第三节 MemcachedProviders之SesstionStateProvider（关于Session的讨论）

本节讨论问题Memcached缓存有效期及SesstionStateProvider管理Session。

• DefaultExpireTime 和 对象序列化存储
• SesstionStateProvider

MemcachedProvider是如何控制存储数据的有效期的

一、DefaultExpireTime 和 对象序列化存储

配置文件方式

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
    <configSections>
        <section name="cacheProvider" type="MemcachedProviders.Cache.CacheProviderSection, MemcachedProviders"
             allowDefinition="MachineToApplication" restartOnExternalChanges="true"/>
    <sectionGroup name="enyim.com">
      <section name="memcached" type="Enyim.Caching.Configuration.MemcachedClientSection, Enyim.Caching" />
    </sectionGroup>
        <section name="log4net" type="log4net.Config.Log4NetConfigurationSectionHandler,log4net"/>
    </configSections>
  <enyim.com>
    <memcached>
      <servers>
        <!-- put your own server(s) here-->
        <add address="127.0.0.1" port="11211" />        
      </servers>
      <socketPool minPoolSize="10" maxPoolSize="100" 
                  connectionTimeout="00:00:10" deadTimeout="00:02:00" />
    </memcached>
  </enyim.com>  
    <cacheProvider defaultProvider="MemcachedCacheProvider">
        <providers>
            <add name="MemcachedCacheProvider" 
           type="MemcachedProviders.Cache.MemcachedCacheProvider, MemcachedProviders"  keySuffix="_MySuffix_" defaultExpireTime="2000"/>
        </providers>               
    </cacheProvider>
    <log4net>
        <!-- Define some output appenders -->
        <appender name="ConsoleAppender" type="log4net.Appender.ConsoleAppender">
            <layout type="log4net.Layout.PatternLayout">
                <conversionPattern value="%date [%thread] %-5level %logger [%property{NDC}] - %message%newline" />
            </layout>
        </appender>
        <!--<threshold value="OFF" />-->
        <!-- Setup the root category, add the appenders and set the default priority -->
        <root>
            <priority value="WARN"/>
            <appender-ref ref="ConsoleAppender">
                <filter type="log4net.Filter.LevelRangeFilter">
                    <levelMin value="WARN"/>
                    <levelMax value="FATAL"/>
                </filter>
            </appender-ref>
        </root>
    </log4net>
</configuration>

在配置文件中可以看到使用了DistCache使用用的缓存策略是MemcachedCacheProvider，如果不需要分布式缓存我们利用WebCache可以继承CacheProvider重写一个缓存Provider注入到Discache中。

keySuffix代表 Key后缀  即给你的Key加后缀，以方便使用MemcachedCacheProvider的不同客户端区分各自的缓存数据

DefaultExpireTime 缓存数据有效期 毫秒为单位，虽然匹配了但默认不使用的，必须通过指定的方法实现

看一下测试代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using MemcachedProviders.Cache;
using MemcachedProviders.Session;
using System.Threading;

namespace DemoTest
{
    class Program
    {        
        static void Main(string[] args)
        {
            //服务端缓存通行证数据10秒
            DistCache.DefaultExpireTime = 10000;

            //假如用户登录成功
            User user = new User();
            user.Name = "小怜香";
            user.Age = 20;
            user.Birthday = Convert.ToDateTime("1991-1-1");
            user.Sex = false;
            user.IsLoginSucess = true;

            //生成通过证
            string passCode = Guid.NewGuid().ToString();
            Console.WriteLine("首次缓存数据-------------------8秒后读取");
            //缓存用户信息(10秒) ，并将PassCode保存到Cookie中
            DistCache.Add(passCode, user, true);

            //如何让用户在操作期间 缓存不过期呢？
            Thread.Sleep(8000);
            Console.WriteLine(DistCache.Get<User>(passCode).Name);

            Console.WriteLine("重新缓存--------------9秒后再读取");
            //从Cookie中获取PassCode ，通过PassCode从缓存中读取用户数据后重新缓存 
            //User newUser = DistCache.Get<User>(passCode);
            //DistCache.Remove(passCode);
            DistCache.Add(passCode, user, DistCache.DefaultExpireTime);  //Set方式重新缓存 （MemcacheProvider封装不是很好）用第一方式设置还是Add
          

            Thread.Sleep(8000);  //如果上面的代码没有刷新缓存至10秒 那下面的代码肯定会超时
            if(DistCache.Get<User>(passCode)!=null)
                Console.WriteLine(DistCache.Get<User>(passCode).Name);
            else
                Console.WriteLine("因为没有操作，缓存未刷新，导致数据过期");

