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PHP5 Session 浅析II

我们在<<PHP5 Session 浅析I>>中探讨了session存储，session同步数据以及session数据编码 。我们将在这里继续探讨一下session id传递与session回收。

Session ID传递

session终究是因为管理用户状态信息才存在的。我们曾探讨过session id的意义：每个来访问用户都会被分配一个唯一的session id，用于区分其它用户的session数据。换句话说,session id是用户表明身份的一种标识，就像入场券一样。用户一旦从被分配了session id之后的每次访问(http请求)都会携带这个session id给服务端，用于加载该用户的session数据。那么，通过什么方式传给服务端？这是我们这节探讨的内容。

用户端与服务端的web通信协议是http。而PHP通过http取得用户数据惯用的三种方法分别是:POST方法、GET方法还有Cookie。 而PHP默认传递方法正是Cookie,也是最佳方法。只有在客户端不支持Cookie的时候(浏览器禁用了Cookie功能)才会通过GET方法来传递 session_id，即通过在URL的query_string部分传递session id。

确定了传递方法，我们还有必要清楚一下session id的传递过程。用户通过浏览器访问网页，将URL输入地址栏回车，浏览器发出请求，在调用sockect send之前浏览器引擎会搜索有效的Cookies记录封装在http请求头的Cookie字段,一同发送出去。服务端器接收到请求后，交给PHP处理。 这时,session初始化函数如果在$_COOKIE中没有找到以session_name()作为键值存储的生素(值为session id)，则会以为用户是第一次访问web。作为第一次访问的用户，session初始化函数总会随机生成一个session_id并且通过 setcookie()函数调用将新生成的session_id以”sesseson_name = session_id”的格式填入http响应头Set-Cookie字段，发送给客户端（这样接下来的请求，http请求头Cookie字段都会携带该 Cookie记录给web服务器）。如果初始化函数发现用户端Cookies中已定义了存在$_COOKIE[‘sess_name’]，则会加载 与$_COOKIE[‘sess_name’]相对应的session文件($_COOKIE[‘sess_name’]就是session ID)。如果用户Cookie记录过期，则会被浏览器删除。之后的下一次请求，服务器会以为用户又是第一次访问,如此循环。

让我们通过测与来验证以上的陈述

<?php
//@file p1.php
session_start();
?>

通过截取到的http数据包如下
#
T 192.168.0.98:2290 -< 192.168.0.8:8080 [AP]
GET /a.php HTTP/1.1..Host: 192.168.0.8:8080..Connection: keep-alive..User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1
; en-US) AppleWebKit/533.2 (KHTML, like Gecko) Chrome/5.0.342.3 Safari/533.2..Accept: application/xml,application/xhtml+
xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5..Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch..Accept-Language: zh-CN,zh;
q=0.8..Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3….
##
T 192.168.0.8:8080 -< 192.168.0.98:2290 [AP]
HTTP/1.1 200 OK..Date: Mon, 12 Apr 2010 08:25:11 GMT..Server: Apache/2.2.3 (CentOS)..X-Powered-By: PHP/5.1.6..Set-Cookie
: PHPSESSID=bk7655dqrm5m884c9nitfi7j00; path=/..Expires: Thu, 19 Nov 1981 08:52:00 GMT..Cache-Control: no-store, no-cach
e, must-revalidate, post-check=0, pre-check=0..Pragma: no-cache..Content-Length: 0..Connection: close..Content-Type: tex
t/html; charset=UTF-8….
##

第一次访问/a.php的时候,请求包里面没有设置任何Cookie，所以这里的Cookie字段为空。当然服务器php也就得不到 的$_COOKIE[‘PHPSESSID’](即session id为空)。如此，服务器会以为用户是第一次访问web。所以session初始化的时候，会给用户分配一个唯一的session_id并且以 Cookie的方法传回给了用户端。

我们再来观察第二次请求与响应,会有哪些变化:
#
T 192.168.0.98:2314 -< 192.168.0.8:8080 [AP]
GET /a.php HTTP/1.1..Host: 192.168.0.8:8080..Connection: keep-alive..User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1
; en-US) AppleWebKit/533.2 (KHTML, like Gecko) Chrome/5.0.342.3 Safari/533.2..Cache-Control: max-age=0..Accept: applicat
ion/xml,application/xhtml+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5..Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch..
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8..Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3..Cookie: PHPSESSID=bk7655dqrm5m884c9nitfi7j00 ..
..
##
T 192.168.0.8:8080 -< 192.168.0.98:2314 [AP]
HTTP/1.1 200 OK..Date: Mon, 12 Apr 2010 08:32:13 GMT..Server: Apache/2.2.3 (CentOS)..X-Powered-By: PHP/5.1.6..Expires: T
hu, 19 Nov 1981 08:52:00 GMT..Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, post-check=0, pre-check=0..Pragma: no-
cache..Content-Length: 0..Connection: close..Content-Type: text/html; charset=UTF-8….

