Session服务器配置指南与使用经验的深入解析

一.摘要
所有Web程序都会使用Session保存数据. 使用独立的Session服务器可以解决负载均衡场景中的Session共享问题.本文介绍.NET平台下建立Session服务器的几种办法, 并介绍在使用Session时的各种经验和技巧.

二.关于Session,SessionID和Cookies
Session数据保存在服务器端, 但是每一个客户端都需要保存一个SessionID, SessionID保存在Cookies中, 关闭浏览器时过期.

在向服务器发送的HTTP请求中会包含SessionID, 服务器端根据SessionID获取获取此用户的Session信息.
很多初级开发人员不知道SessionID和Cookies的关系, 所以常常认为两者没有联系. 这是不正确的. 正是因为SessionID保存在Cookies中, 所以在我们保存Cookies的时候,一定要注意不要因为Cookies的大小和个数问题而导致SessionID对象. 在我们的程序中, 对SessionID的Cookies有特殊的处理:
复制代码 代码如下:
      /// <summary>
        /// 写入cookie.
        /// </summary>
        /// <param name="day"></param>
        /// <returns></returns>
        public bool SetCookie(int day)
        {
            string CookieName = GetType().ToString();
            HttpCookie SessionCookie = null;
            //对 SessionId 进行备份.
            if (HttpContext.Current.Request.Cookies["ASP.NET_SessionId"] != null)
            {
                string SesssionId = HttpContext.Current.Request.Cookies["ASP.NET_SessionId"].Value.ToString();
                SessionCookie = new HttpCookie("ASP.NET_SessionId");
                SessionCookie.Value = SesssionId;
            }            //省略掉中间的代码部分.只保留备份SessionID和找回SessionID的逻辑           
            //如果cookie总数超过20 个, 重写ASP.NET_SessionId, 以防Session 丢失.
            if (HttpContext.Current.Request.Cookies.Count > 20 && SessionCookie != null)
            {
                if (SessionCookie.Value != string.Empty)
                {       
                    HttpContext.Current.Response.Cookies.Remove("ASP.NET_SessionId");
                    HttpContext.Current.Response.Cookies.Add(SessionCookie);
                }
            }
            return true;
        }

三.搭建Session服务器的几种方式
将Session保存在独立的服务器中可以实现在多台Web服务器之间共享Session.虽然我们也可以自己开发Session存储系统, 但是使用ASP.NET自带的存储机制将更加便捷.
.NET提供了5种保存Seission的方式:

方式名称

存储方式 性能

Off

设置为不使用Session功能

无

InProc

设置为将Session存储在进程内，就是ASP中的存储方式，这是默认值。

性能最高

StateServer

设置为将Session存储在独立的状态服务中。通常是aspnet_state.exe进程.

性能损失10-15%

SQLServer

设置将Session存储在SQL Server中。

性能损失10-20%

Customer

自定制的存储方案

由实现方式确定

我们可以在Web.Config中配置程序使用的Session存储方式.默认情况下是InProc, 即保存在IIS进程中. 关于Off, InProc和Customer本文不做讲解. 相关文章大家都可以在网上搜索到.
下面主要讲解 StateServer 和 SQLServer 的应用.

四.使用 StateServer 模式搭建Session服务器
(1)服务器端配置
1.启动 Asp.net State service服务.(这个服务默认的状态为手动.修改为自动并启动.)
2.修改注册表: [HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ControlSet001\Services\aspnet_state\Parameters]
设置 AllowRemoteConnection = 1 , 设置 Port = 42424 (十进制,默认即为42424)
Port是服务的端口号
AllowRemoteConnection 表示是否允许其他机器连接,0为仅能本机使用,1为可以供其他机器使用.

(2)客户端设置
在Web应用程序的Web.Config中, 我们需要修改 <configuration> / <system.web> 的<sessionState>节点.如果没有
没有则添加(默认使用的是InProc方式)
复制代码 代码如下:
<sessionState
mode="StateServer"
stateConnectionString="tcpip=服务器ip:42424"
cookieless="false"
timeout="60"/>

上面的参数我们可以根据需要修改.

