redis集群负载均衡原理_zuul 负载均衡

最近在研究Web架构方面的知识，包括数据库读写分离，Redis缓存和队列，集群，以及负载均衡（LVS），今天就来先学习下我在负载均衡中遇到的问题，那就是session共享的问题。

一、负载均衡

负载均衡：把众多的访问量分担到其他的服务器上，让每个服务器的压力减少。

通俗的解释就是：把一项任务交由一个开发人员处理总会有上限处理能力，这时可以考虑增加开发人员来共同处理这项任务，多人处理同一项任务时就会涉及到调度问题，即任务分配，这和多线程理念是一致的。nginx在这里的角色相当于任务分配者。

如我们第一次访问 www.baidu.com 这个域名，可能会对应这个IP 111.13.101.208的服务器，然后第二次访问，IP可能会变为111.13.101.209的服务器，这就是百度采用了负载均衡，一个域名对应多个服务器，将访问量分担到其他的服务器，这样很大程度的减轻了每个服务器上访问量。

但是，这里有一个问题，如果我们登录了百度的一个账号，如网页的百度网盘，但是每次有可能请求的是不同的服务器，我们知道每个服务器都会有自己的会话session，所以会导致用户每次刷新网页又要重新登录，这是非常糟糕的体验，因此，根据以上问题，希望session可以共享，这样就可以解决负载均衡中同一个域名不同服务器对应不同session的问题。

二、Redis介绍

目前多服务器的共享session，用的最多的是redis。

关于Redis的基础知识，可以看我之前的博文Redis开发学习。

再简单的梳理下：

1. redis是key-value的存储系统，属于非关系型数据库
2. 特点：支持数据持久化，可以让数据在内存中保存到磁盘里（memcached：数据存在内存里，如果服务重启，数据会丢失）
3. 支持5种数据类型：string，hash，list，set，zset
4. 两种文件格式（即数据持久化）
   （1）RDB（全量数据）：多长时间/频率，把内存中的数据刷到磁盘中，便于下次读取文件时进行加载。（2）AOF（增量请求）：类似mysql的二进制日志，不停地把对数据库的更改语句记录到日志中，下次重启服务，会根据二进制日志把数据重写一次，加载到内存里，实现数据持久化
5. 存储
   （1）内存存储 （2）磁盘存储（RDB） （3）log文件（AOF）

三、实现的核心思想

首先要明确session和cookie的区别。浏览器端存的是cookie每次浏览器发请求到服务端是http 报文头是会自动加上你的cookie信息的。服务端拿着用户的cookie作为key去存储里找对应的value(session).

同一域名下的网站的cookie都是一样的。所以无论几台服务器,无论请求分配到哪一台服务器上同一用户的cookie是不变的。也就是说cookie对应的session也是唯一的。

所以，这里只要保证多台业务服务器访问同一个redis服务器(或集群)就行了。

四、PHP会话session配置改为Redis

我们可以看到PHP默认的的session配置使用文件形式保存在服务器临时目录中，我们需要Redis作为保存session的驱动，所以，这里需要对配置文件进行修改，PHP的自定义会话机制改为Redis。

这里有三种修改方式：

1.修改配置文件php.ini

找到配置文件 php.ini，修改为下面内容，保存并重启服务

session.save_handler = redis
session.save_path = "tcp://127.0.0.1:6379"

2.代码中动态配置修改

直接在代码中加入以下内容：

ini_set("session.save_handler", "redis"); ini_set("session.save_path", "tcp://127.0.0.1:6379");

注：如果配置文件redis.conf里设置了连接密码requirepass，save_path需要这样写tcp://127.0.0.1:6379?auth=authpwd ，否则保存session的时候会报错。

测试：

<?php
//ini_set("session.save_handler", "redis");
//ini_set("session.save_path", "tcp://127.0.0.1:6379");

session_start();

//存入session
$_SESSION['class'] = array('name' => 'toefl', 'num' => 8);

//连接redis
$redis = new redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);

//检查session_id
echo 'session_id:' . session_id() . '<br/>';

//redis存入的session（redis用session_id作为key,以string的形式存储）
echo 'redis_session:' . $redis->get('PHPREDIS_SESSION:' . session_id()) . '<br/>';

//php获取session值
echo 'php_session:' . json_encode($_SESSION['class']);

3.自定义会话机制

使用 session_set_save_handle 方法自定义会话机制，网上发现了一个封装非常好的类，我们可以直接使用这个类来实现我们的共享session操作。

<?php
class redisSession{
    /** * 保存session的数据库表的信息 */
    private $_options = array(
        'handler' => null, //数据库连接句柄
        'host' => null,
        'port' => null,
        'lifeTime' => null,
        'prefix'   => 'PHPREDIS_SESSION:'
    );

    /** * 构造函数 * @param $options 设置信息数组 */
    public function __construct($options=array()){
        if(!class_exists("redis", false)){
            die("必须安装redis扩展");
        }
        if(!isset($options['lifeTime']) || $options['lifeTime'] <= 0){
            $options['lifeTime'] = ini_get('session.gc_maxlifetime');
        }
        $this->_options = array_merge($this->_options, $options);
    }