##
首先，我们观察http请求，加红色部分是第一次http请求头没有出现的内容。我们可以看到，该Cookie正是第一次访问,服务端通过Set- Cookie要求浏览器设置的Cookie。它们是一样的,即session_id为bk7655dqrm5m884c9nitfi7j00。然后，我们 再观察这次的http响应，明显没有再要求用户端设置键为session_name()的Cookie了。

我们再来测试伪造一个session_id发送给服务,观察服务端响应。我们写一个测试脚本，如下:

<?php
$host = '192.168.0.8';
$port = 8080;
$path = '/p1.php';
$sid = "PHPSESSID=dk7655dqrm5m884c9nitfi7j00";
 
$fp = fsockopen($host, $port, $error_no, $error_desc, 30);
if ($fp) {
  fputs($fp, "GET {$path} HTTTP/1.1\r\n");
  fputs($fp, "Host: {$host}\r\n");
  fputs($fp, "Cookie: {$sid}\r\n");
  fputs($fp, "Connection: close\r\n\r\n");
  while (!feof($fp)) {
    $d .= fgets($fp, 4096);
  }
  fclose();
  echo $d;
 }
?>

 

抓到的http请求、响应数据包如下:
#
T 192.168.0.98:2400 -< 192.168.0.8:8080 [AP]
GET /p1.php HTTTP/1.1..
Host: 192.168.0.8..Cookie: PHPSESSID=dk7655dqrm5m884c9nitfi7j00.. Connection: close….
##
T 192.168.0.8:8080 -< 192.168.0.98:2400 [AP]
HTTP/1.1 200 OK..Date: Mon, 12 Apr 2010 09:03:09 GMT..Server: Apache/2.2.3 (CentOS)..X-Powered-By: PHP/5.1.6..Expires: T
hu, 19 Nov 1981 08:52:00 GMT..Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, post-check=0, pre-check=0..Pragma: no-
cache..Content-Length: 11..Connection: close..Content-Type: text/html; charset=UTF-8….hello world
##
上面的session_id是用户端伪造的一个值,它并不实际存在。收到这样的请求，服务端并没有检查，而是以这个session_id创建了相应的 session文件。并且，从httpd响应头部信息来看，并没给用户端分配session id(没有Set-Cookie)。由此,我们可以推断:只要http请求头部包含了以session_name()作为键值的Cookie,那么服务端 就不认为用户是第一次访问web,亦不会给客户端分配session_id。否则，分配新的session_id,并通过Set-Cookie要求浏览器 创建该Cookie.
我们再来观察一下，通过session_regenerate_id()函数给用户分配一个新的session_id的情况

<?php
//@file: p2.php
session_start();
session_regenerate_id();
?>

 

抓取到的http数据包如下
####
T 192.168.0.98:2763 -< 192.168.0.8:8080 [AP]
GET /p2.php HTTP/1.1..Host: 192.168.0.8:8080..Connection: keep-alive..User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.
1; en-US) AppleWebKit/533.2 (KHTML, like Gecko) Chrome/5.0.342.3 Safari/533.2..Cache-Control: max-age=0..Accept: applica
tion/xml,application/xhtml+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5..Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch.
.Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8..Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3..Cookie: PHPSESSID=bk7655dqrm5m884c9nitfi7j00 .
… ##
T 192.168.0.8:8080 -< 192.168.0.98:2763 [AP]
HTTP/1.1 200 OK..Date: Mon, 12 Apr 2010 11:39:10 GMT..Server: Apache/2.2.3 (CentOS)..X-Powered-By: PHP/5.1.6..Expires: T
hu, 19 Nov 1981 08:52:00 GMT..Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, post-check=0, pre-check=0..Pragma: no-
cache..Set-Cookie: PHPSESSID=f7q6jfdug4ekfsjhop6jftgna7; path=/ ..Content-Length: 0..Connection: close..Content-Type: tex
t/html; charset=UTF-8…. ##
上面可以观察得到,http请求头Cookie部分带了session id，并且这个session_id还是用户第一次访问web时被分配得到的。这一次，http响应头跟第二次示例http响应有些不一样,而是像第一次 访问那样通过Set-Cookie去要求用户端浏览器更新用户的session id。这意味着:session_genrate_id()给用户端重新生成的session id也是通过Cookie的方法传递。

