session多服务器共享的方案梳理

源自：http://www.cnblogs.com/wangtao_20/archive/2013/10/29/3395518.html

ession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。

 

===========================================

 

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。

 

==================================

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。