Linux云计算 |【第二阶段】OPERATION-DAY4

Session和Cookie、部署memcached，Session共享

小安运维日记

1248人浏览 · 2024-08-15 18:52:18

小安运维日记 · 2024-08-15 18:52:18 发布

主要内容：

Session 和 Cookie、部署 memcached，Session共享

提前准备需要的环境：

1）由于最小化安装缺少许多工具包：

[root@web1 ~]# yum -y install vim  //安装vim编辑器
[root@web1 ~]# yum -y install net-tools  //安装网络相关软件包（包含ifconfig）
[root@web1 ~]# yum -y install bash-completion  //安装支持tab键的软件包
[root@web1 ~]# yum -y install psmisc  //安装killall命令软件包

2）使用yum安装基础依赖包：

[root@web1 ~]# yum -y install gcc make    //安装编译工具
[root@web1 ~]# yum -y install pcre-devel   //依赖包，使nginx支持正则
[root@web1 ~]# yum -y install openssl-devel   //依赖包，支持基于ssl技术的网站

3）LNMP安装软件包：

① 安装Nginx

[root@proxy lnmp_soft]# tar -xf nginx-1.17.6.tar.gz    //释放nginx的源码包
[root@proxy lnmp_soft]# cd nginx-1.17.6/    //切换到源码包目录
[root@proxy nginx-1.17.6]# ./configure
[root@proxy nginx-1.17.6]# make    //编译
[root@proxy nginx-1.17.6]# make install    //安装
[root@proxy ~]# useradd -s /sbin/nologin nginx    //添加Nginx用户

② 安装MariaDB

[root@proxy ~]# yum -y install mariadb-server    //安装数据库服务端
[root@proxy ~]# yum -y install mariadb     //安装数据库客户端
[root@proxy ~]# yum -y install mariadb-devel   //安装数据库依赖包（支持lnmp）

③ 安装PHP、安装PHP扩展

[root@proxy ~]# yum -y install php   //安装PHP环境（相当于解释器）
[root@proxy ~]# yum -y install php-mysql   //安装PHP与数据库关联的软件包
[root@proxy ~]# yum -y install php-fpm  //安装可使Nginx具备动态网站解析能力的软件包

4）将Nginx压缩包通过proxy远程拷贝给web1和web2

[root@proxy ~]# cd ~/lnmp_soft/
[root@proxy lnmp_soft]# scp nginx-1.17.6.tar.gz php_scripts/php-memcached-demo.tar.gz 192.168.2.100:/root
[root@proxy lnmp_soft]# scp nginx-1.17.6.tar.gz php_scripts/php-memcached-demo.tar.gz 192.168.2.200:/root

一、Session & Cookies基本概念

Session 和 Cookies 是 Web 开发中用于跟踪用户状态和存储用户信息的两种主要机制。它们在客户端和服务器之间协同工作，以确保用户在浏览网站时能够保持一致的体验。

1）Session

Session 是一种服务器端机制，用于存储用户会话信息。Session 通常与 Cookies 结合使用，服务器通过一个唯一的 Session ID 来识别用户会话，并将实际的会话数据存储在服务器端。

存储位置：服务器端
大小限制：通常没有严格的限制，取决于服务器资源
生命周期：可以设置过期时间，通常与会话保持一致（用户关闭浏览器或长时间无活动后失效）
安全性：数据存储在服务器端，相对更安全

示例：

服务器生成 Session ID 并发送给客户端：

Set-Cookie: session_id=1234567890; Expires=Wed, 21 Oct 2023 07:28:00 GMT; Secure; HttpOnly

客户端在后续请求中发送 Session ID：

Cookie: session_id=1234567890

服务器根据 Session ID 查找会话数据：

# 服务器端存储的会话数据示例（伪代码）：

{
    "session_id": "1234567890",
    "user_id": "john_doe",
    "last_accessed": "2023-10-21T07:28:00Z"
}

2）Cookies

Cookies 是存储在用户浏览器中的小型文本文件，用于存储用户的相关信息。服务器可以通过 HTTP 响应头将 Cookies 发送给客户端，客户端在后续的请求中会自动将这些 Cookies 发送回服务器。