五.使用SqlServer模式搭建Session服务器
(1)服务器端配置
使用SqlServer模式搭建Session服务器端有两种方式. ASP.NET 1.0和1.1版本请使用方式a, 2.0即以上版本请使用方式b.

a.使用SQL文件创建Session数据库
在ASP.NET 1.0和1.1 版本中, 只能使用这种方式.对于2.0及其以上版本,请使用aspnet_regsql.exe工具.(当然此方法也通用2.0版本)
.net提供了数据库安装脚本,可以在机器的windows文件夹中找到:
C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\v2.0.50727\ InstallSqlState.sql
C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\v2.0.50727\ InstallSqlStateTemplate.sql
根据ASP.NET的版本不同, 需要使用不同的SQL脚本. ASP.NET主要有1.1和2.0两个版本,可以在不同的版本文件夹找到这两个SQL.
InstallSqlState.sql 是创建默认名称的数据库"[ASPState]".此SQL可以直接运行.
InstallSqlStateTemplate.sql 可以使用自己指定的数据库保存数据.此SQL需要自己修改后运行, 打开SQL文件将其中 [DatabaseNamePlaceHolder] 替换为自己指定的数据库名称.
执行installsqlstate.sql时不需要指定数据库,可以在任意数据库上执行.此SQL会自己创建新的数据库

b. 使用aspnet_regsql.exe工具
ASP.NET 2.0版本后微软提供了aspnet_regsql.exe工具可以方便的配置Session数据库.该工具位于 Web 服务器上的"系统根目录\Microsoft.NET\Framework\版本号"文件夹中.
使用举例:
aspnet_regsql.exe -S . -U sa -P 123456 -ssadd -sstype p
-S参数:
表示数据库实例名称. 可以用"."表示本机.
-U和-P参数:
表示用户名和密码.
-E参数:
可以再-U –P 与 -E中选择一组. –E表示以当前系统用户通过windows身份验证登录数据库, -U -P则是使用SqlServer用户登录数据库.
-ssadd / –ssremove 参数:
-ssadd表示是添加Session数据库, -ssremove表示移除Session数据库.
sstype 参数:

选项

说明

t

将会话数据存储到 SQL Server tempdb 数据库中。这是默认设置。如果将会话数据存储到 tempdb 数据库中，则在重新启动 SQL Server 时将丢失会话数据。

p

将会话数据存储到 ASPState 数据库中，而不是存储到 tempdb 数据库中。

c

将会话数据存储到自定义数据库中。如果指定 c 选项，则还必须使用 -d 选项包括自定义数据库的名称。

(2)Session客户端设置
此房是同样需要Web应用程序修改Web.Config中的<sessionState>节点.如果使用默认的数据库(ASPState库), 则配置如下:
复制代码 代码如下:
 <sessionState
      mode="SQLServer"
      sqlConnectionString="server=192.168.9.151; uid=sa; pwd=123456;"
      />

如果使用了自定义的数据库名称,则还需要制定allowCustomSqlDatabase属性并在数据库连接串中指定数据库:
复制代码 代码如下:
<sessionState
      mode="SQLServer"
      allowCustomSqlDatabase="true"
      sqlConnectionString="server=192.168.9.151; DataBase=MyAspState;uid=sa; pwd=123456;"
      />

六.使用经验与技巧总结
下面是SessionID, Session_End时间, StatServer模式 和 SqlServer模式的各种经验和技巧总结.
(1)StateServer模式:
1.在web farm中，请确认在所有的web服务器上有相同的<machineKey>
2. 要保存在Session中的对象是可序列化的。
3.为了在web farm中的不同web服务器上维护session state，IIS Metabase中的网站应用程序路径（如\LM\W3SVC\2）应该在所有的服务器上保持一致(大小写敏感).
4. ASP.NET处理Session是在Machine.Config中配置的HttpModuel模块, 在.NET的安装目录下的Config文件夹中, 查看Web.Config(1.1版本是在Machine.Config):
复制代码 代码如下:
       <httpModules>
            ...            <add name="Session" type="System.Web.SessionState.SessionStateModule"/>
            ...        </httpModules>

确认此模块是否存在.
5.StateServer不支持负载均衡, 所以如果大并发推荐使用SqlServer模式, 可以享受到SqlServer的高性能和安全性.虽然存储效率会有下降.
6.需要让所有机器的MachineKey相同.在Machine.Config中配置:
复制代码 代码如下:
<machineKey
validationKey="1234567890123456789012345678901234567890AAAAAAAAAA"
decryptionKey="123456789012345678901234567890123456789012345678"
validation="SHA1"
decryption="Auto"
/>

