session多服务器共享的方案梳理

session的存储了解以前是怎么做的,搞清楚了来龙去脉,才会明白进行共享背后的思想和出发点。我喜欢按照这样的方式来问(或者去搞清楚):为什么要session要进行共享,不共享会什么问题呢?

 

 php中session的原理,以前做了一下总结,可以参考:http://www.cnblogs.com/wangtao_20/archive/2011/02/16/1955659.html

 

以前业界使用session的做法:

 

默认情况下,php的session文件是保存在磁盘文件中。在php.ini配置文件中的配置项如下:

 

session.save_handler = files

 

session.save_path = "N;/path"

 

第一个配置项是指定使用files(文件形式)存储session数据。

 

第二个参数指定保存的路径。N表示生成多少级目录(不放到一个目录下,分散到多个磁盘目录中去)

 

我的配置项是:session.save_path = "F:/wamp/tmp"。那么就会去这个目录下面看到很多session数据的文件。

 

当我们使用php的内置函数session_start()的时候,就是去上面指定的磁盘目录把session数据载入,实际上就是拿类似

sess_74dd7807n2mfml49a1i12hkc45的文件。

 

 

74dd7807n2mfml49a1i12hkc45就是大家经常说的什么session的id号。

 

php.ini中还有一个关键配置项,如下:

 

session.name = PHPSESSID

 

 

PHPSESSID就是cookie的名称,其实上面一串"74dd7807n2mfml49a1i12hkc45"会保存在一个名为PHPSESSID的cookie中。

 

根据http的请求机制,当浏览器请求的时候,头部信息会把浏览器中的cookie一起发给服务器。PHPSESSID这个cookie也

是在其中发给了服务器,php引擎通过读取PHPSESSID的值来确定要载入哪个session文件。

比如值为74dd7807n2mfml49a1i12hkc45,载入的就是"sess_74dd7807n2mfml49a1i12hkc45"。

 

注:当你调用php的函数session_start(),才表明你需要使用session文件了。不然平白无故就去载入文件,浪费性能。

 

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根据如上原理。session的数据默认是保存在磁盘文件中。假设这种情况:多台php服务器进行负载均衡的时候,比如有三台php服务器,为了实现负载均衡,那么三台服务器上面的php代码都是一样(拷贝一份)。

 

 

 

上面的图是nginx+fpm部署图。可以看到多台php服务器进行负载均衡。

 

 

生成session数据文件都是在本地了(a,b,c各自的服务器磁盘上)。负载均衡的目的本来就是要为了平均分配请求,所以没有固定第一次访问和第二次访问是同一台服务器,实际上无法确定的。第一秒访问可能是a服务器,第二秒访问的可能是c服务器。

所以同一个登录会员,实际上就会出现:第一秒访问第一台php服务器,第二秒访问的是第二台服务器。登录的信息一般是保存在session中的。这样子登录保存的session数据就需要进行共享了。不然的话会出现,访问第一台服务器生成了一个session数据。第二秒负载请求到第三台服务器,结果获取不到刚才生成的session数据。

 

我的理解是:只有涉及到多台多台后端服务器(php,java等处理服务器)的时候,才涉及到session读取不到的问题。

在php环境中,只有多台php服务器(php服务器而非web服务器,session文件是php引擎生成的)的情况下,才会涉及到

session共享的问题。单台php服务器,存储都在一台主机上。不涉及到共享问题。因为session直接存储在这台服务器磁盘上是能够被本机读取到的。

 

如果是:一台php服务器,多台mysql服务器。这种也是负载均衡,这种负载均衡不涉及到共享问题。因为怎么session数据怎么操作都是保存在一台服务器上。

 

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ps:实际上,session在php,.net,java等只要是后端语言都会用到。session的存储机制,各种语言都大体差不多。我觉得这跟cookie在各个语言中都会用到差不多。.net,java我没去了解过。但是存储原理是差不多的。区别就是,php,java,.net调用的函数,读和取session数据的方式不同。默认都是存储在本地文件中的(不然怎么会涉及到session共享问题呢,存储在数据库本身就可以实现共享的)。

 

 

 

所以,无论是.net还是java都会涉及到session数据共享的问题。

其实我的理解是,session的原理都是一样的。讨论session共享方案设计,是可以抛开具体的语言去讨论session共享方案设计。

 

 

目前业界解决session共享的几种思路,我总结如下:

 

第一种办法:把原来存储在服务器磁盘上的session数据存储到客户端的cookie中去。

这样子,就不需要涉及到数据共享了。a客户端请求的时候,原来生成在服务器的数据生成到浏览器的cookie中,根据cookie中的数据识别用户。php由原来的”从本地(也就是服务器)磁盘上读取session数据”转变为”浏览器的cookie中读取数据”,