    /** * 开始使用该驱动的session */
    public function begin(){
        if($this->_options['host'] === null ||
           $this->_options['port'] === null ||
           $this->_options['lifeTime'] === null
        ){
            return false;
        }
        //设置session处理函数
        session_set_save_handler(
            array($this, 'open'),
            array($this, 'close'),
            array($this, 'read'),
            array($this, 'write'),
            array($this, 'destory'),
            array($this, 'gc')
        );
    }
    /** * 自动开始回话或者session_start()开始回话后第一个调用的函数 * 类似于构造函数的作用 * @param $savePath 默认的保存路径 * @param $sessionName 默认的参数名，PHPSESSID */
    public function open($savePath, $sessionName){
        if(is_resource($this->_options['handler'])) return true;
        //连接redis
        $redisHandle = new Redis();
        $redisHandle->connect($this->_options['host'], $this->_options['port']);
        if(!$redisHandle){
            return false;
        }

        $this->_options['handler'] = $redisHandle;
// $this->gc(null);
        return true;

    }

    /** * 类似于析构函数，在write之后调用或者session_write_close()函数之后调用 */
    public function close(){
        return $this->_options['handler']->close();
    }

    /** * 读取session信息 * @param $sessionId 通过该Id唯一确定对应的session数据 * @return session信息/空串 */
    public function read($sessionId){
        $sessionId = $this->_options['prefix'].$sessionId; 
        return $this->_options['handler']->get($sessionId);
    }

    /** * 写入或者修改session数据 * @param $sessionId 要写入数据的session对应的id * @param $sessionData 要写入的数据，已经序列化过了 */
    public function write($sessionId, $sessionData){
        $sessionId = $this->_options['prefix'].$sessionId; 
        return $this->_options['handler']->setex($sessionId, $this->_options['lifeTime'], $sessionData);
    }

    /** * 主动销毁session会话 * @param $sessionId 要销毁的会话的唯一id */
    public function destory($sessionId){
        $sessionId = $this->_options['prefix'].$sessionId; 
// $array = $this->print_stack_trace();
// log::write($array);
        return $this->_options['handler']->delete($sessionId) >= 1 ? true : false;
    }

    /** * 清理绘画中的过期数据 * @param 有效期 */
    public function gc($lifeTime){
        //获取所有sessionid，让过期的释放掉
        //$this->_options['handler']->keys("*");
        return true;
    }
    //打印堆栈信息
    public function print_stack_trace() {
        $array = debug_backtrace ();
        //截取用户信息
        $var = $this->read(session_id());
        $s = strpos($var, "index_dk_user|");
        $e = strpos($var, "}authId|");
        $user = substr($var,$s+14,$e-13);
        $user = unserialize($user);
        //print_r($array);//信息很齐全
        unset ( $array [0] );
        if(!empty($user)){
          $traceInfo = $user['id'].'|'.$user['user_name'].'|'.$user['user_phone'].'|'.$user['presona_name'].'++++++++++++++++\n';
        }else{
          $traceInfo = '++++++++++++++++\n';
        }
        $time = date ( "y-m-d H:i:m" );
        foreach ( $array as $t ) {
            $traceInfo .= '[' . $time . '] ' . $t ['file'] . ' (' . $t ['line'] . ') ';
            $traceInfo .= $t ['class'] . $t ['type'] . $t ['function'] . '(';
            $traceInfo .= implode ( ', ', $t ['args'] );
            $traceInfo .= ")\n";
        }
        $traceInfo .= '++++++++++++++++';
        return $traceInfo;
    }

}

在你的项目入口处调用上边的类：上边的方法等于是重写了session写入文件的方法，将数据写入到了Redis中。

初始化文件 init.php

<?php
require_once("redisSession.php");
$handler = new redisSession(array(
                'host' => "127.0.0.1",
                'port' => "6379"
        ));
$handler->begin();

// 这也是必须的，打开session，必须在session_set_save_handler后面执行
session_start();

测试 test.php

<?php
// 引入初始化文件
include("init.php");
$_SESSION['isex'] = "Hello";  
$_SESSION['sex']  = "Corwien";

// 打印文件
print_r($_SESSION);
// ( [sex] => Corwien [isex] => Hello )

在Redis客户端使用命令查看我们的这条数据是否存在：

27.0.0.1:6379> keys *
 1) "first_key"
 2) "mylist"
 3) "language"
 4) "mytest"
 5) "pragmmer"
 6) "good"
 7) "PHPREDIS_SESSION:29a111bcs120sv48ibmmjqdag4"
 8) "user:1"
 9) "counter:__rand_int__"
10) "key:__rand_int__"
11) "tutorial-list"
12) "id:1"
13) "name"
127.0.0.1:6379> get PHPREDIS_SESSION:29a111bcs120sv48ibmmjqdag4
"sex|s:7:\"Corwien\";isex|s:5:\"Hello\";"
127.0.0.1:6379>

我们可以看到，我们的数据被保存在了Redis端了，键为：PHPREDIS_SESSION:29a111bcs120sv48ibmmjqdag4.