(2)SqlServer模式:
1. 要保存在Session中的对象是可序列化的。
2. 如果使用了默认是数据库, 则在客户端配置文件中的数据库链接字符串的用户,需要拥有ASPState和tempdb两个库的dbowner权限.
3. 在SQLServer模式下，session过期是由SQL Agent使用一个注册任务完成的，要确认SQL Agent已经运行。否则无法清理过期的Session数据, 会导致数据库数据一直增加.
4. 如果使用SqlServer模式时, 对于Web场中的各服务器的 ASP.NET 应用程序路径必须是相同的。请在 IIS 配置数据库中对 Web 场中的所有 Web 服务器进行 Web 站点的应用程序路径同步。大小写一定要相同，因为 Web 站点的应用程序路径是区分大小写的。
5.需要让所有机器的MachineKey相同.在Machine.Config中配置:
复制代码 代码如下:
<machineKey
validationKey="1234567890123456789012345678901234567890AAAAAAAAAA"
decryptionKey="123456789012345678901234567890123456789012345678"
validation="SHA1"
decryption="Auto"
/>

(3)Session:
1. 不能直接通过Session服务器在ASP.NET和ASP之间共享Session. 请使用微软提供的解决方案:
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/aa479313.aspx
2. 在不同的应用程序或一个网站的不同虚拟目录之间无法共享Session
3. Session的过期时间是滑动时间.
4. Session存储.NET自带的值类型性能最优. 存储对象会降低性能.
(4)SessionID:
1.SessionID 还可以保存在URL上, 设置Web.Config文件中的System.Web/sessionState节点的Cookiesless属性即可:
复制代码 代码如下:
 <sessionState
      cookieless="UseUri"
      />

2. 一般在Session超时或删除之后，SessionID保持不变. 因为Session过期后会在服务器端清除数据, 但是SessionID保存在用户浏览器上, 所以只要浏览器不关闭则HTTP头中的SessionID保持不变.
3.关闭浏览器后再访问, SessionID会不同.
4.每打开一个IE6窗口, SessionID都不同, 在IE6中两个窗口的Session不能共享.
5.FireFox的标签页和新的FireFox窗口, SessionID都相同, 在FF的窗口和标签页上Session能共享.
6.对于包含FrameSet的页面,比如:
复制代码 代码如下:
<frameset cols="25%,50%,25%">
  <frame src="/UploadFiles/2021-04-02/SessionID.aspx">  <frame src="SessionID.aspx">  <frame src="SessionID.aspx"></frameset>

如果后缀名是.htm并且.htm文件没有交给ASP.NET的ISAPI处理, 那么根据服务器速度在每个Frame页面生成不同的SessionID, 再刷新后相同都等于最后一个SessionID.
解决办法是将.htm后缀改成.aspx, 或者将.htm文件交给ASP.NET的ISAPI处理. 
(5)Session_End事件:
1. Session_End仅在InProc模式中可用
2. 关闭浏览器，Session_End是不会触发的。HTTP是一种无状态协议，服务器没有办法知道你的浏览器是否已经关闭。
3. 当Session因为时间过期或调用Session.Abandon时，Session_End才会触发.Session.Clear()仅仅是清除数据，但没有删除session。
4. Session_End由一个后台线程触发，使用工作者进程账号运行. 所以程序不会通知发生的错误.
5. 在Session_End访问数据库要考虑权限问题. Session_End是用运行工作者进程(aspnet_wp.exe)的帐号运行的，这个账号可以在machine.config中指定。因此，在Session_End中，如果使用integrity security连接SQL，它将使用工作者进程账号身份连接，这可能会引起登录失败.
6.因为Session_End是有独立线程出发的, 所以在Session_End中无法使用HttpContext对象(Request,Response,Server等对象都在HttpContext中),  即无法使用 Response.Redirect 和Server.Transfer等方法.

七.总结
我已经使用SqlServer模式对公司的多台服务器实现了Session共享, 服务器重启也不会导致用户预定过程重新开始(预定过程需要的Session不会丢失).  希望本文对具体的Session服务器搭建人员有所帮助.