session原理及实现共享

http协议是无状态的，即你连续访问某个网页100次和访问1次对服务器来说是没有区别对待的，因为它记不住你。

那么，在一些场合，确实需要服务器记住当前用户怎么办？比如用户登录邮箱后，接下来要收邮件、写邮件，总不能每次操作都让用户输入用户名和密码吧，为了解决这个问题，Session的方案就被提了出来，事实上它并不是什么新技术，而且也不能脱离http协议以及任何现有的web技术。

原理很简单，假设你访问网页时就像逛澡堂，第一次进去你是没有钥匙的，这个时候你交了钱服务台就分配一把钥匙给你，你走到哪里都要带上，因为这是你身份的唯一标识，接下来你用这把钥匙可以去打开一个专有的储物柜存储你的衣物，游完泳，你再用钥匙去打开柜子拿出衣物，最后离开游泳池时，把钥匙归还，你的这次游泳的过程就是一次session，或者叫做会话，在这个例子中，钥匙就是session的key，而储物柜可以理解为存储用户会话信息的介质。

那么在web server中如何实现session呢？想必看了上面的例子你会很容易理解，主要是解决两个问题，一个是钥匙的问题，一个是存储用户信息的问题。对于第一个问题，即什么东西可以让你每次请求都会自动带到服务器呢？如果你比较了解http协议，那么答案一目了然，就是cookie，如果你想为用户建立一次会话，可以在用户授权成功时给他一个cookie，叫做会话id，它当然是唯一的，比如php就会为建立会话的用户默认set一个名为phpsessid，值看起来为一个随机字符串的cookie，如果下次发现用户带了这个cookie，服务器就知道，哎呀，刚刚这位顾客来了。

剩下的是解决第二个问题，即如何存储用户的信息，服务器知道会话id为abc的用户来了，那abc想存储自己的私人信息，比如购物车信息，如何处理？这个时候可以用内存、也可以用文件，也可以用数据库了，但有个要求是，数据需要用用户的会话id即可取到，比如php就默认会把会话id为abc的用户会话数据存储到/tmp/phpsess_abc的文件里面，每次读取都要反序列化程序可以理解的数据，写的时候又需要序列化为持久的数据格式。

较好理解的描述：

session被用于表示一个持续的连接状态，在网站访问中一般指代客户端浏览器的进程从开启到结束的过程。session其实就是网站分析的访问（visits）度量，表示一个访问的过程。

session的常见实现形式是会话cookie（session cookie），即未设置过期时间的cookie，这个cookie的默认生命周期为浏览器会话期间，只要关闭浏览器窗口，cookie就消失了。实现机制是当用户发起一个请求的时候，服务器会检查该请求中是否包含sessionid，如果未包含，则系统会创造一个名为JSESSIONID的输出 cookie返回给浏览器(只放入内存，并不存在硬盘中)，并将其以HashTable的形式写到服务器的内存里面；当已经包含sessionid是，服务端会检查找到与该session相匹配的信息，如果存在则直接使用该sessionid，若不存在则重新生成新的 session。这里需要注意的是session始终是有服务端创建的，并非浏览器自己生成的。　但是浏览器的cookie被禁止后session就需要用get方法的URL重写的机制或使用POST方法提交隐藏表单的形式来实现。

二、如何实现session的共享？

首先我们应该明白，为什么要实现共享，如果你的网站是存放在一个机器上，那么是不存在这个问题的，因为会话数据就在这台机器，但是如果你使用了负载均衡把请求分发到不同的机器呢？这个时候会话id在客户端是没有问题的，但是如果用户的两次请求到了两台不同的机器，而它的session数据可能存在其中一台机器，这个时候就会出现取不到session数据的情况，于是session的共享就成了一个问题。

1.各种web框架早已考虑到这个问题，比如asp.net，是支持通过配置文件修改session的存储介质为sql server的，所有机器的会话数据都从同一个数据库读，就不会存在不一致的问题；

2.以cookie加密的方式保存在客户端.优点是减轻服务器端的压力，缺点是受到cookie的大小限制，可能占用一定带宽，因为每次请求会在头部附带一定大小的cookie信息,另外这种方式在用户禁止使用cookie的情况下无效.

