实践(四) express-session 解析

nodejs 发展很快,从 npm 上面的包托管数量就可以看出来。不过从另一方面来看,也是反映了 nodejs 的基础不稳固,需要开发者创造大量的轮子来解决现实的问题。

知其然,并知其所以然这是程序员的天性。所以把常用的模块拿出来看看,看看高手怎么写的,学习其想法,让自己的技术能更近一步。

引言

最近 ‘双十一‘ 快到了,领导安排我们给网站做性能优化。其中最要的方向是保证网站的稳定性。我主要是负责用户登录入口这一块的工作。

优化的目标是:在高峰下,如果系统服务器端 session 的存储(memcached)出现了问题,用户还能正常登录和使用我们的网站。

并已经给出了技术思路:对 session, 进行服务器端 session(memcached) 和 浏览器端 session(cookie) 双备份,一但连接发现服务器端 session 出现了问题,就启用浏览器端 session, 实现自动降级处理。

借此机会,正好比较深入的了解了一下 session 等相关知识实现。

session

session 是什么

注意这里说的都是网站相关技术环境下。

session 是一种标识对话的技术说法。通过 session ,我们能快速识别用户的信息,针对用户提供不一样的信息。

session 的技术实现上:会对一次对话产生一个唯一的标识进行标识。

session 生命周期

session 标识产生的时机和清除时机:

  1. 用户已经登录:这个唯一标识会在用户登录时产生,用户点击退出时或者关闭浏览器时清除。
  2. 用户未登录: 这个唯一标识会用用户进入网站时产生,用户关闭所有网站相关页面时清除。

session 生命周期: 在生成和清除之间,在网站内的页面任意跳转,session 标识不会发生变化。

从 session 开始到清除,我们叫一次会话,也就是生成 session。

session 特点

每次对话, session 的 id 是不一样的。

session id 需要每次请求都由客户端带过来,用来标识本次会话。这样就要求客户端有能用保存的 sesssionId。

session 技术方案

当前业界通用的方案是:cookie 。当然还有无 cookie 的方案,对每个链接都加上 sessionId 参数。

session 使用流程

  1. 用户登录后,将 sessionId 存到 cookie 中。
  2. 用户在请求的网站别的服务时,由浏览器请求带上 cookie,发送到服务器。
  3. 服务器拿到 sessionId 后,通过该 Id 找到保存到在服务器的用户信息。
  4. 然后再跟据用户信息,进行相应的处理。

从流程有几个点要关注:

  1. 什么时候根据 sessionId 去拿 session
  2. 确保 session 可用性

下面就结合 express-session 来讲讲具体 session 的实现。

express-session 的分析

主要关注问题:

  1. 怎样产生 session
  2. 怎样去拿到 session
  3. 怎样去保存 session
  4. 怎样去清除 session

express-session 位置

这一一张更详细的 session 流程图,同时也说明了 express-session 的基本的工作模块。

express-session 有四个部分:

  1. request, response 与 session 的交互的部分
  2. session 数据结构
  3. session 中数据存储的接口 store
  4. store 默认实现 memory(cookie 实现已被废)

这张是 express-session 的流程图,从图中可以看到, express-session 的工作流程。

具体的情况只能去看代码了。

因为我们的网站是 session store 是基于 memcached 的。所以我把 connect-memcached 和 memcached 都看了一遍。

connect-memcached 是基于 memcached 实现 session store 接口。

memcached 是基于连接池的应用,下面是我画的结构图:

问题解决方案

上面把 session 和 express-session + connect-memcached 都仔细看过了。

回到前面引言中的方案,我们需要解决以下的问题:

  1. 基于 memcached 的 session 怎么把数据同步到基于 cookie 的 session 中。
  2. 怎么把 cookie 的 session 数据恢复到 session 中。
  3. 怎样判断 memcached 已经失去连接。

