asp.net core系列 43 Web应用 Session分布式存储(in memory与Redis)

一.概述

　　HTTP 是无状态的协议。默认情况下，HTTP 请求是不保留用户值或应用状态的独立消息。本文介绍了几种保留请求间用户数据和应用状态的方法。下面以表格形式列出这些存储方式,本篇专讲Session会话状态，计划下篇再讲应用状态。

　　1.1 Cookie

　　　　Cookie是服务器产生ID的标签。是识别用户，实现持久会话的最好方式。Cookie分为两类：会话Cookie和持久Cookie。二者唯一区别是设置过期时间。

　　　　(1)会话Cookie是临时的，当用户退出浏览器时，就会被删除。

　　　　(2)持久Cookie生存时间更长，存储在硬盘上，当浏览器退出或计算机重启时它们仍然存在。

　　　　Cookie跨请求存储数据,每次请求都会发送Cookie。Cookie的大小应该保持在最低限度。理想情况下，仅标识符存储在 Cookie 中。大多数浏览器 Cookie 大小限制为 4096 个字节。每个域仅有有限数量的 Cookie 可用，比如IE6.0每个域cookie个数最多为20个。

　　　　下面看Cookie是如何工作的：

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　　　　(a) 客户端首次Request请求Web站点时，Web服务器对客户端一无所知。

　　　　(b) Web服务器通过Response报文的 Set-Cookie或Set-Cookie2产生标识Cookie id=”34294”，返回给客户端，客户端浏览器会存储该Cookie。

　　1.2 Session (会话)介绍

　　　　Session数据由缓存支持并被视为临时数据，Session状态是用户浏览Web应用程序时，存储用户数据的ASP.NET Core方案。Session状态使用应用维护的存储，来保存客户端所有请求的数据。ASP.NET Core通过向客户端提供包含Session ID的cookie来维护Session状态，该Session ID随每个请求一起发送到应用程序(Web服务器)。该应用程序使用Session ID来获取Session数据(Session数据存储在Web服务器上)。Session会话状态以下主要行为：

　　(1) 由于cookie Session是特定于浏览器的，因此不能跨浏览器共享会话。

　　　　(2) 应用在上次请求后保留Session的时间有限。应用程序可以设置Session超时，或者使用 20 分钟的默认值。

　　　　(3) 建议不使用粘性会话, 更好的方法是使用Redis或SQL Server分布式缓存，它不需要粘性会话。

　　1.3 Session会话选项

　　　　若要替代Session默认值，使用 SessionOptions (services.AddSession)。下面是主要选项，以及示例：

　　   //选项配置
　　   services.AddSession(options =>
      {
          options.Cookie.Name = ".AdventureWorks.Session";
          options.IdleTimeout = TimeSpan.FromSeconds(10);
      });

　　1.4 Session设置和获取值

　　　　在 Microsoft.AspNetCore.Session 包中提供中间件来管理Session状态。若要启用Session中间件，Startup 必须包含如下：

　　　　(1) 任何IDistributedCache内存缓存。该IDistributedCache实现用作Session的后备存储,下面会讲到分布式缓存在 ASP.NET Core 中。

　　　　(2) 对 ConfigureServices 方法中 AddSession 的调用。

　　　　(3) 对 Configure 中 UseSession(); 的调用。

二. Session存储 in memory

　　在 ASP.NET Core中,分布式缓存无论使用in memory、SQL Server、Redis都需要应用程序使用IDistributedCache接口与缓存进行交互。Session存储在in memory中，称为”分布式内存缓存”(AddDistributedMemoryCache)。是框架提供的IDistributedCache实现。注意：分布式内存缓存不是实际的分布式缓存,该缓存是存储在运行应用程序的服务器上。