上图正好说明了这个过程:
1，User01和User02第一次去访问/p1.php，分别被分配了一个session id。
2，User01和User02第二次访问web，都会使用由/p1.php分配的session_id
3，User01因为访问了/p2.php,脚本/p2.php中的session_regenerate_id()给用户User01重新分配了一个新 session_id，从用户User01第4次访问的session_id就可以看得出来，与前面几几次的session_id不同了。
4，User02因为没有访问/p2.php，也就没有被服务端重新分配session id，一下沿用着上一次分配的session_id
与session id传递的有关的php.ini设置
1,session.use_cookie = 1
是否采用Cookie方法传递session id值。默认是1，表示启用。
2,session.name = PHPSESSID
不管是Cookie传递sessioin_id，还是GET方法传递session_id，都需要使用键值。他们的格式分别是Cookie:  sess_name=session_id;和/path.php?sess_name=session_id，其中sess_name就是由这里指定 的。
3,session.use_only_cookies = 0
表示只使用Cookie 的方法传递session id。我们说过，传递cookie的方法，除了cookie，还有GET方法，GET方法是不安全的方法。在用户端禁用了cookie的时候，会采用 GET方法传递session_id，可以通过这个设置尽用GET方法传递session_id。
4，session.cookie_lifetime = 0, session.cookie_path = / 以及session.cookie_domain =
如果使用Cookie方法传递session_id的话，这里分别指定了cookie有效域、目录和时间。分别对应setcookie()函数的形 参$expire、$path和$domain。其中cookie_lifetime=0表示直到关闭浏览器才删除Cookie。还可以使用 session_set_cookie_params()函数修改这些值。
5,session_name([string $name])
获取或更新session_name。如果传了name，则表示不使用默认的名称PHPSESSID(由session.name)指定，否则获取当前 session_name。注意:如果设置session_name，则必须在session_start()之前调用才生效。
6,session_id([string $id])
与session_name()类似，但它是读取或者设置session_id的方法。同样，设置session_id的话，必须在session_start()之前调用才有效。
7,session_set_cookie_params()和session_get_cookie_params()
通过session_set_cookie_params()可以重新设定session.cookie_lifetime, session.cookie_path以及session.cookie_domain这三个php.ini设置。而 session_get_cookie_params()则是获取这些设定的值。

Session回收

通过上文几节介绍，我们知道session数据存放在服务端指定的session.save_path目录中，同时会在用户端存放一条Cookie用以记录分配给用户的session id。所以，session数据失效分服务端和客户端，要删除(回收)的对象也很清楚:
1，服务端:删除过期的session文件，启动PHP GC回收。
2，用户端:使存储了过期session_id的用户端Cookie记录过期。通过将Cookie的Expire设置为负值，要求客户端删除Cookie。
服务端:删除过期的session文件
PHP GC进程被启动以后，则会扫描session.save_path，找出过期的session，并删除该session文件。所谓，过期的 session，是指操作系统当前时间与session文件最后访问时间之差大于session.gc_maxlifetime的话，该session认 为是过期了。注意:有时候，你会发现，即便是文件过期了，有可能也没有被及时地删除掉。这是因为，每次session初始化的时候，并不会都启动PHP GC进程的，启动GC进程会大大降低php的运行效率。所有一个启动概率，这个概率由php.ini设定session.gc_probability / session.gc_divisor二个设置决定，默认概率是1%(1/1000)。这意味着，每1000次用户请求中,会启动1次PHP GC回收session文件。比如，我们下面看到的，过期的session文件依然存在:

# date;find /var/lib/php/session -type f -atime -1440 -print |xargs ls -lt
Tue Apr 13 10:10:37 CST 2010


-rw------- 1 apache apache  0 Apr 12 20:01

 /var/lib/php/session/sess_5tlaq5a8im3ob1bikn62motpv7
-rw------- 1 apache apache  0 Apr 12 19:39

 /var/lib/php/session/sess_f7q6jfdug4ekfsjhop6jftgna7
-rw------- 1 apache apache  0 Apr 12 17:03

 /var/lib/php/session/sess_dk7655dqrm5m884c9nitfi7j00

我们可以通过编辑设置，来验证启动php session的GC机制

<?php
//@file session_gc.php
ini_set("session.gc_probability", 100);
ini_set("session.gc_divisor", 100);
ini_set("session.gc_maxlifetime", 1440);
 
session_start();
?>

 