存储位置：客户端（浏览器）。
大小限制：通常每个 Cookie 最大为 4KB。
生命周期：可以设置过期时间，可以是会话级别的（关闭浏览器后失效）或持久性的（长期有效）。
安全性：可以通过设置 Secure 和 HttpOnly 标志来提高安全性。

示例：

服务器通过 HTTP 响应头设置 Cookie：

Set-Cookie: username=john_doe; Expires=Wed, 21 Oct 2023 07:28:00 GMT; Secure; HttpOnly

客户端在后续请求中自动发送 Cookie：

Cookie: username=john_doe

Session 和 Cookies 通常结合使用，以实现用户状态的跟踪和数据的持久化。具体流程如下：

用户首次访问网站：

服务器生成一个唯一的 Session ID。
服务器通过 HTTP 响应头将 Session ID 作为 Cookie 发送给客户端。

用户后续访问网站：

客户端在每个请求中自动发送包含 Session ID 的 Cookie。
服务器根据 Session ID 查找对应的会话数据，以识别用户并恢复其会话状态。

共同之处：Cookie 和 Session 都是用于在 Web 开发中跟踪用户状态和存储用户信息的机制

区别之处：

① 存储位置：Cookie存储在客户端（用户的浏览器）；Session存储在服务器端。

备注：服务器端本地的Session信息存放在：/var/lib/php/session/

② 数据大小：通常每个 Cookie 最大为 4KB，总大小也有限制；而Session通常没有严格的限制，取决于服务器资源。

③ 生命周期：Cookie可以设置过期时间，可以是会话级别的（关闭浏览器后失效）或持久性的（长期有效）；Session通常与会话保持一致，用户关闭浏览器或长时间无活动后失效。

④ 安全性：Cookie数据存储在客户端，可能受到跨站脚本（XSS）和跨站请求伪造（CSRF）等攻击。可以通过设置 Secure 和 HttpOnly 标志来提高安全性；Session数据存储在服务器端，相对更安全。敏感数据不会直接暴露给客户端。

⑤ 性能影响：Cookie由于数据存储在客户端，不会对服务器性能造成直接影响；Session由于数据存储在服务器端，可能会对服务器资源造成一定压力，特别是在高并发情况下。

补充：处于安全性考虑

Cookie 安全性：使用 Secure 标志确保 Cookie 只在 HTTPS 连接中传输，使用 HttpOnly 标志防止通过 JavaScript 访问 Cookie。
Session 安全性：确保 Session ID 的随机性和唯一性，定期更新 Session ID，使用加密传输和存储敏感数据。

补充：解决集群主机过多而导致用户重复登陆网站的问题

在一个集群中，如果网站需要用户输入用户名和密码登陆之后才能继续访问，那么当用户登陆其中一台集群主机之后随着继续访问页面，请求可能被代理服务器轮询到另外一台服务器上，那么对于另外一台服务器来说用户并没有登陆，想查看登陆之后的页面还需要再次登陆，这样集群主机越多需要客户重复登陆的次数就越多，想要解决该问题就要从Session与Cookies入手

二、本地Session

1）部署Nginx调度器（proxy）

① Nginx安装并启动Nginx服务
② 安装memcached软件
③ 修改配置文件实现反向代理

2）部署后端LNMP主机（web1、web2）

① Nginx安装
② MariaDB安装
③ PHP安装
④ 启动Nginx、MariaDB、PHP服务
⑤ 在后端两台LNMP主机部署测试页面
⑥ 验证Session

案例1：PHP的本地Session信息

使用4台RHEL7虚拟机，其中一台作为Nginx前端调度器服务器eth0:192.168.4.5,eth1:192.168.2.5，两台虚拟机部署为LNMP服务器，分别为Web1服务器：192.168.2.100、Web2服务器：192.168.2.200

步骤1：部署后端LNMP服务器相关软件（web1、web2）

部署LNMP服务器需在两台后端服务器做相同的操作，以Web1（192.168.2.100）为例:

首先关闭：防火墙服务、HTTP服务、SELinux机制

[root@web1 ~]# systemctl stop firewalld
[root@web1 ~]# systemctl stop httpd
[root@web1 ~]# setenforce 0

