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[系统运维]第三章分布式扩展（二）

第三章分布式扩展（二）

Nginx 高性能原因

epoll 多路复用
- 采用epoll 多路复用机制完成非阻塞IO操作
master worker 进程模型
- 允许进程平滑重启以及平滑的加载配置保证不断开与客户端连接，可以依赖进程模型完成对应的操作
协程机制
- 基于协程的非阻塞式编程的一套机制来完成单线程、单进程的机制，却又支持并发的编程调用接口

epoll 多路复用

了解 epoll多路复用之前，我们先要知道 bio模型以及 select模型

java bio 模型，阻塞进程式的模型
- bio模型建立在java C/S基础上，客户端和服务端通过socket进行连接，一对一建立，java client只有等 socket.write() 所有字节流输出到 TCP/IP 缓冲区之后才返回，如果网络传输很慢，TCP/IP缓冲区被塞满，java client也只能等信息传输过去，缓冲区有空间后，才能写入

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linux select模型，变更触发轮询查询，有1024数量限制
- select 模型监听客户端连接的socket，将所有监视的socket加入阻塞队列中，阻塞自己进程，如果有连接收到数据，就遍历整个阻塞队列，将该连接移除阻塞队列，加入工作队列中

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epoll 模型，变更触发回调直接读取，理论上无上限
- epoll 模型类似于select 模型，先将自己阻塞，监听客户端连接，但为了避免select遍历队列，设置回调函数，如果连接发生变化就唤醒自己并直接执行回调函数

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详细可以看下这两篇文章：

Epoll原理解析_confirmwz的博客-CSDN博客_epoll

master worker进程模型

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master-worker 模型，有一个master父进程，管理多个worker子进程。master进程和worker进程是父子进程的方式，通过fork的方式创建，master进程可以管理worker内部的内存空间。
nginx的master 进程负责启动、停止服务、重载配置文件、平缓升级等，而worker 进程负责Client端socket的send(发送)和receive(接收)。
nginx创建master进程后，会创建一个socket文件句柄，用于listen()在对应端口上，等待客户端发起Connect连接请求（这里用到了epoll多路复用技术），当Client发起连接请求时，epoll会执行对应的回调函数。

socket建立连接三次握手：

首先服务端socket先 bind(绑定) 在80端口，然后监听listen()端口
客户端发起Connect请求连接到80端口，在端口上的进程执行 accecpt(接收) 方法，进行三次握手，连接建立起socket句柄
socket 可以实现 socket.read() 和 socket.write() 的方法，这个过程就对应了request的read和response的write。

协程机制

依附于线程的内存模型，切换开销小。
- 一个线程可以有多个协程，不需要cpu切换的开销，只要内存切换的开销。
遇阻塞及时归还执行权，代码同步。
- 如果协程遇到阻塞了，线程会立刻回收其执行权，然后立马调用一个不阻塞的协程去运行。
无需加锁。

分布式会话管理

什么是会话 ?

会话简单理解就是用户打开浏览器，点击很多超链接，访问多个服务器资源，然后关闭浏览器，整个过程就称之为一个会话。

有哪些方式可以保存会话 ?

基于cookie的管理方式。实现会话的方式如下：
- 用户发起登录请求，服务端根据传入的用户名密码之类的信息，验证用户，然后创建一个登陆凭证（包含Id之类的信息，还有过期时间，创建时间）。
- 服务端对登陆凭证做数字签名，对称加密，加密后写入cookie。cookie名称必须固定（比如ticket），后面再获取时还得根据名字来获取cookie值。
- 用户下次登陆时，服务端根据上一次登陆凭证的cookie名字找到相关的cookie值，然后做解密处理再做数字签名的认证，验证是否过期等等。
基于token的管理方式。实现会话的方式如下：
- 基于token的方式和基于cookie类似，区别是token返回给客户端之后，后面每次请求，都会主动把token加到http header里或者url中，对token进行验证

两种目前流行的session实现方式：

基于cookie传输sessionid：java tomcat容器session实现
- 目前我们项目使用的是 SpringBoot内嵌tomcat容器里的 HTTPsession 机制，是基于cookie传输sessionid的一个机制，用来标识一个用户会话项目中用到的地方是登陆/注册功能：
基于token传输类似sessionid：java代码session实现
- 有些在移动端开发过程中，是不适合用cookie开发的

但以上两种方式并不适合分布式会话，因为用于用户登录的sessionId相关的数据都是封装在项目内嵌的tomcat容器当中，因为分布式系统的原因会导致每次请求都不是在同一个服务器中，从而导致获取不到对应的sessionId

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所以需要改变目前的状况：

基于cookie传输sessionid：java tomcat容器session实现迁移到 redis
基于token传输类似sessionid：java代码session实现迁移到 redis

分布式会话实现（一）

pom文件添加以下两个依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.session</groupId>
    <artifactId>spring-session-data-redis</artifactId>
</dependency>

redis 安装部署

首先下载好redis 安装包
赋予压缩包权限 chmod -R 777 redis-.tar.gz
执行tar -zxvf redis.tar.gz解压缩

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执行 make?编译 redis，不成功的话执行 yum install gcc
最后执行make install 命令安装 redis
启动 redis 服务器 redis-server /usr/local/redis-6.2.6/etc/redis.conf
启动 redis 客户端 redis-cli -p 6379