[root@localhost ~]# strace -p `cat /var/run/httpd.pid`
open("/var/www/html/session_gc.php", O_RDONLY) = 17
fstat64(17, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=144, ...}) = 0
lseek(17, 0, SEEK_CUR)                  = 0
brk(0x8d35000)                          = 0x8d35000
read(17, "<?php\nini_set(\"session.gc_probab"..., 8192) = 144
read(17, "", 8192)                      = 0
read(17, "", 8192)                      = 0
close(17)                               = 0
open("/var/lib/php/session/sess_5tlaq5a8im3ob1bikn62motpv7", O_RDWR|O_CREAT, 0600) = 17
flock(17, LOCK_EX)                      = 0
fcntl64(17, F_SETFD, FD_CLOEXEC)        = 0
fstat64(17, {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=0, ...}) = 0
open("/var/lib/php/session", O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_LARGEFILE|O_DIRECTORY) = 18
fcntl64(18, F_SETFD, FD_CLOEXEC)        = 0
time(NULL)                              = 1271125492
getdents(18, /* 13 entries */, 32768)   = 516
stat64("/var/lib/php/session/sess_bk7655dqrm5m884c9nitfi7j00", {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=0, ...}) = 0
unlink("/var/lib/php/session/sess_bk7655dqrm5m884c9nitfi7j00") = 0
stat64("/var/lib/php/session/sess_4j38nv7l1fq1bj6n80l6g9cum5", {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=11, ...}) = 0
unlink("/var/lib/php/session/sess_4j38nv7l1fq1bj6n80l6g9cum5") = 0
stat64("/var/lib/php/session/sess_n660qmcl38solbmp7vkhafqg17", {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=0, ...}) = 0
unlink("/var/lib/php/session/sess_n660qmcl38solbmp7vkhafqg17") = 0
stat64("/var/lib/php/session/sess_5tlaq5a8im3ob1bikn62motpv7", {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=0, ...}) = 0
unlink("/var/lib/php/session/sess_5tlaq5a8im3ob1bikn62motpv7") = 0
stat64("/var/lib/php/session/sess_qoa6knu9fg77un8le99o1vk1c7", {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=31, ...}) = 0
unlink("/var/lib/php/session/sess_qoa6knu9fg77un8le99o1vk1c7") = 0
stat64("/var/lib/php/session/sess_dutbc682k3h4cgho2sgugc0id4", {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=23, ...}) = 0
unlink("/var/lib/php/session/sess_dutbc682k3h4cgho2sgugc0id4") = 0
stat64("/var/lib/php/session/sess_vp8lfqnskjvsiilcp1c4l484d3", {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=0, ...}) = 0
unlink("/var/lib/php/session/sess_vp8lfqnskjvsiilcp1c4l484d3") = 0
stat64("/var/lib/php/session/sess_dk7655dqrm5m884c9nitfi7j00", {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=0, ...}) = 0
unlink("/var/lib/php/session/sess_dk7655dqrm5m884c9nitfi7j00") = 0
stat64("/var/lib/php/session/sess_f7q6jfdug4ekfsjhop6jftgna7", {st_mode=S_IFREG|0600, st_size=0, ...}) = 0
unlink("/var/lib/php/session/sess_f7q6jfdug4ekfsjhop6jftgna7") = 0


getdents(18, /* 0 entries */, 32768)    = 0
close(18)                               = 0
chdir("/var/lib/php/session")           = 0
pwrite64(17, "", 0, 0)                  = 0
close(17)                               = 0
setitimer(ITIMER_PROF, {it_interval={0, 0}, itvalue={0, 0}}, NULL) = 0
writev(16, [{"HTTP/1.1 200 OK\r\nDate: Tue, 13 A"..., 327}], 1) = 327
write(12, "192.168.0.98 - - [13/Apr/2010:10"..., 205) = 205
shutdown(16, 1 /* send */)              = 0

从上面蓝色部分可以看出,通过用stat64检查session文件的状态,如果发现过期了,则会通过调用系统内核函数ulink()删除过期的 session文件。可见,session初始化的时候会启动GC, GC会扫描session.save_path中的所有session文件,查看他们状态并且将过期的文件删除。正因为如此，所以默认设置启动的概率是 1/1000。

客户端:删除过期session id的cookie记录
如果用户发现session已经过期，但是服务端的GC还没有启动，服务端可以手通过手工代码setcookie的方式要求用户端浏览器删除键值为 session_name()的Cookie记录。这样，下回访问的时候，浏览器以为用户是第一次访问，并且重新给访问用户分配一个新的 session_id。较好的做法类似这样:

<?php
//@file session_destroy.php
session_start();
 