1）安装yum安装基础依赖包

[root@web1 ~]# yum -y install gcc make openssl-devel pcre-devel

2）源码安装Nginx

[root@web1 ~]# tar -xf nginx-1.17.6.tar.gz
[root@web1 ~]# cd nginx-1.17.6
[root@web1 nginx-1.17.6]# ./configure
[root@web1 nginx-1.17.6]# make && make install

3）安装Mariadb服务

[root@web1 ~]# yum -y install mariadb mariadb-server mariadb-devel

4）安装PHP服务

[root@web1 ~]# yum -y install php php-mysql php-fpm

5）启动Nginx、MariaDB、PHP服务

[root@web1 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
[root@web1 ~]# systemctl start mariadb
[root@web1 ~]# systemctl start php-fpm

6）修改Nginx配置文件（修改默认首页与动静分离）

[root@web1 ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
location / {
    root   html;
    index  index.php  index.html   index.htm;
}
location ~ \.php$ {
     root   html;
     fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
     fastcgi_index  index.php;
#    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
     include        fastcgi.conf;    //将fastcgi_params修改为fastcgi.conf
}

[root@web1 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload    //重新加载配置文件

7）部署测试页面（web1为例）

测试页面可以参考lnmp_soft/php_scripts/php-memcached-demo.tar.gz

[root@web1 ~]# ls
anaconda-ks.cfg  nginx-1.17.6  nginx-1.17.6.tar.gz  php-memcached-demo.tar.gz
[root@web1 ~]# tar -xf php-memcached-demo.tar.gz   //释放带登录功能的网页
[root@web1 ~]# ls php-memcached-demo
home.php  images  index.php  login.php  README.md  style.css
[root@web1 ~]# cp -r php-memcached-demo/* /usr/local/nginx/html/

测试：浏览器直接访问后端服务器http://192.168.2.100/index.php测试页面

8）查看服务器本地的Session信息

浏览器访问后端服务器http://192.168.2.100/index.php测试页面并填写账户信息

[root@web1 ~]# cd /var/lib/php/session/     //查看服务器本地的Session信息
[root@web1 ~]# ls
sess_fu8omna7mvusaaet9adj2uh387
[root@web1 ~]# cat sess_fu8omna7mvusaaet9adj2uh387

为方便观察，修改/usr/local/nginx/html/index.php添加WEB1标记（WEB2主机也进行相同操作)

步骤2：部署Nginx为前台调度服务器（Proxy）

首先关闭：防火墙服务、HTTP服务、SELinux机制

[root@proxy ~]# systemctl stop firewalld
[root@proxy ~]# systemctl stop httpd
[root@proxy ~]# setenforce 0

1）安装yum安装基础依赖包

[root@proxy ~]# yum -y install gcc make openssl-devel pcre-devel

2）源码安装Nginx

[root@proxy ~]# tar -xf nginx-1.17.6.tar.gz
[root@proxy ~]# cd nginx-1.17.6
[root@proxy nginx-1.17.6]# ./configure
[root@proxy nginx-1.17.6]# make && make install

3）安装Mariadb服务

[root@proxy ~]# yum -y install mariadb mariadb-server mariadb-devel

4）安装PHP服务

[root@proxy ~]# yum -y install php php-mysql php-fpm

5）启动Nginx、MariaDB、PHP服务

[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
[root@proxy ~]# systemctl start mariadb
[root@proxy ~]# systemctl start php-fpm

6）修改Nginx配置文件，实现反向代理服务器

Nginx配置文件中，通过upstream定义后端服务器地址池，默认调度策略为轮询

[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
upstream webs {
    server 192.168.2.100:80;
    server 192.168.2.200:80;
}
server {
    listen  80;
    server_name  localhost;
location  /  {
    root   html;
    index  index.php index.html index.htm;
    proxy_pass http://webs;
}
}
[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload   //重新加载配置文件

测试：浏览器访问测试页面验证轮询

问题情况：填写注册信息后，刷新，还需要再次注册，说明两台web后端服务器使用的是本地Session；第二台web2并不知道用户再第一台web1已经登录，第一台web1的登录信息也没有传递给第二台web2，所以导致用户需要再次注册；

