分布式系统中session一致性的说明及其解决方案（SpringSession）

一、谈一下HttpSession

1.HttpSession

其实Session作用域大家做后端开发的都清楚，用于会话级别的作用域，一般我们用其存储常用数据，这样就可以效率更高的拿到常用数据，而不需要再去占用一个数据库连接去查询数据库。

Session是存储在服务端的一个会话级别的对象，对应着客户端的一个会话，Session依赖于浏览器进程，当浏览器进程关闭，其Session也就失效了，因为服务器会根据浏览器的cookie中的JSESSIONID来确定当前客户端的session对象，一般的cookie不去做持久化设置，即内存级别的cookie，所以浏览器一关闭，cookie即被销毁了，对应的JSESSIONID自然无法继续保存。

2.前端的 web 存储技术也有session，application对象（了解）

浏览器的sessionStorage对应着我们后端的session，浏览器的localStorage对应着我们后端的application对象。作用其实都差不多。

3.会出现session一致性问题的场景

我们开发的后端服务都是不记录状态的API接口，也就是不会涉及到视图渲染、数据存储，后端服务接口只负责数据的响应。

自然这些事就需要前端服务来做。

在分布式系统中，各个服务都要为了解决单点故障来做服务器集群。

 这时候会当我们的前端服务做了集群之后，必须要做负载均衡，当用户请求过来后第一次被第一个前端服务处理，session数据存储到了第一台服务中，当用户再次访问项目时，被轮询到了第二台服务器，这时候第二台服务器就要重新为其创建一个session，导致用户的数据丢失，以至于功能根本无法正常实现，因为用户从第一台服务器登陆，只有第一台服务器的session中存在用户数据，这就出现了我们关注的数据一致性问题（session一致性问题）。

二、session一致性的几种解决方案

1.session同步（复制）                                    不使用

如果项目访问人数很少，并且是单体应用架构，可以考虑使用这种方案来解决，即只要有一个用户使用该系统，那么所有服务器上都要创建一个一模一样session对象。

1. 优点
   1. web-server（Tomcat）原生支持，只需要修改配置文件
2. 缺点
   1. session同步需要数据传输，占用大量网络带宽，降低了服务器群的业务处理能力
   2. 任意一台web-server保存的数据都是所有web-server的session总和，受到内存限制无法水平扩展更多的web-server。
   3. 大型分布式集群情况下，由于所有web-server都全量保存数据，所以此方案不可取。

2.session存储到cookie中                        傻子才用

1. 优点
   1. 服务器不需存储session，用户保存自己的session信息到cookie中。节省服务端资源
2. 缺点
   1. 都是缺点，这只是一种思路。
   2. 具体如下：
   3. 每次http请求，携带用户在cookie中的完整信息，浪费网络带宽
   4. session数据放在cookie中，cookie有长度限制4K，不能保存大量信息
   5. session数据放在cookie中，存在泄漏、篡改、窃取等安全隐患
   6. 这种方式不会使用。 

3.反向代理 hash一致性

原理：利用反向代理使得同一个用户的请求落在一台固定的服务器上，不要发生服务器切换即可，服务器之前内存session中的数据还是在的；可以有两种实现；

1.四层代理 根据ip做hash一致性

原理：反向代理层使用用户ip来做hash，以保证同一个ip的请求落在同一个web-server（tomcat）上

2.七层代理  根据http协议任意业务字段自定义hash

原理：反向代理使用http协议中的某些业务属性来做hash，例如sid，city_id，user_id等，能够更加灵活的实施hash策略，以保证同一个浏览器用户的请求落在同一个web-server上

OSI七层协议

优点：

只需要改nginx配置，不需要修改应用代码

负载均衡，只要hash属性的值分布是均匀的，多台web-server的负载是均衡的

可以支持web-server水平扩展（session同步法是不行的，受内存限制）

缺点

session还是存在web-server中的，所以web-server重启可能导致部分session丢失，影响业务，如部分用户需要重新登录

如果web-server水平扩展，rehash后session重新分布，也会有一部分用户路由不到正确的session

但是以上缺点问题也不是很大，因为session本来都是有有效期的。所以这两种反向代理的方式可以使用

4.后端统一存储 session数据

原理：将session存储在web-server后端的存储层，数据库或者缓存；但是由于session是频繁读取的数据而且有过期时间，所以我们一般存在Redis缓存中，而不是MySQL等db中

1. 优点：
   1. 没有安全隐患
   2. 可以水平扩展，数据库/缓存水平切分即可
   3. web-server重启或者扩容都不会有session丢失
2. 不足
   1. 增加了一次网络调用，并且需要修改应用代码；如将所有的getSession方法替换为从Redis查数据的方式

总结

1. 保证session一致性的架构设计常见方法：
   1. session同步法：多台web-server相互同步数据
   2. 客户端存储法：一个用户只存储自己的session数据到cookie中
   3. 反向代理hash一致性：
      1. 保证一个用户的请求落在一台web-server
   4. 后端统一存储：web-server重启和扩容，session也不会丢失
2. 我们最终选择使用“后端统一存储这种方式”
3. SpringSession是基于“后端统一存储”这种方式来管理session的；
   1. 只需配置一个Filter，SpringSession在Filter中使用装饰者模式和适配器模式包装原生request。
   2. SpringSession可以选择使用JDBC、Redis、Hazelcast、MongoDB等方式存储session
   3. SpringSession也可以定制请求头中带sessionid或者cookie中带sessionid
   4. 我们选择使用Redis存储session

三、SpringSession

1.SpringSession简介

SpringSession主要解决分布式情况下，session一致性的问题； 

session一致性：只要用户不重启浏览器，每次http短连接请求，理论上服务端都能定位到session，保持会话。

2.为什么要使用SpringSession

1、传统方式session问题

在传统单机web应用中，一般使用tomcat/jetty等web容器时，用户的session都是由容器管理。

浏览器使用cookie中记录sessionid，每次发送请求的时候会带上这个sessionid，web容器根据sessionid找到当时在服务存储信息时使用的那个Map，以此判断用户是否存在会话session。

注意：最大的问题是，session存储在web容器中，被单台服务器容器管理。

在分布式情况下，这会导致什么？

当然，如果我们一直玩单机版的应用，不用关心这个问题，但是随着业务逐渐增大，分布式应用和集群是趋势。

解决session不一致有很多方案，但多配置复杂或者有明显的缺点。有了SpringSession，所有的session由SpringSession创建维护，无需我们修改任何代码，就能在集群环境下使用原生的session方式编程，无侵入、简单配置和Spring应用无缝整合、对接各种session存储方案；

3.SpringSession的简单使用

1.引入依赖

org.springframework.boot
spring-boot-starter-data-redis



org.springframework.session
spring-session-data-redis

2.简单配置redis和spring-session

# redis配置 spring.redis.host=39.98.76.67 #spring.redis.pool.max-active=100 spring.redis.jedis.pool.max-idle=100 # springsession配置 spring.session.store-type=redis   # session过期时间 spring.session.timeout=1800

3.controller

@RestController
@SpringBootApplication
public class SpringSession01Application {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringSession01Application.class, args);
}
@GetMapping("/set")
public String setSession(HttpSession session){
session.setAttribute("msg", "Hello");
return "ok";
}
 
@GetMapping("/get")
public String getSession(HttpSession session){
return (String) session.getAttribute("msg");
}
}

我们可以看到，redis中保存了数据，而且如果我们设置多台服务器，访问get获取到的都是一样的