分布式会话实现（二）

在配置 application.yml 中添加对redis的依赖：

spring:
	# 配置springboot对redis的依赖
  redis:
    host: 43.138.131.175
    port: 6379
    # redis默认有15个数据库，这里指定用第10个
    database: 10
    # 设置jedis连接池
    jedis:
      pool:
        max-active: 50 # 最大连接数
        min-idle: 20 # 最小连接数

更改前端 gethost.js 中host：

var g_host = "localhost:80";

测试登录界面，将UserModel模型实现序列化接口，这样session的信息才能写入redis数据库中
也就是说，要存入redis的数据，都得实现 Serializable 序列化

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使用 keys * 命令查看redis中的数据，发现session数据已经被存到里面

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重新打包部署到服务器上

将打好的jar包上传到服务器的 //var/www/miaosha 目录上
kill 掉正在运行的java程序
将重新打好的jar包替换掉原来的 miaosha.jar

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给当前jar包赋予读写权限：chmod -R 777 miaosha.jar
后台启动java程序：./deploy.sh &

分布式会话实现（三）

修改redis配置文件 redis.conf，指定redis的访问：添加bind redis数据库的内网IP地址

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后台方式启动redis ： redis-server /usr/local/redis-6.2.6/etc/redis.conf
查看6379端口情况 netstat -an | grep 6379 地址正常即成功

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切换到应用服务器1，修改配置文件 application.properties

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增加一句 spring.redis.host = redis服务器内网IP

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重新部署jar包，成功
检查6379端口，出现下面的信息即为成功

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测试打开登陆界面，登陆用户后下单，因为是同一个登陆用户的session，所以可重复下单

总结

应用服务器都要安装redis，然后修改应用程序的配置文件，将redis的ip地址设置为另一台redis服务器的内网ip地址
redis服务器也需要安装redis，并将自己的可被访问ip地址设置为自己的内网地址
这样，应用服务器的应用程序只能通过redis服务器的内网ip地址才能访问到redis服务器上的redis服务端

基于token的分布式会话实现（一）

上面我们完成了基于cookie传输sessionid的实现，现在来做基于token的分布式会话的实现。
token类似于服务端下发sessionid植入到cookie，下发令牌，交给前端，等登陆请求时，把token加入到http header或url中。

操作步骤

修改后端页面 UserController.java

		@Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;		

		// 用户登录接口
    @RequestMapping(value = "/login", method = {RequestMethod.POST}, consumes = {CONTENT_TYPE_FORMED})
    @ResponseBody
    public CommonReturnType login(@RequestParam(name = "telphone") String telphone, @RequestParam(name = "password") String password) throws BusinessException, UnsupportedEncodingException, NoSuchAlgorithmException {
        // 入参校验
        if (org.apache.commons.lang3.StringUtils.isEmpty(telphone) || org.apache.commons.lang3.StringUtils.isEmpty(password)) {
            throw new BusinessException(EmBusinessError.PARAMETER_VALIDATION_ERROR);
        }
        // 用户登录服务，用来校验用户登录是否合法
        // 手机号+用户加密后的密码
        UserModel userModel = userService.validateLogin(telphone, this.EncodeByMd5(password));

        // 将登陆凭证加入到用户登录成功的session内

        // 修改成若用户登陆验证成功，将对应的登陆信息和登陆凭证一起存入redis中
        // 生成登录凭证token，UUID
        String uuidToken = UUID.randomUUID().toString();
				// 例如：5dcac225-b98b-4618-b09d-533440b936e7 将token的"-"给去掉
        uuidToken = uuidToken.replace("-", "");

        // this.httpServletRequest.getSession().setAttribute("IS_LOGIN", true);
        // this.httpServletRequest.getSession().setAttribute("LOGIN_USER", userModel);

        // 建立token和用户登录态之间的联系
        redisTemplate.opsForValue().set(uuidToken, userModel); //上面两行替换成这行代码
        // 设置uuidToken过期时间为1小时
        redisTemplate.expire(uuidToken, 1, TimeUnit.HOURS);

        // 下发token
        return CommonReturnType.create(uuidToken);
    }

修改前端页面 login.html

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修改前端页面 getitem.html

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修改后端页面 OrderController.java

		@Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    //封装下单请求
    @RequestMapping(value = "/createorder", method = {RequestMethod.POST}, consumes = {CONTENT_TYPE_FORMED})
    @ResponseBody
    public CommonReturnType createOrder(@RequestParam(name = "itemId") Integer itemId, //商品id
                                        //秒杀活动id，required = false表示如果秒杀活动还没开始，该参数就会自动隐藏
                                        @RequestParam(name = "promoId", required = false) Integer promoId,
                                        //商品购买数量
                                        @RequestParam(name = "amount") Integer amount) throws BusinessException {

        //Boolean isLogin = (Boolean) httpServletRequest.getSession().getAttribute("IS_LOGIN");
        //UserModel userModel = (UserModel) httpServletRequest.getSession().getAttribute("LOGIN_USER");

        // 上面注释的代码替换成下面的操作
        String token = httpServletRequest.getParameterMap().get("token")[0];
        if (StringUtils.isEmpty(token)) {
            throw new BusinessException(EmBusinessError.USER_NOT_LOGIN, "用户还未登录，不能下单");
        }
        // 获取用户的登录信息
        UserModel userModel = (UserModel) redisTemplate.opsForValue().get(token);
        if (userModel == null) {
            throw new BusinessException(EmBusinessError.USER_NOT_LOGIN, "用户还未登录，不能下单");
        }

        OrderModel orderModel = orderService.createOrder(userModel.getId(), itemId, promoId, amount);

        return CommonReturnType.create(null);
    }