分析：由于web1与web2都是在各自的/var/lib/php/session目录中存储session，所以造成客户需要重复登录，为了统一session存储的位置（该存储方式通常被称为session共享），需要安装专门的数据库工具，借助到memcached缓存服务器实现。

三、PHP+Memcached（实现Session共享）

通过修改PHP-FPM配置文件关联memcached服务器，实现session会话共享。当客户端访问两台不同的后端Web服务器时，Session 信息一致。

1）修改PHP配置文件

2）重启服务

3）测试Session共享

浏览器访问调度器（因拓扑问题，暂时以proxy为实验对象），刷新页面后，登录账户会被记录再memcached服务器；
刷新页面，proxy调度器切换后端服务器后，账户信息还在；
两台后端服务器（web1、web2）使用的是同一个账户；

步骤3：实现Session共享（Memcached）（web1、web2）

1）为后端服务器的PHP添加memcache扩展(we1为例)

[root@web1 ~]# yum -y install php-pecl-memcached  //安装php与memcached服务关联的软件包
[root@web1 ~]# systemctl restart php-fpm   //重启PHP-FPM服务

2）在后端服务器上部署Session共享，修改PHP-FPM配置文件并重启服务

[root@web1 ~]# vim /etc/php-fpm.d/www.conf
php_value[session.save_handler] = files
php_value[session.save_path] = /var/lib/php/session

##原始文件，默认定义Sessoin会话信息本地计算机（默认在/var/lib/php/session）
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
224 php_value[session.save_handler] = memcache
225 php_value[session.save_path] = "tcp://192.168.2.5:11211"
##定义Session信息存储在公共的memcached服务器上，通过path参数定义公共的memcached服务器的IP和端口
[root@web1 ~]# systemctl restart php-fpm    //重启PHP-FPM服务

注意：主机参数中为memcache没有”d”

验证：清空浏览器的历史记录，再访问http://192.168.2.5/index.php仅仅登录一次即可成功；

扩展：通过sed修改PHP-FPM配置文件部署Session共享

# sed -i '/save_handler/s/file/memcache/' /etc/php-fpm.d/www.conf

# sed -i '/save_path]/s/\/var.*/tcp:\/\/192.168.2.5:11211/' /etc/php-fpm.d/www.conf

四、Memcached概述

Memcached 是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，最初由 Brad Fitzpatrick 开发，用于加速动态 Web 应用程序，减轻数据库负载。它通过在内存中缓存数据和对象来减少读取数据库的次数，从而提高动态应用程序的速度和性能。

使用场景：数据库加速、会话管理、页面缓存、计数器

分布式缓存：Memcached 支持分布式部署，可以将多台服务器组合成一个缓存集群，提供更高的容量和性能。
内存存储：数据存储在内存中，读取速度极快，适合需要快速响应的应用场景。
简单的键值对存储：Memcached 使用简单的键值对（key-value）存储方式，支持字符串、整数、浮点数等基本数据类型。
LRU 缓存淘汰策略：当内存不足时，Memcached 使用最近最少使用（LRU）策略自动淘汰最不常用的数据。
多语言支持：提供多种编程语言的客户端库，如 Python、Java、PHP、Ruby 等，方便开发者使用。
无持久化：Memcached 不支持数据持久化，数据仅存储在内存中，服务器重启后数据会丢失。

优势：

高性能：内存存储提供极快的读写速度，适合需要低延迟的应用场景。
简单易用：简单的键值对存储方式和丰富的客户端库，方便开发者使用。
分布式支持：支持分布式部署，提供高可用性和可扩展性。

劣势：

数据丢失风险：由于数据仅存储在内存中，服务器重启或故障可能导致数据丢失。
无持久化：不支持数据持久化，需要额外的机制来保证数据的持久性和可靠性。

工作原理：

客户端请求：应用程序通过 Memcached 客户端库发送请求到 Memcached 服务器。
哈希算法：客户端库使用一致性哈希算法将键（key）映射到特定的 Memcached 服务器。
内存存储：Memcached 服务器将数据存储在内存中，提供快速的读写操作。
缓存命中：如果请求的数据在缓存中存在，Memcached 直接返回数据，减少对数据库的访问。
缓存未命中：如果请求的数据不在缓存中，应用程序从数据库读取数据，并将其存储到 Memcached 中供后续请求使用。

