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一、緣起
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1. 什么是session?
服務(wù)器為每個(gè)用戶創(chuàng)建一個(gè)會(huì)話，存儲(chǔ)用戶的相關(guān)信息，以便多次請(qǐng)求能夠定位到同一個(gè)上下文。
Web開發(fā)中，web-server可以自動(dòng)為同一個(gè)瀏覽器的訪問用戶自動(dòng)創(chuàng)建session，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。最常見的，會(huì)把用戶的登錄信息、用戶信息存儲(chǔ)在session中，以保持登錄狀態(tài)。
2. 什么是session一致性問題?
只要用戶不重啟瀏覽器，每次http短連接請(qǐng)求，理論上服務(wù)端都能定位到session，保持會(huì)話。
當(dāng)只有一臺(tái)web-server提供服務(wù)時(shí)，每次http短連接請(qǐng)求，都能夠正確路由到存儲(chǔ)session的對(duì)應(yīng)web-server(廢話，因?yàn)橹挥幸慌_(tái))。
此時(shí)的web-server是無法保證高可用的，采用“冗余+故障轉(zhuǎn)移”的多臺(tái)web-server來保證高可用時(shí)，每次http短連接請(qǐng)求就不一定能路由到正確的session了。
如上圖，假設(shè)用戶包含登錄信息的session都記錄在第一臺(tái)web-server上，反向代理如果將請(qǐng)求路由到另一臺(tái)web-server上，可能就找不到相關(guān)信息，而導(dǎo)致用戶需要重新登錄。
在web-server高可用時(shí)，如何保證session路由的一致性，是今天將要討論的問題。
二、session同步法
思路：多個(gè)web-server之間相互同步session，這樣每個(gè)web-server之間都包含全部的session
優(yōu)點(diǎn)：web-server支持的功能，應(yīng)用程序不需要修改代碼
不足：
- session的同步需要數(shù)據(jù)傳輸，占內(nèi)網(wǎng)帶寬，有時(shí)延
- 所有web-server都包含所有session數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量受內(nèi)存限制，無法水平擴(kuò)展
- 有更多web-server時(shí)要歇菜
三、客戶端存儲(chǔ)法
思路：服務(wù)端存儲(chǔ)所有用戶的session，內(nèi)存占用較大，可以將session存儲(chǔ)到瀏覽器cookie中，每個(gè)端只要存儲(chǔ)一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)了
優(yōu)點(diǎn)：服務(wù)端不需要存儲(chǔ)
缺點(diǎn)：
- 每次http請(qǐng)求都攜帶session，占外網(wǎng)帶寬
- 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在端上，并在網(wǎng)絡(luò)傳輸，存在泄漏、篡改、竊取等安全隱患
- session存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)大小受cookie限制
“端存儲(chǔ)”的方案雖然不常用，但確實(shí)是一種思路。
三、反向代理hash一致性
思路：web-server為了保證高可用，有多臺(tái)冗余，反向代理層能不能做一些事情，讓同一個(gè)用戶的請(qǐng)求保證落在一臺(tái)web-server上呢?
方案一：四層代理hash
反向代理層使用用戶ip來做hash，以保證同一個(gè)ip的請(qǐng)求落在同一個(gè)web-server上
方案二：七層代理hash
反向代理使用http協(xié)議中的某些業(yè)務(wù)屬性來做hash，例如sid，city_id，user_id等，能夠更加靈活的實(shí)施hash策略，以保證同一個(gè)瀏覽器用戶的請(qǐng)求落在同一個(gè)web-server上
優(yōu)點(diǎn)：
- 只需要改nginx配置，不需要修改應(yīng)用代碼
- 負(fù)載均衡，只要hash屬性是均勻的，多臺(tái)web-server的負(fù)載是均衡的
- 可以支持web-server水平擴(kuò)展(session同步法是不行的，受內(nèi)存限制)
不足：
- 如果web-server重啟，一部分session會(huì)丟失，產(chǎn)生業(yè)務(wù)影響，例如部分用戶重新登錄
- 如果web-server水平擴(kuò)展，rehash后session重新分布，也會(huì)有一部分用戶路由不到正確的session
session一般是有有效期的，所有不足中的兩點(diǎn)，可以認(rèn)為等同于部分session失效，一般問題不大。
對(duì)于四層hash還是七層hash，個(gè)人推薦前者：讓專業(yè)的軟件做專業(yè)的事情，反向代理就負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，盡量不要引入應(yīng)用層業(yè)務(wù)屬性，除非不得不這么做(例如，有時(shí)候多機(jī)房多活需要按照業(yè)務(wù)屬性路由到不同機(jī)房的web-server)。
四、后端統(tǒng)一存儲(chǔ)
思路：將session存儲(chǔ)在web-server后端的存儲(chǔ)層，數(shù)據(jù)庫或者緩存
優(yōu)點(diǎn)：
- 沒有安全隱患
- 可以水平擴(kuò)展，數(shù)據(jù)庫/緩存水平切分即可
- web-server重啟或者擴(kuò)容都不會(huì)有session丟失
不足：增加了一次網(wǎng)絡(luò)調(diào)用，并且需要修改應(yīng)用代碼
對(duì)于db存儲(chǔ)還是cache，個(gè)人推薦后者：session讀取的頻率會(huì)很高，數(shù)據(jù)庫壓力會(huì)比較大。如果有session高可用需求，cache可以做高可用，但大部分情況下session可以丟失，一般也不需要考慮高可用。
五、總結(jié)
保證session一致性的架構(gòu)設(shè)計(jì)常見方法：
- session同步法：多臺(tái)web-server相互同步數(shù)據(jù)
- 客戶端存儲(chǔ)法：一個(gè)用戶只存儲(chǔ)自己的數(shù)據(jù)
- 反向代理hash一致性：四層hash和七層hash都可以做，保證一個(gè)用戶的請(qǐng)求落在一臺(tái)web-server上
- 后端統(tǒng)一存儲(chǔ)：web-server重啟和擴(kuò)容，session也不會(huì)丟失
對(duì)于方案3和方案4，個(gè)人建議推薦后者：
- web層、service層無狀態(tài)是大規(guī)模分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則之一，session屬于狀態(tài)，不宜放在web層
- 讓專業(yè)的軟件做專業(yè)的事情，web-server存session?還是讓cache去做這樣的事情吧！
【本文為專欄作者“58沈劍”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者】
網(wǎng)站標(biāo)題：session一致性架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐
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