解决1,2两个问题,可以让用户在一次对话中,在 mecached 和 cookie 中切换,数据还一直存在,不会丢掉。

第3个问题,就是在 memcached 断开时,程序能知道 memcached 已断,然后数据从 cookie 中拿。

库选择

已经有 express-session 的方案,要有一个在客户端找一个基于 cookie 的 session 方案:cookie-sessionclient-session 这两个都可以。我选了第二个,主要是加密第二个更好。

方案

我前前后后,考虑了多个方案,方案如下:

首先方案一:主要思路是通过一个基础的监控程序去按时间定时(比如5分钟)去ping memcached 服务器,去判断是否可用,然后把结果写入到 zookeeper 中,通过 zookeeper 的变量去控制数据从 memcached 的session 中读取,还是从 cookie session 中读数据。

方案二:在两个 session 之上,再建一个 session,就是对从哪里读数据通过这个 session 来实现,也就是代理模式。

方案三:在 store 层上做一层 common-store , 然后由他负责从哪个store 中读取数据,就是 store 的代理。

方案四:不做中间层,直接使用进行处理,只用 express-session 进行处理数据。

这四个方案都在选择,区别只是实现上的难度:

  1. memcached 的不可连接是否可以在框架层感知道
  2. 业务代码尽量不用调整
  3. session 同步方案是否有效

其中第一个问题最重要,如果框架层不可感知,那就要有一个外部程序进行处理,或者写一个中间件去主动连接一下,看看是否可连接。

再一次阅读 express-session 重点查看 session 中 store 连接这块。发现如果 memcached 不可连接,req.session 是 undefined 的。

这样,就可以通过判断 req.session 是否是直来判断是否可连接。

第二个问题:因为业务代码中使用都是 req.session 的形式, 从 cookie 中恢复数据的时候,就要成初始化成 express-session 的接口。

这个问题也通过阅读代码解决:

  req.sessionID = uuid.v4();
  req.session = new expresssession.Session(req, data);
  req.session.cookie = new memcachedSession.Cookie({
    domain: config.cookieDomain,
    httpOnly: false
  });

通过以上的代码就可以从数据中恢复 session。

第三个问题: 要保证 session 一致,就让数据指向同一个对象

req.session2.sessionBack = req.session;

因此方案1,方案2, 方案3 都扔掉,直接方案4。

完整的代码如下:

const config = global.config;
const session = require('express-session');

/**
 * 该中间件主要把 express-session 和 client-session 集中起来处理,如果 memcached 出错了,使用 cookie session
 * @param backSession cookeSession 的键名
 * @returns {function(*=, *=, *)}
 */
module.exports = (backSession) => {
    return (req, res, next) => {
        let notUseMemcached = _.get(req.app.locals.pc, 'session.removeMemcached', false);

        if (req.session && !notUseMemcached) {  // memcached 可用
            req.memcachedSessionError = false;
        } else {  // memcached 不可用
            // 重建 session
            res.emit('sessionError');
            req.memcachedSessionError = true;
            req.session = new session.Session(req);
            req.session.cookie = new session.Cookie({
                domain: config.cookieDomain,
                httpOnly: false
            });

            req.session = Object.assign(req.session, req[backSession].sessionBack);
        }

        Object.defineProperty(req.session, 'reset', {
            configurable: true,
            enumerable: false,
            value: function() {
                req.session.destory();
                req[backSession].reset();
            },
            writable: false
        });

        // 备份数据
        req[backSession].sessionBack = req.session;

        next();
    };
};

这里就不贴 express-session 和 client-session 初始化代码,需要注意的是:这个中间件要放到初始化的后面。

 app.use(memcachedSession({
    // ... options
    }));

    app.use(cookieSession({
    // ... options
    }));

    app.use(yohoSession({
        backSession: 'session2'
    }));

总结

网站稳定性一直是一个重要的话题。这次通过 session 的改造,让我复习了很多的知识,学无止尽。

posted @ 2017-08-10 17:59 htoooth 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