            Console.WriteLine("3秒后再次读取数据----------");
            Thread.Sleep(3000);
            if (DistCache.Get<User>(passCode) != null)
                Console.WriteLine(DistCache.Get<User>(passCode).Name);
            else
                Console.WriteLine("因为没有操作，缓存未刷新，导致数据过期");
            
             //以上服务端的过程 即服务端用户登录数据先过期,PassCode取不到用户登录数据，可以判定为登录过期
             //还有一种情况客户端Cookie先过期 导致无法取到PassCode，因此服务端就无法获取用户数据，可以判定为登录过期。
             Console.ReadLine();
        }

        [Serializable]
        public class User
        {
            public string Name { set; get; }
            public bool Sex { set; get; }
            public int Age { set; get; }
            public DateTime Birthday { set; get; }
            public bool IsLoginSucess { set; get; }
        }

    }
}

结果

可以看到通过DistCache.Add("Name2", "小凤仙我不认识", true); 存储的数据在3秒后再取时已经过期清除了。

另外我们在使用MemcachedCacheProvider方法存储对象时，该对象一定要标记为可序列化Serializable。当然你也可以不使用MemcachedCacheProvider，自己先将对象先序列化再存储，取出来的时候自己在反序列化。（没有压缩功能）

既然MemcachedCacheProvider有缓存过期功能，是不是可以利用这一点+Cookie实现一个自定义Session功能呢

当用户登录了系统，这个时候生成一个GUID的PassCode通过行证做为缓存Key，并将用户登录信息保存到缓存中，同时PassCode根据请求输出到客户端Cookie中保存。此时Cookie也设置了有效期，服务端缓存也设置了有效期，因此可通过这两种情况来验证用户是否登录过期。

当Cookie中PassCode未过期，服务端可以从Cookie中获取PassCode 去缓存中读取用户登录数据，如果用户登录数据有效，刷重新设置用户数据有效期，并充许执行相关操作。当用户数据过期时则认为用户登录过期需重新登录。

当Cookie中PassCode过期，则服务端无法读取PassCode,则认为用户登录过期。 看一下服务端示例代码，因为客户端只要判断一下PassCode是否存在就可以了。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using MemcachedProviders.Cache;
using MemcachedProviders.Session;
using System.Threading;

namespace DemoTest
{
    class Program
    {        
        static void Main(string[] args)
        {
            //服务端缓存通行证数据10秒
            DistCache.DefaultExpireTime = 10000;

            //假如用户登录成功
            User user = new User();
            user.Name = "小怜香";
            user.Age = 20;
            user.Birthday = Convert.ToDateTime("1991-1-1");
            user.Sex = false;
            user.IsLoginSucess = true;

            //生成通过证
            string passCode = Guid.NewGuid().ToString();
            Console.WriteLine("首次缓存数据-------------------9秒后读取");
            //缓存用户信息(10秒) ，并将PassCode保存到Cookie中
            DistCache.Add(passCode, user, true);

            //如何让用户在操作期间 缓存不过期呢？当用户每一次操作或访问就刷新一下服务端的缓存
            Thread.Sleep(9000);
            Console.WriteLine(DistCache.Get<User>(passCode).Name);

            Console.WriteLine("取出数据重新缓存--------------9秒后再读取");
            //从Cookie中获取PassCode ，通过PassCode从缓存中读取用户数据后重新缓存 
            User newUser = DistCache.Get<User>(passCode);
            DistCache.Remove(passCode);
            DistCache.Add(passCode, newUser, true);

            Thread.Sleep(9000);  //如果上面的代码没有刷新缓存至10秒 那下面的代码肯定会超时
            if(DistCache.Get<User>(passCode)!=null)
                Console.WriteLine(DistCache.Get<User>(passCode).Name);
            else
                Console.WriteLine("因为没有操作，缓存未刷新，导致数据过期");

            Console.WriteLine("持续11秒没有刷新操作，再次读取数据----------");
            Thread.Sleep(2000);
            if (DistCache.Get<User>(passCode) != null)
                Console.WriteLine(DistCache.Get<User>(passCode).Name);
            else
                Console.WriteLine("因为没有操作，缓存未刷新，导致数据过期");
            
             //以上服务端的过程 即服务端用户登录数据先过期,PassCode取不到用户登录数据，可以判定为登录过期
             //还有一种情况客户端Cookie先过期 导致无法取到PassCode，因此服务端就无法获取用户数据，可以判定为登录过期。
             Console.ReadLine();
        }

        [Serializable]
        public class User
        {
            public string Name { set; get; }
            public bool Sex { set; get; }
            public int Age { set; get; }
            public DateTime Birthday { set; get; }
            public bool IsLoginSucess { set; get; }
        }

    }
}

 

