Tomcat之分布式session共享（MSM）

1. MSM简介

1.1 MSM（memcached session manager）

• MSM是一个用于解决分布式tomcat环境下session共享问题的开源解决方案
• 以tomcat插件的方式部署在了tomcat服务器上
• 即可以从本机内存快速读取Session信息（黏性Session），也可以使用memcached存储Session，以实现高可用

1.2 MSM的特性

• 支持黏性、非黏性Session
• 无单一故障点
• 可处理tomcat故障转移
• 可处理memcached故障转移
• 插件式session序列化
• 允许异步保存session，以提升响应速度
• 只有当session有修改时，才会将session写回memcached
• JMX管理&监控

1.3 黏性Session和非黏性Session（一般用于tomcat服务集群）

黏性Session：即session sticky，不复制Session会话

• 此模式下同一会话中的请求都被派发到同一个tomcat实例上，这样就无须在多台服务器之间实现session共享了
• 缺点：不能实现failover（故障切换），一旦用户访问的机器挂掉，那么其session就会丢失

非黏性Session：即session replication，复制Session会话

• 此模式下同一个会话中的请求可以被分配到不同的tomcat实例上进行处理
• 此时就需要在不同服务器之间同步、复制session，这样即使一台服务器挂掉了，请求在其他服务器上照样可以访问到session信息
• 缺点：Session复制需要系统资源和网络开销

1.4 MSM解决的问题

问题：

• 若有一个Tomcat集群，使用粘性session，如何应对单点故障？
• 为了应对更多的并发量和可用性，可以不断的增加Tomcat节点，但是单点故障仍旧会是个问题
• 如果使用粘性Session，一个Tomcat故障时，其他Tomcat并不能就干故障Tomcat节点的Session

解决此问题：

• 将粘性Session同时保存在Memcached中，如果单个Tomcat发生故障，集群中的其他Tomcat可以从Memcached中得到Session信息

2. Tomcat和Memcached的故障转移

2.1 Tomcat的故障转移

1. MSM安装在tomcat里，tomcat会在本地保留所有会话信息，就如同StandardManager一样
2. 一个请求完成后，session会被备份到memcached节点
3. 当服务同一会话的下一次请求时，tomcat可以在本地找到这个会话数据
   • 同一会话的第二次请求处理完成后，会话数据会更新到memcached节点
4. 若处理某个会话的tomcat挂了，那么下次请求会被路由到另一个tomcat上
   • 但是这个tomcat没有在本地保存该会话的数据，因此它会去相应的memcached中查找此次请求的会话数据并保存到本地
   • （根据请求头中sessionid的后缀）
   • 当这个tomcat处理完此次会话，它会将更新相应memcached节点存储的session信息
5. 图示：

2.2 memcached的故障转移

1. msm也实现了memcached的故障转移
   • 当一个memcached节点不可用时，session信息就会被转移到其他memcached节点
   • 与此同时，sessionid会被修改，一个新的JESESSIONID(响应头会有Set-Cookie:JESSIONID;XXXXXXXXXXXXX)会被发送到浏览器端
   • 当使用粘性session（sticky session）时，要确保负载均衡不会给sessionid添加后缀
2. SESSIONID的格式
   • MSM知道Memcached节点列表，这些节点标识会存储在SESSIONID中
   • SESSIONID值类似：602F7397FBE4D9932E59A9D0E52FE178-n1 【其中n1为Memcached节点标识】

3. MSM原理详解

3.1 MSM原理概述

• MSM利用Value（Tomcat阀）对Request进行跟踪
• Request请求来到时，从Memcached加载session
  • Request请求结束时，将tomcat session更新到Memcached，以达到session共享之目的
• MSM支持黏性（sticky）和非黏性（non-sticky）模式
  • 使用sticky模式时需要配置jvmRoute参数（在Engine标签中配置）
  • 每台tomcat的jvmRoute参数都不能一样

