HttpSession框架

1.问题

众所周知，标准的Servlet API中，有一个HttpSession的接口。本来HTTP协议是无状态的，通过session机制，就能把无状态的变成有状态的。有了session的支持，WEB应该就能够跟踪一个用户的操作状态。在一个WEB应用中，你可以这样使用session：

// 取得session对象

HttpSession session = request.getSession();

 

// 在session中保存用户状态

session.setAttribute(“loginId”, “myName”);

 

// 在另一个请求中，取出session的状态

String myName = (String) session.getAttribute(“loginId”);

如何保存session中的状态？一般的做法，是将session对象保存在内存里，然后用一Session ID来索引。同一时间，会有很多session被保存在服务器的内存里，但每个session的ID都是不一样的。对于Java Servlet，常见的做法是把这个Session ID保存在cookie里。这样一来，凡是cookie值相同的所有的请求，就被看作是在同一个session中的请求。由于内存是有限的，较先进的服务器会把session对象交换到文件中，以确保内存中的session数保持在一个合理的范围内。

为了提高系统扩展性和可用性，我们会使用集群技术 —— 就是一组独立的机器共同运行同一个应用。对用户来讲，集群相当于一台服务器。而实际上，同一用户的两次请求可能被分配到两台不同的服务器上来处理。这样一来，怎样保证两次请求中存取的session值一致呢？

多数的服务器会使用session复制的方法：当session的值被改变时，将它复制到其它机器上。这个方案又有两种具体的实现，一种是广播的方式。这种方式下，任何一台服务器都保存着所有服务器所接受到的session对象。服务器之间随时保持着同步，因而所有服务器都是等同的。可想而知，当访问量增大的时候，这种方式花费在广播session上的带宽有多大，而且随着机器增加，网络负担成指数级上升，不具备高度可扩展性。另一种是TCP-ring的方式，也就是把集群中所有的服务器看成一个环，A->B->C->D->A，首尾相接。把A的session复制到B，B的session复制到C，……，以此类推，最后一台服务器的session复制到A。这样，万一A宕机，还有B可以顶上来，用户的session数据不会轻易丢失。但这种方案也有缺点：一是配置复杂；二是每增添/减少一台机器时，ring都需要重新调整，这将成为性能瓶颈；三是要求前端的Load Balancer具有相当强的智能，才能将用户请求分发到正确的机器上。

另一种保存session的思路是，将session保存在单一的数据源中。这个数据源可被集群中所有的机器所共享。这样一来，复制就不是问题了。然而性能成了问题。每个用户请求，都需要访问后端的数据源（很可能是数据库）来存取用户的数据。这种思路的第二个问题是：缺少应用服务厂商的支持 —— 很少有应用服务器支持这种方案，更不用说数据源有很多种（MySQL、Oracle、Hsqldb等各种数据库、专用的session server等）了。第三个问题是：数据源成了系统的瓶颈，一但这个数据源崩溃，所有的应用都不可能正常运行了。

综上所述，session看起来很简单，实际上是一个大问题！犹其是对一个访问量极高的大型网站而言。

2.解决方案

2.1.将session数据保存在客户端

前面所说的通过复制，或者通过单一数据源，都可以解决集群中分布式session的问题，然而存在前面所说的很多问题。另一种思路，是把session保存在客户端。这样一来，服务器就变成无状态了，就能够做到线性可扩展和极高的可用性。怎么保存呢？目前唯一的方法，恐怕就是cookie了。

Cookie方案也不是完美的，有以下限制：

1.         Cookie数量和长度的限制。每个domain最多只能有20条cookie，每个cookie长度不能超过4KB，否则会被截掉。

2.         安全性问题。如果cookie被人拦截了，那人就可以取得所有的session信息。即使加密也与事无补，因为拦截者并不需要知道cookie的意义，他只要原样转发cookie就可以达到目的了。

3.         有些状态不可能保存在客户端。例如，为了防止重复提交表单，我们需要在服务器端保存一个计数器。如果我们把这个计数器保存在客户端，那么它起不到任何作用。

虽然有上述缺点，但是对于其优点（极高的扩展性和可用性）来说，就显得微不足道。然而我们仍然要设法回避上述的缺点，方法是：

1.         通过良好的编程，控制保存在cookie中的session对象的大小。

2.         通过加密和安全传输技术（SSL），减少cookie被破解的可能性。

3.         只在cookie中存放不敏感数据，即使被盗也不会有重大损失。

4.         控制cookie的生命期，使之不会永远有效。偷盗者很可能拿到一个过期的cookie。

2.2.将session保存在专用的服务器上

前面提到，由于cookie机制本身的限制，我们不可能将所有的数据都放在cookie中，势必要有服务器端的方案来辅助。相比复制的方法，单一的数据源更简单更可靠。我们可以使用数据库来保存这部分session。然而我倾向于使用更廉价、更轻量的存储。事实证明，BerkeleyDB是一种很好的选择。

由于我们只把少量关键的信息保存在服务端，因而这个数据源的压力不会非常大。事实证明，BerkeleyDB在保持良好的可用性的前提下，具有相当高的系统容量，可以高效处理大量的数据请求。

2.3.创建通用的session框架

不是Java Servlet API的session机制不够灵活，而是多数应用服务器并没有留出足够的余地，来让你自定义session的存储方案。根据上面的讨论，任何一种session方案都有其优缺点。最好的方法是把它们结合起来。例如：结合cookie-based session和berkeleyDB-based session，就可以解决我们的绝大部分问题。

纵使某个应用服务器提供了对外扩展的接口，可以自定义session的方案，我们也不大可能使用它。为什么呢？因为我们希望保留选择应用服务器软件的自由。

因此，最好的方案，不是在应用服务器上增加什么新功能，而是在WEB应用框架上做手术。一但我们在WEB应用框架中实现了这种灵活的session框架，那么我们的应用可以跑在任何标准的JavaEE应用服务器上。

除此之外，一个好的session框架还应该做到对应用程序透明。具体表现在：

1.         使用标准的HttpSession接口，而不是增加新的API。这样任何WEB应用，都可以轻易在两种不同的session机制之间切换。

2.         应用程序不需要知道session中的对象是被保存到了cookie中还是别的什么地方。

3.         Session框架可以把同一个session中的不同的对象分别保存到不同的地方去，应用程序同样不需要关心这些。例如，把一般信息放到cookie中，关键信息放到berkeleyDB中。甚至同是cookie，也有持久和临时之分，有生命期长短之分。

评论

1 楼 zhaoxuqi 2010-11-10  

实力相当高，学习，嘿嘿