官网：memcached - a distributed memory object caching system

1）安装memcached（软件包：memcached）

2）启动memcached

3）memcached常用指令（增、删、改、查）：

- 指令：set 变量 0 200 3    //定义变量，再输入变量的值（添加或替换）

备注：0表示数据不压缩，200为数据缓存时间/秒 3为需要存储的数据字节数量；

- 指令：add 变量 0 200 3 //变量不存在则添加

- 指令：replace 变量 0 200 3    //替换当前已有变量

- 指令：get 变量     //查询变量

- 指令：delete 变量 //删除变量

- 指令：flush_all    //清空所有

- 指令：quit   //退出登录

注意：对Memcached进行测试时，需要提前安装telnet远程工具才能访问；
注意：变量的值区分大小写

例如：memcached配置文件（查看即可，不需要修改）

[root@proxy ~]# vim /usr/lib/systemd/system/memcached.service
ExecStart=/usr/bin/memcached -u $USER -p $PORT -m $CACHESIZE -c $MAXCONN $OPTIONS

[root@proxy ~]# vim /etc/sysconfig/memcached
PORT="11211"
USER="memcached"
MAXCONN="1024"
CACHESIZE="64"
OPTIONS=""

[root@proxy ~]# yum -y install memcached     //安装memcached软件包
[root@proxy ~]# systemctl start memcached    //启动服务
[root@proxy ~]# netstat -anptul | grep :11211    //查看服务端口信息
tcp        0      0 0.0.0.0:11211           0.0.0.0:*               LISTEN      2154/memcached      
tcp6       0      0 :::11211                :::*                    LISTEN      2154/memcached      
udp        0      0 0.0.0.0:11211           0.0.0.0:*                           2154/memcached      
udp6       0      0 :::11211                :::*                                2154/memcached   
[root@proxy ~]# yum -y install telnet    //安装telnet远程工具
[root@proxy ~]# telnet 127.0.0.1 11211    //远程访问memcached
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
##提示：0表示不压缩，180为数据缓存时间，3为需要存储的数据字节数量。
set name 0 180 3       //定义变量，变量名称为name
ANJ                     //输入变量的值，值为ANJ                
STORED
get name               //获取变量的值
VALUE name 0 3         //输出结果
ANJ
END
add myname 0 180 3    //新建变量，myname不存在则添加，存在则ERROR报错
Tom
STORED
replace myname 0 180 3     //替换，如果myname不存在则报错
TAT
STORED
get myname              //读取变量
VALUE myname 0 3
TAT
END
delete myname         //删除变量
DELETED
flush_all            //清空所有
OK
quit               //退出登录

报错：open() “/usr/local/nginx/html/favicon.ico” failed (2: No such file or directory)

思路：查看error日志/usr/local/nginx/logs/error.log

参考：https://blog.csdn.net/youcijibi/article/details/88868091

解决办法：只需要关闭 favicon.ico 的 log：

    location = /favicon.ico {
        log_not_found off;
        access_log off;
    }

扩展知识：

1. 如果web服务器端使用的是session，那么所有的数据都保存在服务器上，客户端每次请求服务器的时候会发送当前会话的session id，服务器根据当前sessionid判断相应的用户数据标志，以确定用户是否登录或具有某种权限。由于数据是存储在服务器上面，所以你不能伪造，但是如果你能够获取某个登录用户的 sessionid，用特殊的浏览器伪造该用户的请求也是能够成功的。sessionid是服务器和客户端链接时候随机分配的，一般来说是不会有重复，但如果有大量的并发请求，也不是没有重复的可能性；

2. 如果浏览器使用的是cookie，那么所有的数据都保存在浏览器端，比如你登录以后，服务器设置了cookie用户名，那么当你再次请求服务器的时候，浏览器会将用户名一块发送给服务器，这些变量有一定的特殊标记。服务器会解释为cookie变量，所以只要不关闭浏览器，那么cookie变量一直是有效的，所以能够保证长时间不掉线。