　　运用场景一般用在开发或测试中。也可以用在生产环境下，但必须是内存消耗不高并且应用程序是单个节点(没有Web分发负载)。

　　2.1 Startup文件配置session

public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
           //..
            services.AddDistributedMemoryCache();
            services.AddHttpContextAccessor();
            services.AddSession(options =>
            {
                //空闲10秒后, session自动清空
                options.IdleTimeout = TimeSpan.FromSeconds(10);
                options.Cookie.HttpOnly = true;
            });
            services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_2);
    }

    public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
    {
       //..
       //顺序很重要,必须放在UseMvc之前。配置后HttpContext.Session可用
        app.UseSession();
        app.UseMvc();
    }
}

　　2.2 使用属性 HttpContext.Session 从 Razor Pages PageModel 类或 MVC 控制器类访问会话状态。

 　public class HomeController : Controller
    {
        private readonly IHttpContextAccessor _accessor;
        public HomeController( IHttpContextAccessor httpContextAccessor)
        {
            this._accessor = httpContextAccessor;
        }

        public IActionResult Index()
        {
            HttpContext.Session.SetString("SessionTest", "Ben Rules!");
            return View();
        }

        public IActionResult Privacy()
        {
            ViewData["SessionTest"] = _accessor.HttpContext.Session.GetString("SessionTest");
            return View();
        }
    }

　　　　先运行index页设置Session后，再运行Privacy页读取该Session。如下图：Session会话设置和获取值成功，再查看浏览器中的Cookies名称默认为.AspNetCore.Session。

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　　2.3 Session数据序列化

　　　　必须对所有Session数据进行序列化以启用分布式缓存方案，即使是在使用in memory缓存的时候。对于字符串和数据序列化以由ISession 扩展方法实现了。对于复杂类型，添加以下扩展方法以设置和获取可序列化的对象。

public static class SessionExtensions
{
    public static void Set<T>(this ISession session, string key, T value)
    {
        session.SetString(key, JsonConvert.SerializeObject(value));
    }

    public static T Get<T>(this ISession session, string key)
    {
        var value = session.GetString(key);

        return value == null ? default(T) :
            JsonConvert.DeserializeObject<T>(value);
    }
}

　　　　//以下示例演示如何使用扩展方法设置和获取可序列化的对象：
　　　　HttpContext.Session.Set<DateTime>(SessionKeyTime, currentTime);

三.Session存储Redis

　　Redis缓存比SQL Server缓存提供更高的吞吐量和更低的延迟。这里不在演示SQL Server存储，如果要用SQL Server存储，建议为分布式缓存提供专用的SQL Server实例(与应用程序的数据库实例分开)。

　　3.1 Redis服务器

　　　　关于redis的安装，这里不在介绍。

#启动redis服务成功
[root@localhost bin]# ./redis-server redis.conf

#启动redis客户端测试成功
[root@localhost bin]# ./redis-cli -h 172.168.18.200  -a 123456
127.0.0.1:6379> set msg "hello"
OK
127.0.0.1:6379> get msg
"hello"

　　3.2 asp.net core应用端

　　　　(1)演示项目是基于上面的in memory案例，先安装redis中间件。

　　　　PM> Install-Package Microsoft.Extensions.Caching.Redis

　　　　(2)将in memory改为redis存储，代码改动如下：

            //services.AddDistributedMemoryCache();
            services.AddDistributedRedisCache(options =>
            {
                options.Configuration = "172.168.18.200:6379,allowAdmin=true,password=123456,defaultdatabase=0";
            });
            services.AddHttpContextAccessor();
            services.AddSession(options =>
            {
                options.IdleTimeout = TimeSpan.FromSeconds(10);
                options.Cookie.HttpOnly = true;
            });
            services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_2);

　　　　(3)设置和获取Session

　　　　　　在HomeController类中，设置和获取Session，代码不变，可参考上面2.2。运行index页后，再运行Privacy页，Session会话设置和获取值成功，再使用redis工具查看已存储到了redis服务中（空闲10秒后，redis存储的session将自动清空）如下图所示：

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　　参考资料

　　　　ASP.NET Core 中的会话和应用状态

　　　　Redis可视化管理

　　　分布式缓存在 ASP.NET Core 中

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