3.服务器间同步。定时同步各个服务器的session信息，此方法可能有一定延时，用户体验也不是很好。

4.php支持把会话数据存储到某台memcache服务器，你也可以手工把session文件存放的目录改为nfs网络文件系统，从而实现文件的跨机器共享。

还有一个简单的办法可以用于会话信息不会频繁变更的情况，在机器a设置用户会话的时候，把会话数据post到机器b的一个cgi，机器b的cgi把会话数据存下来，这样机器a和b都会有同一份session数据的拷贝。

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伴随网站业务规模和访问量的逐步发展，原本由单台服务器、单个域名的迷你网站架构已经无法满足发展需要。

此时我们可能会购买更多服务器，并且启用多个二级子域名以频道化的方式，根据业务功能将网站分布部署在独立的服务器上；或通过负载均衡技术（如：DNS轮询、Radware、F5、LVS等）让多个频道共享一组服务器。

OK，头脑中我们已经构思了这样的解决方案，不过进入深入开发后新的技术问题又随之而来：

我们把网站程序分布部署到多台服务器上，而且独立为几个二级域名，由于Session受实现原理的局限（PHP中Session默认以文件的形式保存在本地服务器的硬盘），使得我们的网站用户不得不经常在几个频道间来回输入用户名、密码登入，导致用户体验大打折扣；另外，原本程序可以直接从用户Session变量中读取的资料（如：昵称、积分、登入时间等），因为无法跨服务器同步更新Session 变量，迫使开发人员必须实时读写数据库，从而增加了数据库的负担。

于是，解决网站跨服务器之间的Session共享方案需求变得迫切起来，最终催生了多种解决方案，下面列举4种较为可行的方案进行对比探讨：

1. 基于NFS的Session共享

NFS是Net FileSystem的简称，最早由Sun公司为解决Unix网络主机间的目录共享而研发。

这个方案实现最为简单，无需做过多的二次开发，仅需将共享目录服务器mount到各频道服务器的本地session目录即可，缺点是NFS依托于复杂的安全机制和文件系统，因此并发效率不高，尤其对于session这类高并发读写的小文件，会由于共享目录服务器的io-wait过高，最终拖累前端WEB应用程序的执行效率。

2. 基于数据库的Session共享

首选当然是大名鼎鼎的MySQL数据库，并且建议使用内存表Heap，提高session操作的读写效率。这个方案的实用性比较强，相信大家普遍在使用，它的缺点在于session的并发读写能力取决于Mysql数据库的性能，同时需要自己实现session淘汰逻辑，以便定时从数据表中更新、删除 session记录，当并发过高时容易出现表锁，虽然我们可以选择行级锁的表引擎，但不得不否认使用数据库存储Session还是有些杀鸡用牛刀的架势。

3. 基于Cookie的Session共享

这个方案我们可能比较陌生，但它在大型网站中还是比较普遍被使用。原理是将全站用户的Session信息加密、序列化后以Cookie的方式，统一种植在根域名下（如：.host.com），利用浏览器访问该根域名下的所有二级域名站点时，会传递与之域名对应的所有Cookie内容的特性，从而实现用户的Cookie化Session 在多服务间的共享访问。

这个方案的优点无需额外的服务器资源；缺点是由于受http协议头信心长度的限制，仅能够存储小部分的用户信息，同时Cookie化的 Session内容需要进行安全加解密（如：采用DES、RSA等进行明文加解密；再由MD5、SHA-1等算法进行防伪认证），另外它也会占用一定的带宽资源，因为浏览器会在请求当前域名下任何资源时将本地Cookie附加在http头中传递到服务器。

4. 基于Memcache的Session共享

Memcache由于是一款基于Libevent多路异步I/O技术的内存共享系统，简单的Key + Value数据存储模式使得代码逻辑小巧高效，因此在并发处理能力上占据了绝对优势，目前本人所经历的项目达到2000/秒 平均查询，并且服务器CPU消耗依然不到10%。

另外值得一提的是Memcache的内存hash表所特有的Expires数据过期淘汰机制，正好和Session的过期机制不谋而合，降低了过期Session数据删除的代码复杂度，对比“基于数据库的存储方案”，仅这块逻辑就给数据表产生巨大的查询压力。

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