3.2 Sticky和Non-Sticky模式

1）Sticky模式：

• 结构：
  • tomcat session为主session
  • memcached为备session
• Request请求到来时：
  • 若tomcat jvmRoute没有发生变化，直接读取tomcat session
  • 若tomcat jvmRoute发生变化，要从memcached加载备session到tomcat
• Request请求结束时，将tomcat session更新至memcached，以达到主备同步的目的

2）Non-Sticky模式：

• 结构：
  • tomcat session为中转session
  • memcached1为主session
  • memcached2为备session
• Request请求到来时，从memcached2加载备session到tomcat
  • 若只有一个memcached节点，或者memcached2出错时
  • 容器中还是没有session，则从memcached1加载主session到tomcat
• Request请求结束时，将tomcat session更新至主memcached1和备memcached2
  • 并清除tomcat session，以达到主备同步的目的

4. Tomcat分布式session共享（MSM）

4.1 说明

• 官网介绍说，使用kryo序列化tomcat的效率最高，采用kryo序列化
• 所需要安装的包：

4.2 No-Sticky模式

• 说明：
  • 多个tomcat实例时，需要选择Non-Sticky模式，即sticky="false"
• 配置示例：

  # 在<Context>中添加
  <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
       # 配置memcached的节点信息，多个memcached节点中间需要使用空格或逗号隔开
          memcachedNodes="n1:192.168.10.203:11211,n2:192.168.10.205:11211"  
          lockingMode="auto"            # 可选值，默认为none，只对non-sticky有效
          sticky="false"                # 使用Non-Sticky模式
          sessionBackupAsync="false"    # 可选值，默认为true，是否以异步的方式存储到memcached
       # 可选值，制定忽略那些请求的session操作，一般制定静态资源如css，js一类的
          requestUriIgnorePattern=".*.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"  
          transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
          /> 

4.3 Sticky模式

• 说明：
  • 故障转移配置节点（failoverNodes），不能使用在Non-Stick模式，多个使用空格或逗号分隔开，配置某个节点为备份节点
  • 当其他节点都不可用时才会存储到备份节点，适用于stick模式（一台tomcat，多台memcached）
• 配置示例：

  # 在<Context>中添加：
  <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
       #多个memcached之间用空格或逗号隔开都可以
          memcachedNodes="n1:192.168.10.203:11211,n2:192.168.10.205:11211"
          sticky="true"
          failoverNodes="n2"                                           
          requestUriIgnorePattern=".*.(png|gif|jpg|css|js|swf|flv)$"
          transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
          copyCollectionsForSerialization="true"
          />

4.4 测试的index.jsp页面

<%@ page language="java" %>
<html>
        <head><title>TomcatB</title></head>
        <body>
                <h1><font color="red">TomcatB</font></h1>
                <table align="centre" border="1">
                        <tr>
                                <td>Session ID</td>
                <% session.setAttribute("www.node1.com","www.node1.com"); %>
                                <td><%= session.getId() %></td>
                        </tr>
                        <tr>
                                <td>Created on</td>
                                <td><%= session.getCreationTime() %></td>
                        </tr>
                </table>
                <h1>10.0.0.204</h1>
        </body>
</html>

4.5 在memcached中查看缓存的session信息

stats items
STAT items:3:number 1
STAT items:3:age 24
STAT items:3:evicted 0
STAT items:3:evicted_nonzero 0
STAT items:3:evicted_time 0
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STAT items:3:reclaimed 0
STAT items:3:expired_unfetched 0
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STAT items:5:reclaimed 0
STAT items:5:expired_unfetched 0
STAT items:5:evicted_unfetched 0
END
stats cachedump 3 0
ITEM bak:validity:C556BD8AF979FDAC3F311ACA1E3E2318-n2.TomcatB [20 b; 1576173776 s]
END
stats cachedump 5 0
ITEM bak:C556BD8AF979FDAC3F311ACA1E3E2318-n2.TomcatB [97 b; 1576175567 s]
END

• 经过测试，发现session一样，测试成功