这样子,在多台php服务器负载均衡的情况下,即便第一秒请求是a服务器,第二秒请求是b服务器,都不需要管哪台服务器了。反正都是读取客户端上的cookie数据。

一般是把session数据按照自己定义的加密规则,加密后后存在cookie中。

数据保存在cookie中这种做法有好处,也有坏处。

好处是服务器的压力减小了,因为session数据不存在服务器磁盘上。根本就不会出现session读取不到的问题。

带来的弊端是:

网络请求占用很多。每次请求时,客户端都要通过cookie发送session数据给服务器。

另外,浏览器对cookie的大小存在限制。每个浏览器限制是不同的。

Firefox和Safari允许cookie多达4097个字节,包括名(name)、值(value)和等号。

  Opera允许cookie多达4096个字节,包括:名(name)、值(value)和等号。

  Internet Explorer允许cookie多达4095个字节,包括:名(name)、值(value)和等号。

 

所以第一种方案不适合高访问量的情况下,因为高访问量的情况下,每次请求浏览器都要发送session数据给服务器。一般一个cookie大小2k的样子。

要占用很多带宽了(服务器购买带宽是一个很大费用),成本增高。归纳为带宽性能,速度问题。

存储到cookie中去,第二方面是安全问题:把session数据放到客户端,一般session中存的都是重要性数据(帐号、昵称、用户id等),会存在安全问题。

了解到,淘宝以前用过这种方式,把session数据存储到cookie中,根据cookie来识别用户。

 

第二种思路:用一种算法(简单理解为规则),什么机制下session是保存在哪台服务器下,那么读取的时候就按照这种规则去读取,就能定位到原来的服务器。叫做分发请求,分发到特定的服务器上去,我理解其原理是存session和读session数据保证都在一台服务器操作,就不会需要涉及到共享,具体实现方式是通过约定一种分发机制来实现。

也叫做sticky模式(粘性会话模式),同一个用户的访问请求都被派送到同一个服务器上。

假设是同一个用户user1,每次访问都路由到同一台服务器上,这样即便是在负载均衡的情况下,也能保证每次访问都能读取到session,不需要做session数据共享了。

关键多台server的原因是为负载均衡而做的,那么就得把原来负载均衡的规则假设是—a,现在改为按照session来均衡分发请求的规则—b

 

如果这台机子挂掉了,那么后续的请求按照session的规则还是会分发到这台服务器上去,但是现在不可用了。

本来负载均衡有一个目的就是:当其中一台机子不可用的时候,会自动分发到可用的机子上去(自动判断现在要请求的机子是否可用)

 

因为某种规则的session都是保存在一台服务器上,比如用户编号是1-200涉及到的session数据保存到a服务器上去。所以只要一台出问题,1-200的用户就无法实现登录了。后面就不可用了(可能想到1-200用户的session服务器用多台进行复制,这感觉很蹩脚,仍然需要用到复制的话,还不如用其他简便的方法)

 

第三种思路:做一个中间层,专门来存储所有访问涉及到的session。也就是所有的session都存储在这里。

服务器端统一从这里读取session数据。

 

具体实现方式很多种。我的理解是,这里只是一种思想层面上的。我不知道淘宝的tbsession框架的具体实现。但是大致思想差不多,

由这个session框架来维护所有网站的session数据。我根据自己的理解,猜测淘宝的结构画图大致如下:

 

使用这种中间层的思想来实现共享,具体的技术方案,我归纳为以下几种:

 

1、 通过NFS文件共享的方式,多台php服务器共享保存session文件的磁盘。

通过nfs的方式,各个php服务器操作session数据的时候,是读取本地磁盘目录,但实际上是一个共享网络文件。各个php服务器实际上操作的都是同一个目录的文件。

 

具体的操作细节。到时候还需要详细写一下。我根据理解,画了下面的图:

 

 

 

 2保存在数据库中,这种方式的扩展性很强,可以随意增加WEB而不受影响。放在数据库里面安全方面好。

 

其实我理解本质是:自己写程序(php,java都可以实现,反正是保存在数据库中)模拟实现session的机制。

 

具体为,把以前存储在文件中的session数据存储到数据库中去,那么这样做,其实就不用到php内置的session机制了(像session_start()之类的函数都不需要去用了)。

写程序要模拟的是,从数据库拿session数据,约定什么情况下数据过期了然后自动清理,这里是指删除数据库中的行。保存在文件中的时候,php有垃圾回收机制会去自动清理过期的session文件。

====================================弊端

 