上面处理实现Session会话（不是ASP.NET的Session)的优点：

1.解决跨域，跨窗口的会话认证（针对ASP.NET的Session不跨窗口），解决A站点转B站点或重新打开浏览器访问的Session认证问题。

2.分布式缓存Session或PassCode，实现认证服务器负载均横。

3.效率要高于数据库。

缺点：

1.一台缓存服务器Down掉后，该服务器上所有Session或PassCode丢失，导致用户访问过期。

2.受分布式缓存读取数据命中率影响，一旦未命中则导致用户访问过期。

3.分布式缓存效率要低于传统缓存。

4.Cookie欺骗，伪造在有效期内的PassCode去骗取服务器认证。（这个问题无法避免，即使你用ASP.NET Session）

      缺点的第1，2两条，我们可以通过重写MemcachedCacheProvider，增加写入数据库功能，同时这样做了也会因反复读写更新数据库而导致性能降低。当用户Cookie的PassCode还在有效期内，通过PassCode去找查缓存服务器中的用户登录信息，如果未查到（数据已过期或未命中亦或服务器Down掉），则去数据库中查找并确认是否已过期，如果未过期则读取并写入缓存中（针对服务器Down掉和丢失两种情况）。第3条是没有办法，实现分布式总是损失部分性能的。至于第4条可以通过加密解密的方式处理。 个人觉得在不是特别的情况下没必要增加数据库备份功能，因为你要反复读写更新数据库中这个缓存的有效期，以及过期后删除等操作。如果一定要保证Session不丢失，那建议还是直接保存数据库中，并在每次操作时更新数据的有效期。

Cookies跨域：正常的cookie只能在一个应用中共享，即一个cookie只能由创建它的应用获得。关于如何跨域读取Cookie方法很多，这里不介绍了。

URL后缀跨域：可将PassCode或SessionID通过URL后缀转到其它站点。（相比Cookie就暴露了，虽然可以加密弥补但是还是无法防止别人借用）

下面来看一下Memcahed实现Asp.net的Session缓存功能，这个是即实现了写入缓存中，又写入数据库中并实时更新有效期。

二、SesstionStateProvider

     Session是由应用服务器维持的一个服务器端的存储空间，用户在连接服务器时，会由服务器生成一个唯一的SessionID,用该SessionID 为标识符来存取服务器端的Session存储空间。而SessionID这一数据则是保存到客户端，用Cookie保存的，用户提交页面时，会将这一 SessionID提交到服务器端，来存取Session数据。这一过程，是不用开发人员干预的。所以一旦客户端禁用Cookie，那么Session可能会失效，也可能会传Url传递即xxx.aspx?SessionID=xxxxxxxxx的形式。

    

      这么看来，Session的原理其实和我们前面的设计的Cookie+PassCode+缓存功能是一致的。即打开浏览器请求后会产生一个Session会话，该会话有一个唯一标识SessionID（相当于PassCode），当用户登录后成功后，将用户登录信息缓存至对应用SessionID的Session存储中（相当于缓存）。当响应返回客户端后，SessionID被保存在Cookie中。当下一次请求回来时，服务端会根据Cookie中的SessionID从Session存储中取出对应的Session，绑到上下文中。然后从上下文中的Session获取相应的用户信息。

既然原理相同，那不可避免的都会碰到同样类似的问题：

1.Session丢失

2.Cookie或URL后缀参数SessionID一样可以欺骗

3.跨站点，跨浏览器，跨窗口等等访问一样无法通行。

      有人说利用Cookie+Session ，即Session存储的用户信息及其它可能更多的数据保存到Cookie中。

1.在Cookie有效期内Session丢失了，即从Cookie中取回所有数据绑回HttpContext的Session中。

2.跨站点，跨浏览器，跨窗口时，在Cookie有效期内将Session绑至其它站点。

3.加密解决欺骗问题

这个时候Cookie除了传递认证标识，还兼具了弥补Session丢失和跨域的一个存储载体了，即取代了Session备份数据库的功能。那谁主导数据有效期控制呢？Session本身过期了，而Cookie没有过期，这样导致了客户端一直有权限访问站点。并且大量的信息被保存在客户端中，虽然加密了，但仍可借用骗取通行。因此不提倡这种做法，Cookie本身是轻量型的，最好只担当SessionID或PassCode等标识或一些客户端自定义性的数据的保存和传递工作。所归根到底，关于会话凭据及会话信息的备份工作是由谁来做？无疑这一块还是交给数据库来做最放心了，但实时的验证工作还是交给缓存或Session存储本身来处理。

 

