PHP 实现多服务器共享 SESSION 数据

一、问题起源

稍大一些的网站，通常都会有好几个服务器，每个服务器运行着不同功能的模块，使用不同的二级域名，而一个整体性强的网站，用户系统是统一的，即一套用户名、密码在整个网站的各个模块中都是可以登录使用的。各个服务器共享用户数据是比较容易实现的，只需要在后端放个数据库服务器，各个服务器通过统一接口对用户数据进行访问即可。但还存在一个问题，就是用户在这个服务器登录之后，进入另一个服务器的别的模块时，仍然需要重新登录，这就是一次登录，全部通行的问题，映射到技术上，其实就是各个服务器之间如何实现共享 SESSION 数据的问题。

二、PHP SESSION 的工作原理

在解决问题之前，先来了解一下 PHP SESSION 的工作原理。在客户端（如浏览器）登录网站时，被访问的 PHP 页面可以使用 session_start() 打开 SESSION，这样就会产生客户端的唯一标识 SESSION ID（此 ID 可通过函数 session_id() 获取/设置）。SESSION ID 可以通过两种方式保留在客户端，使得请求不同的页面时，PHP 程序可以获知客户端的 SESSION ID；一种是将 SESSION ID 自动加入到 GET 的 URL 中，或者 POST 的表单中，默认情况下，变量名为 PHPSESSID；另一种是通过 COOKIE，将 SESSION ID 保存在 COOKIE 中，默认情况下，这个 COOKIE 的名字为 PHPSESSID。这里我们主要以 COOKIE 方式进行说明，因为应用比较广泛。

那么 SESSION 的数据保存在哪里呢？当然是在服务器端，但不是保存在内存中，而是保存在文件或数据库中。默认情况下，php.ini 中设置的 SESSION 保存方式是 files（session.save_handler = files），即使用读写文件的方式保存 SESSION 数据，而 SESSION 文件保存的目录由 session.save_path 指定，文件名以 sess_ 为前缀，后跟 SESSION ID，如：sess_c72665af28a8b14c0fe11afe3b59b51b。文件中的数据即是序列化之后的 SESSION 数据了。如果访问量大，可能产生的 SESSION 文件会比较多，这时可以设置分级目录进行 SESSION 文件的保存，效率会提高很多，设置方法为：session.save_path="N;/save_path"，N 为分级的级数，save_path 为开始目录。当写入 SESSION 数据的时候，PHP 会获取到客户端的 SESSION_ID，然后根据这个 SESSION ID 到指定的 SESSION 文件保存目录中找到相应的 SESSION 文件，不存在则创建之，最后将数据序列化之后写入文件。读取 SESSION 数据是也是类似的操作流程，对读出来的数据需要进行解序列化，生成相应的 SESSION 变量。

三、多服务器共享 SESSION 的主要障碍及解决办法

通过了解 SESSION 的工作原理，我们可以发现，在默认情况下，各个服务器会各自分别对同一个客户端产生 SESSION ID，如对于同一个用户浏览器，A 服务器产生的 SESSION ID 是 30de1e9de3192ba6ce2992d27a1b6a0a，而 B 服务器生成的则是 c72665af28a8b14c0fe11afe3b59b51b。另外，PHP 的 SESSION 数据都是分别保存在本服务器的文件系统中。

确定了问题所在之后，就可以着手进行解决了。想要共享 SESSION 数据，那就必须实现两个目标：一个是各个服务器对同一个客户端产生的 SESSION ID 必须相同，并且可通过同一个 COOKIE 进行传递，也就是说各个服务器必须可以读取同一个名为 PHPSESSID 的 COOKIE；另一个是 SESSION 数据的存储方式/位置必须保证各个服务器都能够访问到。简单地说就是多服务器共享客户端的 SESSION ID，同时还必须共享服务器端的 SESSION 数据。

第一个目标的实现其实很简单，只需要对 COOKIE 的域（domain）进行特殊地设置即可，默认情况下，COOKIE 的域是当前服务器的域名/IP 地址，而域不同的话，各个服务器所设置的 COOKIE 是不能相互访问的，如www.aaa.com 的服务器是不能读写 www.bbb.com 服务器设置的 COOKIE 的。这里我们所说的同一网站的服务器有其特殊性，那就是他们同属于同一个一级域，如：aaa.infor96.com 和www.infor96.com 都属于域 .infor96.com，那么我们就可以设置 COOKIE 的域为 .infor96.com，这样 aaa.infor96.com、www.infor96.com 等等都可以访问此 COOKIE。PHP 代码中的设置方法如下：

<?phpini_set('session.cookie_domain', '.infor96.com');?>

这样各个服务器共享同一客户端 SESSION ID 的目的就达到了。

为了实现第二个目标，最终催生了多种解决方案，下面列举4种较为可行的方案进行对比探讨：

1. 基于NFS的Session共享

NFS是Net FileSystem的简称，最早由Sun公司为解决Unix网络主机间的目录共享而研发。

这个方案实现最为简单，无需做过多的二次开发，仅需将共享目录服务器mount到各频道服务器的本地session目录即可，缺点是NFS依托于复杂的安全机制和文件系统，因此并发效率不高，尤其对于session这类高并发读写的小文件，会由于共享目录服务器的io-wait过高，最终拖累前端WEB应用程序的执行效率。

2. 基于数据库的Session共享

首选当然是大名鼎鼎的Mysql数据库，并且建议使用内存表Heap，提高session操作的读写效率。这个方案的实用性比较强，相信大家普遍在使用，它的缺点在于session的并发读写能力取决于Mysql数据库的性能，同时需要自己实现session淘汰逻辑，以便定时从数据表中更新、删除 session记录，当并发过高时容易出现表锁，虽然我们可以选择行级锁的表引擎，但不得不否认使用数据库存储Session还是有些杀鸡用牛刀的架势。

3. 基于Cookie的Session共享

这个方案我们可能比较陌生，但它在大型网站中还是比较普遍被使用。原理是将全站用户的Session信息加密、序列化后以Cookie的方式，统一种植在根域名下（如：.host.com），利用浏览器访问该根域名下的所有二级域名站点时，会传递与之域名对应的所有Cookie内容的特性，从而实现用户的Cookie化Session 在多服务间的共享访问。

这个方案的优点无需额外的服务器资源；缺点是由于受http协议头信心长度的限制，仅能够存储小部分的用户信息，同时Cookie化的 Session内容需要进行安全加解密（如：采用DES、RSA等进行明文加解密；再由MD5、SHA-1等算法进行防伪认证），另外它也会占用一定的带宽资源，因为浏览器会在请求当前域名下任何资源时将本地Cookie附加在http头中传递到服务器。

4. 基于Memcache的Session共享

Memcache由于是一款基于Libevent多路异步I/O技术的内存共享系统，简单的Key + Value数据存储模式使得代码逻辑小巧高效，因此在并发处理能力上占据了绝对优势，目前本人所经历的项目达到2000/秒 平均查询，并且服务器CPU消耗依然不到10%。

另外值得一提的是Memcache的内存hash表所特有的Expires数据过期淘汰机制，正好和Session的过期机制不谋而合，降低了过期Session数据删除的代码复杂度，对比“基于数据库的存储方案”，仅这块逻辑就给数据表产生巨大的查询压力。

个人建议使用第4种解决方案，使用memcache 方便管理，并且能够自动释放过期的session 。