分布式系统中session一致性问题

业务场景

在单机系统中，用户登陆之后，服务端会保存用户的会话信息，只要用户不退出重新登陆，在一段时间内用户可以一直访问该网站，无需重复登陆。用户的信息存在服务端的 session 中，session中可以存放服务端需要的一些用户信息，例如用户ID，所属公司companyId，所属部门deptId等等。

分布式系统中session一致性问题

但是随着业务的发展，技术架构需要调整，原来的单机系统逐渐被更换，架构由单机扩展到分布式，甚至当下流行的微服务。虽然在用户端看来系统仍然是一个整体，但在技术端来说业务则被拆分成多个模块，各个模块之间相互独立，甚至不在同一台物理机器上，模块之间通过 RPC 进行通信。

分布式系统中session一致性问题

那么原来单机只需一份的 session， 如何满足在多系统的运行下保证会话一致性呢？单独保存在任何一个系统中都不合适，而且每个单独模块系统也可能是分布式形式的，是由集群组成。那么session的分配就更复杂了。

Redis 实现

针对以上问题，我们可能会从以下几个方面想到解决的方法，每个服务端存储一份，通过同步的方式保证一致性，但是这种方式有个很明显的缺点：session的同步需要数据传输，占内网带宽，有时延，网络不稳定的时候会造成部分系统同步延迟，那么就不能保证 session 一致性。而且所有服务端都包含所有session数据，数据量受内存限制，无法水平扩展。

那么我们是否可以单独将 session 信息存储在某一个独立的介质中，介质可以是DB也可以是缓存。

考虑到如下业务：登陆的时候我们经常会给用户一个过期时间（一般移动端常设置为7天或者一个月甚至更久），到期后用户需要输入登陆信息重新登陆，即会话过期。这种到期的设置我们自然想到了Redis的 key expire功能，所以最终我们可以将Redis引入进来实现我们的这种需求。系统如下图所示：

分布式系统中session一致性问题

我们只需在用户首次登陆的时候将用户信息放到 Token并缓存到 Redis 中，同时设置一个过期时间，伪代码如下：

<pre style="-webkit-tap-highlight-color: transparent; box-sizing: border-box; font-family: Consolas, Menlo, Courier, monospace; font-size: 16px; white-space: pre-wrap; position: relative; line-height: 1.5; color: rgb(153, 153, 153); margin: 1em 0px; padding: 12px 10px; background: rgb(244, 245, 246); border: 1px solid rgb(232, 232, 232); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">@Override
 public Map login(UserDto dto) {
 Map<String, Object> restMap = new HashMap<>();

 // 校验登陆信息
 User user = checkLoginInfo(dto);
 //删除旧的token
 String token = (String) redisUtils.get(CacheConstants.USER_TOKEN_KEY_COPY + user.getUserName());

 if (!ObjectUtils.isEmpty(token)) {
 redisUtils.delete(CacheConstants.USER_TOKEN_KEY_WEB + token);
 }
 // 唯一签名信息
 String signStr = user.getCompanyId() + user.getUserName() + dto.getPassword() + DateUtils.now().getTime();
 token = MD5Utils.md5(signStr);
 // 设置用户 token
 redisUtils.setExpiredAt(CacheConstants.USER_TOKEN_KEY_WEB + token, user.getId(), LOGIN_EXPIRED_TIME);
 //缓存新的token
 redisUtils.setExpiredAt(CacheConstants.USER_TOKEN_KEY_COPY + user.getUserName(), token, LOGIN_EXPIRED_TIME);
 dto.setCompanyId(user.getCompanyId());
 dto.setId(user.getId());
 restMap.put("token", token);
 restMap.put("userName", user.getUserName());
 return restMap;
 }
</pre>

那么在系统中如何使用呢，我们可以定义一个拦截器 SessionInterceptor，当访问 web 接口的时候检验用户的 token 信息，判断用户是否登陆，未登录的情况下一些业务接口是无法访问的，以及在登陆的情况下拿到我们需要的用户信息，如 userId。

<pre style="-webkit-tap-highlight-color: transparent; box-sizing: border-box; font-family: Consolas, Menlo, Courier, monospace; font-size: 16px; white-space: pre-wrap; position: relative; line-height: 1.5; color: rgb(153, 153, 153); margin: 1em 0px; padding: 12px 10px; background: rgb(244, 245, 246); border: 1px solid rgb(232, 232, 232); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">public class SessionInterceptor {
 @Autowired
 private RedisUtils redisUtils;

 @Autowired
 private UserService userService;
 @Pointcut("execution(* com.jajian.demo.web.*.controller.*.*(..)) && @annotation(org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping)")
 public void controllerMethodPointcut() {
 }
 @Around("controllerMethodPointcut()")
 public Object Interceptor(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) throws Throwable {

 Signature signature = proceedingJoinPoint.getSignature();
 MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) signature;
 Method targetMethod = methodSignature.getMethod();
 if (targetMethod.getDeclaringClass().isAnnotationPresent(NoLogin.class) || targetMethod.isAnnotationPresent(NoLogin.class)) {
 return proceedingJoinPoint.proceed();
 }
 // 从获取RequestAttributes中获取HttpServletRequest的信息
 RequestAttributes requestAttributes = RequestContextHolder.getRequestAttributes();
 HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) requestAttributes.resolveReference(RequestAttributes.REFERENCE_REQUEST);
 String token = request.getHeader("token");
 if(StringUtils.isEmpty(token)){
 Log.debug("验证token", "token验证失败,{}", "token不存在");
 throw new FieldException(Constants.LOGIN_ERROR_CODE, "login.session.timeout");
 }
 Integer userId= (Integer)redisUtils.get(CacheConstants.USER_TOKEN_KEY_WEB + token);

 if (null == userId) {
 Log.debug("验证token", "token验证失败,{}", "token超时");
 throw new FieldException(Constants.LOGIN_ERROR_CODE, "login.session.timeout");
 }
 User user = userService.getById(userId.longValue());
 if (ObjectUtils.isEmpty(user)){
 Log.debug("验证token", "token验证失败,{}", "用户信息不存在");
 throw new FieldException(Constants.LOGIN_ERROR_CODE, "login.session.timeout");
 }
 if (user.getStatus() == UserStatusEnum.NO.getCode() || user.getDeleteFlag() == DeleteFlagEnum.YES.getCode()){
 Log.debug("验证token", "token验证失败,用户信息异常 userName : {}, status : {},deleteFlag : {}", user.getUserName(),user.getStatus(), user.getDeleteFlag());
 throw new FieldException(Constants.LOGIN_ERROR_CODE, "login.session.timeout");
 }
 return proceedingJoinPoint.proceed();
 }

}
</pre>

以上实现方式简单易用，而且Redis 在分布式系统中的使用率也很高，所以无需额外的技术引入。可以支持水平扩展，数据库或缓存水平切分即可，服务端重启或者扩容都不会有session丢失的情况发生。