搭建Tomcat集群&通过Redis缓存共享session的一种流行方案

为什么要共享session?

我们使用单台Tomcat的时候不会有共享sesssion的疑虑，只要使用Tomcat的默认配置即可，session即可存储在Tomcat上。

但是随着业务的扩大，增加Tomcat节点构成Tomcat集群大势所趋，分布式带来了增加更大规模并发请求的优势，但是也随之到来了一个问题，每个Tomcat只存储来访问自己的请求产生的session，如果Tomcat-A已经为客户端C创建了会话session，那么Tomcat-B并不知道客户端已与集群中的Tomcat-A产生了会话，在访问时就会为C再创建一份session，如果是基于session的验证会话权限的接口(如用户登录认证后才可访问的数据接口)，将会导致在访问集群中不同节点的时候重复认证。session的不共享导致原来的会话管理机制在Tomcat集群中无法工作。

所以，如果有一个Tomcat集群都能访问的公共session存取区就好了，基于这个概念，我们想到了使用Redis来做这个session公共存取区，这样子的话就有一个统一管理回话的地方了。回看我们上文提到的例子，如果Tomcat-A已经为客户端C创建了会话session，这个session信息会直接存储在公共的Redis里面，那么Tomcat-B就可以到公共session存储区里获得已为C产生的session，这样的结果是集群的公共session存取区在逻辑上就像一个tomcat的内部session存取区一样了。

怎么做呢?

有了上述基本的概念，我们就要开始真正施行了。

1. 持久化Tomcat Session到Redis中

Tomcat提供了一个开放的session管理和持久化的org.apache.catalina.session.ManagerBase，继承这个抽象类并做一些简单的配置，即可让你的session管理类接管Tomcat的session读取和持久化。当然，我们在这里使用了一个流行的开源项目：
https://github.com/jcoleman/tomcat-redis-session-manager
，它已经为我们准备好了这样的一个管理类，只要将这个管理类配置在Tomcat中即可发挥功能。它可以帮助我们将tomcat的session存入我们指定的redis，甚至支持redis在sentinel模式调度的redis集群，稍后我们也将详述这样的redis集群该如何部署。

使用这个项目非常简单，如果在Tomcat6或Tomcat7下部署，直接使用项目release出的jar文件到Tomcat的lib下即可，准确来说还需要引入它的其他几个依赖(括号中为建议的)：

tomcat-redis-session-manager-VERSION.jar(v1.2)
commons-pool2-VERSION.jar(v2.2)
jedis-VERSION.jar(v2.5.2)

引入后需要在tomcat下修改conf/context.xml：

<Valve className="com.orangefunction.tomcat.redissessions.RedisSessionHandlerValve" />
<Manager className="com.orangefunction.tomcat.redissessions.RedisSessionManager"
         host="{redis.host}"
         port="{redis.port}"
         database="{redis.dbnum}"
         maxInactiveInterval="60"/>

这样一来我们的tomcat即可把session的管理交由我们配置的redis来处理。

需要注意的是，如果在Tomcat8下按照上述部署，会在启动时报错，笔者查看过原因，是tomcat-redis-session-manager最后更新的年代相隔较久，代码中使用的Tomcat api出现了过时删去的情况，在Tomcat8下会出现问题，如果想在Tomcat8下使用，需要自行对过时的api进行修改，替换成新的Tomcat api。笔者自己修改了未经严格验证的一个版本，可供使用Tomcat8的读者试用：
https://github.com/jinhaoplus/tomcat-redis-session-manager