放在数据库里面,访问量小没有问题。大流量网站这么做,只会拖慢速度。因为得查询数据库,造成数据库压力大。

高并发访问的情况下,会出现很大的性能问题。

有些做法跟这种思想是类似的:比如ecshop、phpcms是把session数据都存储在数据库中去。服务端就是从数据库中拿session的数据。

放到数据库存储后,就可以实现:多台web服务器统一操作数据库,因为数据都在数据库,web服务器都能从数据库进行读取,那么session数据就能实现共享。

存储在数据库的做法,在线人数决定了其瓶颈,主要问题是影响性能。在线人数,因为登录的session数据存储在数据库中,只要是登录的用户就会涉及到频繁操作数据库。

我觉得小网站,同时1-2万个人在线情况下。应该没什么问题。

看网上丢出一个问题:对于大访问量的网站,数据库存储session方法可行性有待商榷。

 

我搜寻了一些资料,理解如下:

访问量大的话,一个用户访问了n多个页面,哪怕是刷新页面,都需要去数据库取session数据。数据库的承受压力,确实很恐怖。pv是多少,就要请求多少次数据库服务器。

 

访问每个页面都会去数据库查询是否登录,或者添加数据进数据库的sessions表

 

保存在文件中的时候,则交给了操作系统去控制。一个用户怎么刷新页面,查看其他页面,都只需要读取单个session文件(sess_74dd7807n2mfml49a1i12hkc45)。

我觉得,ecshop,discuz之类的系统之所以把session存储在数据库中去,跟网站的应用级别有关。他们设计的系统本身就是给中小站长用的,这些中小站长一般由于规模小,经济成本考虑,使用的是虚拟主机之类的。不具备对服务器的完全控制权限,比如还要安个memcache之类的,修改php.ini之类的都需要自己拥有独立服务器才能操控的(vps也算,只是虚拟出来的硬件而已)。

其实真正要做到网站大了,系统承受不住了。也会自己有独立的技术人员可以进行二次开发。

 

discuz这些做通用的软件要考虑思路有个特点:得考虑大部分用户的服务器环境。比如经常看到源代码里面要做php版本判断的代码,判断是5.0之前的要如何处理,以求尽量适应大部分环境。而我们公司自己运营的内部系统,环境我们完全可控。做这些确实是多余的工作量。

另外一个点是,这些通用软件不会为了高级用户的特殊需求,做一些改变,结果另外一部分用户就无法使用了。没法两全。所以我的理解是,他们一般不会随便去响应站长的需求,比如你明明是一个很大用户的站点,你用了我的系统,还要说数据量大了承受不住,表容易损坏。你都达到某种级别的应用了,还不自己进行开发。来这里抱怨。找我按照你们方式定制,愿意给钱就好。

 

从这里我看到,不是说这些软件技术含量就多好,是多么成熟的解决方案。他们针对的用户群不同。

由于http是短连接,每次过程是:建立连接(握手)》》数据通信》》通信结束后结束连接。如果频繁的这样子连接后再断开,性能会非常差。

session存储在数据库中,有多少pv,就要多少次这样的数据库连接操作(得去数据库拿session才能知道有没有登录,登录是否过时)。

 

3可以将session数据保存在memcached,redis之类内存数据库中,memcached是基于内存存储数据的,性能很高,用户并发量很大的时候尤其合适。

主要是利用内存的数据读取速度是很快的,与磁盘读取的速度不是一个数量级的。

使用内存存储:方便统计在线人数,内存的速度比磁盘访问快、内存数据库系统能够控制内存中的过期数据自动失效(刚好符合session过期需要)。

 

存储在redis比较理想的选择,存储在数据库中方便存储统计在线人数,那么存储在redis中也实现了这个要求。

也可以存储在memcache中。但redis支持的数据类型多。所以用它好点。

 

关于使用技术工具复制session数据同步到多台服务器的方案权衡:

这种方案是,使用一些文件同步工具(linux下的rsync),当a服务器中的session数据有更改的时候,就会把这些更改也同步到b,c服务器上去。通过复制的方式,最终a,b,c各个服务器上都拷贝了一份session数据。

这种方式的弊端是,速度慢。复制数据会出现延迟。比如第一秒访问是a服务器,修改了session数据,负载均衡,可能下一秒访问是b服务器,session数据如果没有被复制到b服务器,则是读取不到session数据的,出现时间上的延迟。这种复制数据要消耗很多网络带宽的。在实际中业界用得比较少。机器的数量越多,复制数据的性能损耗越大。不具备高度扩展性。

复制session的方式,无论是网络带宽成本还是硬件开销上都很大的。

 

 =================================结束

我写这篇总结文章的目的,只是为了梳理知识,完善自己的知识库。不一定正确。其中有些方式我确实没试过,也没有100%搞清楚细节。所以不一定完全正确。

有不当之处,期待后续完善,欢迎指正。

posted @ 2013-10-29 22:33  王滔  阅读(...)  评论(...编辑  收藏