信息化系統(tǒng)Session共享的研究

顧永生 高沈鋼 戚林成

（江蘇電力信息技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210004）

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，為滿足用戶日益增長的需求，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的形式也逐漸從單服務(wù)器架構(gòu)轉(zhuǎn)向多服務(wù)器的分布式架構(gòu)。采用多臺(tái)服務(wù)器組成負(fù)載均衡集群，每個(gè)群集節(jié)點(diǎn)運(yùn)行自己的獨(dú)立進(jìn)程，但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)用戶來說，是一個(gè)整體的應(yīng)用系統(tǒng)。集群系統(tǒng)可通過在集群中增加服務(wù)節(jié)點(diǎn)的方式，增加服務(wù)的處理能力，并通過系統(tǒng)級(jí)的冗余保障系統(tǒng)的可靠性和可用性。

然而，由于HTTP協(xié)議是無狀態(tài)的，這就需要應(yīng)用能夠保持用戶與應(yīng)用交互過程的信息，比如用戶登錄、訪問歷史等信息，這就要采用Session（會(huì)話）技術(shù)[1]。在集群的計(jì)算環(huán)境中，這種技術(shù)面臨更復(fù)雜的情況。因?yàn)?，Session是保持在單個(gè)服務(wù)器內(nèi)部的，而當(dāng)用戶每次發(fā)起HTTP請(qǐng)求時(shí)，都有可能被分配到不同的服務(wù)器來處理，如果Session無法在各服務(wù)器內(nèi)部保持統(tǒng)一，那么在集群環(huán)境下，應(yīng)用的運(yùn)行邏輯就會(huì)發(fā)生混亂。所以，需要研究負(fù)載均衡集群環(huán)境中Session共享的方法，并根據(jù)具體的使用場(chǎng)景采用不同的Session共享的方式，使應(yīng)用在正常運(yùn)行的同時(shí)，達(dá)到較優(yōu)的性能[2]。

1 基于Cookie的Session共享

基于Cookie的Session共享，基本原理是服務(wù)器將用戶的Session信息加密、序列化以后，以Cookie的方式存在用戶的機(jī)器上。當(dāng)用戶再次請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器就能從Cookie中獲取相應(yīng)Session中的內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)Session的共享[3]。下面以一次用戶請(qǐng)求為例，解釋Session的檢查和裝載過程。

用戶請(qǐng)求到服務(wù)端后，服務(wù)端首先檢查當(dāng)前的Session是否為空，如果不空，說明已經(jīng)登錄；如果為空，則從Cookie中讀取Session值。然后驗(yàn)證該值是否為空，如果為空，則返回用戶登錄界面；如果不空，則進(jìn)行解密，設(shè)置到當(dāng)前的Session中，再繼續(xù)下面的業(yè)務(wù)流程。

這種方案的優(yōu)點(diǎn)是Session信息保存在用戶端，無需額外的服務(wù)器資源。缺點(diǎn)是在Cookie中存儲(chǔ)的Session信息有長度限制，僅能夠存儲(chǔ)較少的用戶信息；同時(shí)，Cookie化的Session內(nèi)容需要進(jìn)行安全加解密（如采用RSA等進(jìn)行明文加解密；再由MD5、SHA-1等算法進(jìn)行防偽認(rèn)證）；它也會(huì)占用一定的帶寬資源，這是因?yàn)槊看握?qǐng)求時(shí)，都要把本地Cookie附加在http頭中傳遞到服務(wù)器。

2 基于源IP地址的Session保持

基于源IP地址的Session保持是指來自同一源IP地址的請(qǐng)求，會(huì)被負(fù)載均衡器分配到同一臺(tái)服務(wù)器上，而在這臺(tái)服務(wù)器上保持Session的一種方式。

如圖1所示，在負(fù)載均衡服務(wù)器中記錄了客戶端X，Y，Z的請(qǐng)求路徑。每當(dāng)客戶端有請(qǐng)求過來，都會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)至相同的服務(wù)器，這樣就能保證應(yīng)用邏輯的正常運(yùn)行。

