如何用Redis解决分布式Session共享问题？高并发登录方案详解_Redis

前期概要

假设我们现在有如下图的架构.

如上图所示的架构方案, 手机或者app端发起请求，请求我们的 nginx 服务器，nginx基于七层模型走的事http协议，可以实现基于lua直接绕开tomcat访问redis，也可以作为静态资源服务器，轻松扛下上万并发，负载均衡到下游tomcat服务器，打散流量，我们都知道一台4核8g的tomcat，在优化和处理简单业务的加持下，大不了就处理1000左右的并发，经过nginx的负载均衡分流后，利用集群支撑起整个项目，同时nginx在部署了前端项目后，更是可以做到动静分离，进一步降低tomcat服务的压力，这些功能都得靠nginx起作用，所以nginx是整个项目中重要的一环。

在tomcat支撑起并发流量后，我们如果让tomcat直接去访问mysql，根据经验mysql企业级服务器只要上点并发，一般是16或32 核心cpu，32 或 64g内存，像企业级mysql加上固态硬盘能够支撑的并发，大概就是4000起~7000左右，如果有上万并发，瞬间就会让mysql服务器的cpu，硬盘全部打满，容易崩溃，所以我们在高并发场景下，选择了使用mysql集群，同时为了进一步降低mysql的压力，同时增加访问的性能，我们也会加入redis，同时使用redis集群使得redis对外提供更好的服务。

基于session实现登录方案

基于session实现啊登录方案的流程如下:

发送验证码：

用户在提交手机号后，会校验手机号是否合法，如果不合法，则要求用户重新输入手机号

如果手机号合法，后台此时生成对应的验证码，同时将验证码进行保存，然后再通过短信的方式将

验证码发送给用户. 流程图如下:

短信验证码登录、注册：

用户将验证码和手机号进行输入，后台从session中拿到当前验证码，然后和用户输入的验证码进行校验，如果不一致，则无法通过校验，如果一致，则后台根据手机号查询用户，如果用户不存在，则为用户创建账号信息，保存到数据库，无论是否存在，都会将用户信息保存到session中，方便后续获得当前登录信息.

流程图如下:

校验登录状态:

用户在请求时候，会从cookie中携带者jsessionid到后台，后台通过jsessionid从session中拿到用户信息，如果没有session信息，则进行拦截，如果有session信息，则将用户信息保存到threadlocal中，并且放行.

流程图如下:

现有方案存在的问题

核心思路分析：

每个 tomcat 中都有一份属于自己的session, 假设用户第一次访问第一台tomcat，并且把自己的信息存放到第一台服务器的session中，但是第二次这个用户访问到了第二台tomcat，那么在第二台服务器上，肯定没有第一台服务器存放的session，所以此时整个登录拦截功能就会出现问题，我们能如何解决这个问题呢？

早期的方案是session拷贝，就是说虽然每个tomcat上都有不同的session，但是每当任意一台服务器的session修改时，都会同步给其他的tomcat服务器的session，这样的话，就可以实现session的共享了

但是这种方案具有两个大问题

1、每台服务器中都有完整的一份session数据，服务器压力过大。

2、session拷贝数据时，可能会出现延迟

所以咱们后来采用的方案都是基于redis来完成，我们把session换成redis，redis数据本身就是共享的，就可以避免session共享的问题了.

redis代替session的业务流程

设计key的结构

首先我们要思考一下利用 redis 来存储数据，那么到底使用哪种结构呢？由于存入的数据比较简单，我们可以考虑使用string，或者是使用哈希，

如下图，如果使用string，那么他的 value，要多占用一点空间，如果使用哈希，则他的value中只会存储他数据本身，如果不是特别在意内存，其实使用string就可以啦。

string

hash

设计key的具体细节

所以我们可以使用string结构，就是一个简单的key，value键值对的方式，但是关于key的处理，session他是每个用户都有自己的session，但是redis的key是共享的，咱们就不能使用code了

在设计这个key的时候，我们之前讲过需要满足两点

1、key要具有唯一性

2、key要方便携带

如果我们采用phone:手机号这个的数据来存储当然是可以的，但是如果把这样的敏感数据存储到redis中并且从页面中带过来毕竟不太合适，所以我们在后台生成一个随机串token，然后让前端带来这个token就能完成

我们的整体逻辑了.

整体访问流程

当注册完成后，用户去登录会去校验用户提交的手机号和验证码，是否一致，如果一致，则根据手机号查询用户信息，不存在则新建，最后将用户数据保存到redis，并且生成token作为redis的key，当我们校验用户是否登录时，会去携带着token进行访问，从redis中取出token对应的value，判断是否存在这个数据，如果没有则拦截，如果存在则将其保存到 threadlocal 中，并且放行。

简单的代码示例

@override
public result login(loginformdto loginform) {
    // 1.校验手机号
    string phone = loginform.getphone();
    if (regexutils.isphoneinvalid(phone)) {
        // 2.如果不符合，返回错误信息
        return result.fail("手机号格式错误！");
    }
    // 3.从redis获取验证码并校验
    string cachecode = stringredistemplate.opsforvalue().get(login_code_key + phone);
    string code = loginform.getcode();
    if (cachecode == null || !cachecode.equals(code)) {
        // 不一致，报错
        return result.fail("验证码错误");
    }

    // 4.一致，根据手机号查询用户 select * from tb_user where phone = ?
    user user = query().eq("phone", phone).one();

    // 5.判断用户是否存在
    if (user == null) {
        // 6.不存在，创建新用户并保存
        user = createuserwithphone(phone);
    }

    // 7.保存用户信息到 redis中
    // 7.1.随机生成token，作为登录令牌
    string token = uuid.randomuuid().tostring(true);
    // 7.2.将user对象转为hashmap存储
    userdto userdto = beanutil.copyproperties(user, userdto.class);
    map<string, object> usermap = beanutil.beantomap(userdto, new hashmap<>(),
            copyoptions.create()
                    .setignorenullvalue(true)
                    .setfieldvalueeditor((fieldname, fieldvalue) -> fieldvalue.tostring()));
    // 7.3.存储
    string tokenkey = login_user_key + token;
    stringredistemplate.opsforhash().putall(tokenkey, usermap);
    // 7.4.设置token有效期
    stringredistemplate.expire(tokenkey, login_user_ttl, timeunit.minutes);

    // 8.返回token
    return result.ok(token);
}

如此我们就达到了redis实现session共享的目的了.