$sess_name = session_name();
$sess_id = session_id();
list(, $path, $domain, ,) = session_get_cookie_params();
if ($sess_name &amp;&amp; isset($_COOKIE[$sess_name])) {
  setcookie($sess_name, '', -1, $path, $domain);
  if ($sess_id) {
    session_destroy();
  }
 }
?>

 

抓取的http数据包如下:
#
T 192.168.0.98:2638 -< 192.168.0.8:8080 [AP]
GET /session_destroy.php HTTP/1.1..Host: 192.168.0.8:8080..Connection: keep-alive..User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U;
Windows NT 5.1; en-US) AppleWebKit/533.2 (KHTML, like Gecko) Chrome/5.0.342.3 Safari/533.2..Accept: application/xml,appl
ication/xhtml+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5..Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch..Accept-Langu
age: zh-CN,zh;q=0.8..Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3..Cookie: PHPSESSID=rjdtgvmueggplgqno66qlfket1....
##
T 192.168.0.8:8080 -< 192.168.0.98:2638 [AP]
HTTP/1.1 200 OK..Date: Tue, 13 Apr 2010 07:08:24 GMT..Server: Apache/2.2.3 (CentOS)..X-Powered-By: PHP/5.1.6..Expires: T
hu, 19 Nov 1981 08:52:00 GMT..Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, post-check=0, pre-check=0..Pragma: no-
cache..Set-Cookie: PHPSESSID=deleted; expires=Mon, 13-Apr-2009 07:08:23 GMT.. Content-Length: 222..Connection: close..Con
tent-Type: text/html; charset=UTF-8....
##
T 192.168.0.98:2642 -< 192.168.0.8:8080 [AP]
GET /p1.php HTTP/1.1..Host: 192.168.0.8:8080..Connection: keep-alive..User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.
1; en-US) AppleWebKit/533.2 (KHTML, like Gecko) Chrome/5.0.342.3 Safari/533.2..Accept: application/xml,application/xhtml
+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5..Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch..Accept-Language: zh-CN,zh
;q=0.8..Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3....
##
T 192.168.0.8:8080 -< 192.168.0.98:2642 [AP]
HTTP/1.1 200 OK..Date: Tue, 13 Apr 2010 07:09:15 GMT..Server: Apache/2.2.3 (CentOS)..X-Powered-By: PHP/5.1.6..Set-Cookie
: PHPSESSID=lbmk3sc5a88e9cjuekr0aa9pc3; path=/..Expires: Thu, 19 Nov 1981 08:52:00 GMT..Cache-Control: no-store, no-cach
e, must-revalidate, post-check=0, pre-check=0..Pragma: no-cache..Content-Length: 11..Connection: close..Content-Type: te
xt/html; charset=UTF-8....hello world
##
上面观察可以知道,通过访问/session_destroy.php,它要求客户端将session_id的Cookie记录删除。而接下来访问 /p1.php的时候，http请求头没有通过Cookie将用户的session id带给服务器(因为刚被要求删除)。而第二次请求/p1.php的http响应里头可以看到,服务端又给用户重新分配了一个新的session id,而且不会继续使用过去的session数据。

与session回收相关的php.ini设置:
1, session.gc_probability和session.gc_divisor
由这二个函数决定了启用GC的概率,默认是1/1000。也就是说,每一千次用户请求中有一次会启动GC回收session。启动GC进程不宜过于频繁。 上面的例子,我们可以看到,它会每次检查session.save_path目录下每个文件的状态。这样会降低php的执行效率。
2, session.gc_maxlifetime = 1440
设置session存活时间，单位是秒。每次GC启动后, 会通过stat得到session文件最后访问的unix时间,通过现在时间减去文件最后访问时间之间大于session.gc_maxlifetime,则会删除该文件。

总结

1,PHP使用Cookie的方法传递session id。尽量不要使用GET方法传递session id,因为这样很不安全。
2,可以通过setcookie()的方法,将客户端的session id的Cookie记录删除。
3,PHP GC进程由session初始化启动。但不是每一次用户请求都会被启动，它的启动概率默认是1/1000。过于频繁访问的网站，并发量大的网站，可减小PHP GC的启动频率。PHP GC回收session会降低php的执行效率。
4,通过下面代码，优化session回收

<?php
session_start();
if (isset($_SESSION['SESS_TIMEOUT'])) {
  if ($_SERVER['REQUEST_TIME'] > $_SESSION['SESS_TIMEOUT']) {
    setcookie(session_name(), session_id(), -1, '/');
    session_unset();
    session_destroy();
  }
} else {
  $_SESSION['SESS_TIMEOUT'] = $_SERVER['REQUEST_TIME'] + 3600;
}
?>