這種方案的優(yōu)點(diǎn)是Session信息無需特殊處理，只需要在負(fù)載均衡器中配置即可。缺點(diǎn)是一旦某單個(gè)服務(wù)器出現(xiàn)故障，就會(huì)有一部分用戶無法正常訪問應(yīng)用；如果大量的請(qǐng)求是從同一臺(tái)代理服務(wù)器發(fā)送到負(fù)載均衡服務(wù)器的，就會(huì)造成某個(gè)應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載過大，導(dǎo)致不均衡的情況出現(xiàn)。

3 集群統(tǒng)一管理Session復(fù)制

該方案的實(shí)現(xiàn)原理是在集群中，當(dāng)任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器建立或更新了Session，這個(gè)Session都會(huì)被復(fù)制到集群中的所有其他節(jié)點(diǎn)服務(wù)器中，這樣就保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器都擁有所有的Session。請(qǐng)求被分配到任何一臺(tái)服務(wù)器上后，都擁有相同的Session狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)Session共享。這其中的復(fù)制過程由集群來完成，需要對(duì)集群中的服務(wù)器做一定的配置，不同的服務(wù)器的配置方式有所不同。下面以Jboss和Tomcat為例，分別介紹Session復(fù)制的配置方法。

3.1 Jboss集群Session復(fù)制配置方法

要配置Jboss集群并實(shí)現(xiàn)Session復(fù)制功能，需要利用Jboss的組件mod_cluster。modcluster負(fù)責(zé)Apache HTTPD與AS群集的連接工作。通過HTTPD作為前端，為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的群集訪問點(diǎn)，后面負(fù)責(zé)將負(fù)載分擔(dān)至群集內(nèi)各節(jié)點(diǎn)。

在這個(gè)例子中，我們配置2個(gè)Jboss節(jié)點(diǎn)，node1和node2，它們的IP地址見表1。分別在2臺(tái)機(jī)器上安裝Jboss7。安裝完成后，進(jìn)入node1服務(wù)器的/standalone/configuration目錄下，修改standalone-ha.xml文件，其中斜體加粗部分為修改內(nèi)容。

（1）設(shè)置節(jié)點(diǎn)名稱。

（2）設(shè)置mod_cluster中統(tǒng)一進(jìn)行管理信息同步的安全認(rèn)證口令（在下面的 mod_cluster配置當(dāng)中會(huì)進(jìn)行顯示配置）。

…

cluster并不要求部署在集群節(jié)點(diǎn)中的一臺(tái)機(jī)器上，只要它們?cè)谝粋€(gè)子網(wǎng)即可通過IP Multicast自動(dòng)發(fā)現(xiàn)），修改配置文件httpd/httpd/conf/httpd. conf，默認(rèn)情況下基本上只需要修改下地址跟端口即可。

ServerName 192.168.1.66：80

Listen 192.168.1.66：7777

ManagerBalancerName mycluster

…

KeepAliveTimeout 300

MaxKeepAliveRequests 0

#ServerAdvertise on http：//@IP@：6666

AdvertiseFrequency 5

AdvertiseSecurityKey 1234567890

#AdvertiseGroup @ADVIP@：23364

EnableMCPMReceive

…

3.2 Tomcat集群Session復(fù)制配置方法

Tomcat的配置方式相對(duì)簡(jiǎn)單，但是需要在容器和應(yīng)用中都做一定的修改，具體方法如下。

（1）在Tomcat的安裝目錄找到文件/conf/server.xml，然后找到被注釋節(jié)點(diǎn)，修改如下。

…

bind="127.0.0.1" address="228.0.0.4"<！--保留ip，用于廣播--> port="45564"

frequency="500" dropTime="3000"/>

address="auto" port="4001"

<！--如果是在同一臺(tái)機(jī)器上的2個(gè)tomcat做負(fù)載，則此端口則不能重復(fù)-->

autoBind="100" selectorTimeout="5000" maxThreads="6"/>

…

（2）在應(yīng)用的web.xml中，添加標(biāo)志

ble/>，如下所示。

…