      当然你可以选择使用Cookie+asp.net Session+SQL备份兼跨域，或直接使用Cookie+PassCode+分布式缓存跨域+SQL备份的方案。

甚至也可以两者接合或 Cookie+asp.net Session+分布式缓存跨域+SQL备份。终于扯到了下面的内容了：

Asp.net 本身提供了sessionState的策略注入方案，看一下web.config的配置文件

<system.web> 
<sessionState cookieless="false" regenerateExpiredSessionId="true" mode="Custom"
    customProvider="MemcachedSessionProvider">
      <providers>
        <add name="MemcachedSessionProvider"
        type="MemcachedProviders.Session.SessionStateProvider,MemcachedProviders"
        connectionStringName="SqlSessionServices" dbType="SQL"  writeExceptionsToEventLog="false" />
      </providers>
    </sessionState>
</system.web>

     

     通过继承SessionStateStoreProviderBase重写Provider可以实现对Session的进一步处理。即HttpApplication管线进入HttpHandler的时候，SessionStateStoreProviderBase会重新创建Session绑定到HttpContext中，并根据SessionID从对应的存储体读取数据初始化这个Session，当HttpHandler结束请求时，又会调用SessionStateStoreProviderBase将从HttpContext中读取新进Session的数据保存到对应的存储体（字典集合，缓存，数据库，分布式缓存等），并且清除掉过期的数据，至此Session清除，整个过程是循环往复的，也就是说Session只存在HttpHandler请求期间。

MemcachedProviders/SessionStateProvider在HttpHandler处理请求结束前，从HttpContext读取Session并写入或更新到Memcahed缓存服务器中，同时清除掉Memcahed中过期的数据，同时也触发了数据库相应的操作（更新缓存有效期，删除过期数据）。当下次请求至HttpHandler阶段，Memcached又根SessionID读取缓存中的Session绑回到HttpContext中。所以我们从HttpContext读取的Session，都是从Memcahed缓存中读取的。

可以看到providers的节点中MemcachedSessionProvider的属性connectionStringName="SqlSessionServices" 指向了一个数据库连接。

<connectionStrings>
        <add name="SqlSessionServices" connectionString="Data Source= LIULJ2576\SQL2008;Initial Catalog = Session;User Id =  sa;Password = sa;"/>
    </connectionStrings>

 MemcachedProvider提供该数据库的脚本，一张表tblSessions和相关操作存储过程

proc_CleanExpiredData是清除过期数据的存储过程。由于过期的数据或者直接关闭浏览器导致Session没有清除，而MemcachedSessionProvider也没有自动清除这些Session，所以只能通过调用此存储过程定期清除掉一些过期的会话。我们也可以通过SQL代理实现这一功能。

看一下Web访问之后的数据表结果

当同一个Session会话持续不断，Expires和LockDate会不断的刷新，以防止过期。Timeout为默认或设置的过期时间（分钟）。

规则是这样，当存储的数据过了有效期后，当有访问这些数据发生时，则MemcahedSesstionProvider会从表里清除这条对应的SessionID记录。同时系统弹出登录过期，要求用户重新登录，这个时候只要用户不是关闭浏览器登录进来的，还是会用之前的SessionID再写入tblSessions表中。关闭浏览器IE会自动清除Cookie上的SessionID，所以这个时候再打开浏览器就新产生了一个SessionID。通过SessionStateProvider在Memcahed中保存了Session，同时也会实时更新至数据库。

      既然Session都写入数据库了，完全可以在跨域时或者丢失从数据库里读取在有效期内的Session，而没必要通过分布式缓存读取。当不是跨域时访问时，又可以直接利用Session存储而没有必要通过Memcached读取。（以上是误解）事实是这样的吗？ 通过对SessionStateProvider源码分析，SessionStateProvider继承重写了SessionStateStoreProviderBase，使用Memcached已经替代了原先Session的存储机制，而数据库则是充当Memcahed的备份。SessionStateProvider并没有画蛇添足，并且确实考虑了所有情况，确实是个很完美的方案。

      相反另一个问题就来了，为什么说Session会丢失，Session是在什么情况下丢失的？高负载，高并发？我没有碰到这些情况，假如这些情况容易发生，相信放到Memcached中也会碰到这种问题，如果是这样那在不注重效率的情况下，看来只有直接利数据库存储Session是最安全的了。web.config SessionState默认支持存入数据库存中的，只要配置一下就可以了。

<sessionState mode="SQLServer" allowCustomSqlDatabase="true"
                  sqlConnectionString="server=.;uid=sa;password=;initial catalog=sd"
                  cookieless="false"
                  timeout="20">
    </sessionState>

另外微软也提供了一种会话分布式缓存解决方案：

Windows Server AppFabric 为 ASP.NET Web 应用程序提供了自定义的会话状态提供程序，Web 应用程序可以分散缓存群集中的会话对象，从而提供可伸缩性。鉴于 AppFabric 缓存功能的性质，您放入会话中的对象必须可序列化。有时间在写一篇关于Windows Server AppFabric。