分布式集群Session缓存丢失问题

前言

    Session缓存共享的背景和意义:通常我们搭建完集群之后,不得不考虑的一个问题就是用户访问产生的session如何处理。如果不做任何处理的话,用户将出现频繁登录的现象,比如集群中存在A、B两台服务器,用户在第一次访问网站时,Nginx通过其负载均衡机制将用户请求转发到A服务器,这时A服务器就会给用户创建一个Session。当用户第二次发送请求时,Nginx将其负载均衡到B服务器,而这时候B服务器并不存在Session,所以就会将用户踢到登录页面。这将大大降低用户体验度,导致用户的流失,这种情况是项目绝不应该出现的。

尤其是在大型分布式集群web项目中,必须得处理和解决Session缓存共享机制的问题,接下来讨论几种常见的Session缓存丢失的解决方案:

一、Ip_Hash

ip_hash方法,这个可谓是最为简单的方法了,我们在硬件和软件(程序侵入)上无需做出优化和改变;只需在负载均衡软件设备的配置文件中设置好就行了。目前三大主流软件负载均衡器如:LVS、Nginx、HAproxy;我们以Nginx为例。

它的原理是:用户(客户端)在请求服务器之前,均需要经过Nginx进行反向转发路由;那么配置了ip_hash均衡权重后,Nginx会根据客户端请求的ip地址进行哈希算法映射到某台服务器,只要该用户访问请求的ip地址不发生变更,服务器的设备也不变化,那么之后该用户每次访问的请求豆浆固定到这太服务器上。如:A B两台服务器,用户1经ip_hash映射到A之后,那么之后每次请求都将不变的映射到机器A。

优点:简单,不需要对session做任何处理。

缺点:缺乏容错性,如果当前访问的服务器发生故障,用户被转移到第二个服务器上时,他的session信息都将失效。

适用场景:发生故障对客户产生的影响较小;服务器发生故障是低概率事件。

实现方式:以Nginx为例,在upstream模块配置ip_hash属性即可实现粘性Session。

upstream mycluster{

    #这里添加的是上面启动好的两台Tomcat服务器

    ip_hash;#粘性Session

    server 192.168.22.229:8080 weight=1;

    server 192.168.22.230:8080 weight=1;

}

另:Nginx有3种常见均衡权重配置(轮询(默认)、ip_hash、指定权重(自定义分配))。

二、服务器session复制

原理:任何一个服务器上的session发生改变(增删改),该节点会把这个 session的所有内容序列化,然后广播给所有其它节点,不管其他服务器需不需要session,以此来保证Session同步。

优点:可容错,各个服务器间session能够实时响应。

缺点:会对网络负荷造成一定压力,如果session量大的话可能会造成网络堵塞,拖慢服务器性能。

实现方式:

session复制

应用服务器开启Web容器的session的复制功能,在集群中的几台服务器之间同步session对象,这样一台服务器宕机不会导致session数据丢失。即每一台服务器都持有集群中所有的session,每次访问仅从本机获取就可以了。

从session复制的几条线就可以看出,这种方式仅适用用小型集群。当服务集群规模很大时,集群服务器间的复制就需要大量的通讯,占用大量网络资源,甚至会出现内存不够的情况。

三、统一Session缓存(共享机制)

第三种方法,也是最具有优势和大厂经常被采用的一种方案。尤其是大型分布式架构的系统,这种方案的优势非常的突出。使用分布式缓存方案比如memcached、Redis,但是要求Memcached或redis必须是集群。本文以Redis为例讲述Session共享机制。

配置Filter过滤拦截器,拦截Session

<filter>

    <filter-name>springSessionRepositoryFilter</filter-name>

    <filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class>

</filter>

<filt

er-mapping>

    <filter-name>springSessionRepositoryFilter</filter-name>

    <url-pattern>/*</url-pattern>

</filter-mapping>

经过Redis或Memcache再缓存

防止在Session中的对象必须是可序列化的

SpringSessionRepositoryFilter的顺序必须在其他获取Session的filter之前

Session的失效时间由Redis节点过期时间决定,原有配置无效

Session统一缓存

优点:某个应用服务器出现问题,session不会丢失;对服务器的配置性能要求最低级,轻松实现高并发访问;对程序无侵入性。

缺点:缓存Session的memcached或Redis一旦挂掉,则session丢失。


综上:一般大型分布式系统,首选第三种(统一Session缓存)Session共享机制。


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