2. nginx反向代理的负载均衡

虽然这不是本文的重点，但是使用负载均衡在搭建集群的过程中重要性不言而喻，使用nginx默认的轮询机制，我们可以将前端的浏览器请求转发到不同的Tomcat实例上。
首先来讲讲正向代理和反向代理，一言以蔽之：正向代理帮助内网client访问外网server用，反向代理将来自外网client的请求f转发到到内网server。
最实际的区别是使用二者时正向代理需要用户主动配置，而反向代理对用户透明，不需要用户做主动配置。
「代理」是指代人理事，即代理服务器是为其他人或机器服务的。
正向代理是替内网中的用户访问外网服务的（即代替用户去访问外网），用户和外网之间的沟通全部交由正向代理服务器完成，用户的请求不发给外网服务器而发给代理服务器让其代为处理，这个过程是隐藏用户的。
反向代理是为真正的服务节点机器服务的（即代替真正的服务节点机器去提供服务），代理服务器接收来自外界的请求，并将请求转给真正的服务节点机器，用户不与真正的机器打交道
，这个过程是隐藏真正的服务实例机器的。

nginx可以作为高效的反向代理服务器，同时起到了负载均衡的作用。如果想要使用反向代理Tomcat集群的负载，方法也非常简单，只需要在其配置nginx.conf中将负载的Tomcat集群的实际地址加入upstream，并将locate导向配好的upstream即可：

http{
    ...
    upstream tomcats {
        server      <tomcat1_ip>:<tomcat1_port>;
        server      <tomcat2_ip>:<tomcat2_port>;
        ...
        server      <tomcatn_ip>:<tomcatn_port>;
      }
    ...
    server {
        listen       80;
        ...
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            proxy_pass      http://tomcats;
        }
      }
}

默认的轮询机制将每次请求都发至不同的Tomcat实例上，以此实现负载均衡。

3. 基于sentinel的redis集群搭建

上文介绍的方法其实已经可以搭建一个完整的Tomcat集群了，如果系统想要一个更安全可靠的环境，那么nginx其实也可以做集群，这里略去不说，我们想要说的是redis集群。

上面我们已经说到redis是session的公共存储区，如果redis不幸挂掉的话将会导致致命的问题，因为无session源可取，Tomcat中有session读取的接口会直接报错。所以搭建一个redis集群还是很有必要的，幸好redis对分布式HA的搭建支持得很好，原生即有一套sentinel哨兵机制即可用。

以sentinel模式启动的redis实例起到了监控者的作用，redis集群以master-slave的模式启动，消息不再直接发给redis实例，而是发给sentinel，由sentinel同步至所有的redis实例，如果出现redismaster实例挂掉的情况，会由sentinel发现，根据配置还可以由sentinel自己组成的集群去选举产生新的master，新的master将会承担起作用，起到了灾难自动回恢复的作用。

这里来说一下sentinel集群的配置：
我们使用两个redis实例来组成master-slave，需要三个sentinel组成哨兵集群来监控两个redis实例，在master出现问题的时候选举产生新的master。
路径假设如下：
redis1
redis2
sentinel1
sentinel2
sentinel3

配置redis1/redis.conf为master：

    bind 127.0.0.1
    port 6379

配置redis2/redis.conf为redis1的slave：

    bind 127.0.0.1
    port 6379
    slaveof <redis1_ip> 6379

配置sentinel1/redis-sentinel.conf：

    port 26379    
    sentinel monitor mymaster <redis1_ip> 6379 2

指定redis1为master，slave信息会在启动后被sentinel监听到并自动写入到配置文件中，因此不需要手动写入，最后的quorum表示当有2个sentinel判断master挂掉的时候即可选举slave为新的master。

sentinel2，sentinel3配置相同。

这样之后启动redis和sentinel集群，即可构建一个高可用的redis集群。可以尝试一下把redis1这个master挂掉，sentinel就会探查到并且在2个sentinel都探查到的时候即会选举产生新的master：

# +monitor master mymaster <redis1-ip> 6379 quorum 2
# +sdown master mymaster <redis1-ip> 6379

同时我们的Tomcat配置也将改为使用sentinel集群的版本：

<Valve className="com.orangefunction.tomcat.redissessions.RedisSessionHandlerValve" />
    <Manager className="com.orangefunction.tomcat.redissessions.RedisSessionManager"
         sentinelMaster="mymaster"
         sentinels="<sentinel1-ip>:26379,<sentinel2-ip>:26379,<sentinel3-ip>:26379"
         maxInactiveInterval="60"/>

这个集群搭建完成后，我们的系统将会更为稳定：