Tocmat集群中最重要的交換信息就是會話消息，對某個tomcat實(shí)例某會話做的更改要同步到集群其他tomcat實(shí)例的該會話對象，這樣才能保證集群所有實(shí)例的會話數(shù)據(jù)一致。在tribes組件的基礎(chǔ)上完成這些工作就相當(dāng)容易些，tribes是tomcat實(shí)現(xiàn)的一個通信框架。

如下圖，tomcat實(shí)現(xiàn)會話同步的過程中大致會使用如下組件，現(xiàn)在假設(shè)中間的tomcat實(shí)例的會話改變了，它會通過會話管理器Manager將改變的動作消息封裝成消息然后調(diào)用集群對象Cluster，通過Cluster將消息發(fā)送出去，同時Cluster又依賴于tribes，最后消息其實(shí)是交由tribes真正發(fā)送的，通信過程是以ClusterMessage為對象傳輸?shù)?，它會先被序列化進(jìn)行傳輸，到達(dá)左邊和右邊的tomcat實(shí)例時會被反序列化，消息由tribes接收后往Cluster上傳，最后到達(dá)會話管理器Manager，Manager根據(jù)動作消息去同步會話。

所以Cluster其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)了ChannelListener的監(jiān)聽類，當(dāng)tribes接收到消息后就會調(diào)用此監(jiān)聽器的messageReceived方法處理邏輯，此方法又會繼續(xù)往上通知Manager的messageDataReceived方法，此方法內(nèi)完成會話同步處理邏輯。關(guān)于會話具體的同步機(jī)制tomcat提供了兩種，分別是“集群增量會話管理器——DeltaManager”和“集群備份會話管理器——BackupManager”。

DeltaManager會話管理器

DeltaManager會話管理器是tomcat默認(rèn)的集群會話管理器，它主要用于集群中各個節(jié)點(diǎn)之間會話狀態(tài)的同步維護(hù)。集群增量會話管理器的職責(zé)是將某節(jié)點(diǎn)的會話該變同步到集群內(nèi)其他成員節(jié)點(diǎn)上，它屬于全節(jié)點(diǎn)復(fù)制模式，所謂全節(jié)點(diǎn)復(fù)制是指集群中某個節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變化后需要同步到集群中剩余的節(jié)點(diǎn)，非全節(jié)點(diǎn)方式可能只是同步到其中某個或若干節(jié)點(diǎn)。

在集群中全節(jié)點(diǎn)會話復(fù)制的一個大致步驟如下圖所示，客戶端發(fā)起一個請求，假設(shè)通過一定的負(fù)載均衡設(shè)備分發(fā)策略分到其中一個結(jié)點(diǎn)node1，如果還未存在session對象的話web容器將會創(chuàng)建一個會話對象，接著執(zhí)行一些邏輯處理，在對客戶端響應(yīng)之前有個重要的事情是要把session對象同步到集群中其他節(jié)點(diǎn)上，最后再響應(yīng)客戶端。當(dāng)客戶端第二次發(fā)起請求時，假如分發(fā)到node3節(jié)點(diǎn)上，由于同步了node1的session會話，所以在執(zhí)行邏輯時并不會取不到session的值。如果刪除某個會話對象則要同時通知其他節(jié)點(diǎn)把相應(yīng)會話刪除，如果修改了某個會話的某些屬性也同樣要更新到其他節(jié)點(diǎn)的會話中。

DeltaManager其實(shí)就是一個會話同步通信解決方案，除了具備上面提到的全節(jié)點(diǎn)復(fù)制外，它還有具有只復(fù)制會話增量的特性，增量是以一個完整請求為周期，即會將一個請求過程中所有會話修改量在響應(yīng)前進(jìn)行集群同步。往下看Tomcat具體實(shí)現(xiàn)方案。
為區(qū)分不同的動作必須要先定義好各種事件，例如會話創(chuàng)建事件、會話訪問事件、會話失效事件、獲取所有會話事件、會話增量事件、會話ID改變事件等等，實(shí)際上tomcat集群會有9種事件，集群根據(jù)這些不同的事件就可以彼此進(jìn)行通信，接收方對不同事件做不同的操作。

如下圖，例如node1節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建完一個會話后，即向其他三個節(jié)點(diǎn)發(fā)送EVT_SESSION_CREATED事件，其他三個節(jié)點(diǎn)接收到此事件后則各自在自己本地創(chuàng)建一個會話，會話包含了兩個很重要的屬性——會話ID和創(chuàng)建時間，這兩個屬性都必須由node1節(jié)點(diǎn)跟著EVT_SESSION_CREATED一起發(fā)送出去，本地會話創(chuàng)建成功后即完成了會話創(chuàng)建同步工作，此時你通過會話ID查找集群中任意一個節(jié)點(diǎn)都可以找到對應(yīng)的會話。同樣對于會話訪問事件，node1向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送EVT_SESSION_ACCESSED事件及會話ID，其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)會話ID找到對應(yīng)會話并更新會話最后訪問時間，以免被認(rèn)為是過期會話而被清理。類似的還有會話失效事件（同步集群銷毀某會話）、會話ID改變事件（同步集群更改會話ID）等等操作。

Tomcat使用SessionMessageImpl類定義了各種集群通信事件及操作方法，在整個集群通信過程中就是按照此類定義好的事件進(jìn)行通信，SessionMessageImpl包含的事件如下{ EVT_SESSION_CREATED、EVT_SESSION_EXPIRED、EVT_SESSION_ACCESSED、EVT_GET_ALL_SESSIONS、EVT_SESSION_DELTA、EVT_ALL_SESSION_DATA、EVT_ALL_SESSION_TRANSFERCOMPLETE、EVT_CHANGE_SESSION_ID、EVT_ALL_SESSION_NOCONTEXTMANAGER }，除此之外它繼承了序列化接口（方便序列化）、集群消息接口（集群的操作）、會話消息接口（事件定義及會話操作）。

集群增量會話管理器DeltaManager可以說是通過SessionMessageImpl消息來管理DeltaSession，即根據(jù)SessionMessageImpl里面的事件響應(yīng)不同的操作。Tomcat的集群通信使用的是tribes組件（相關(guān)章節(jié)會對tribes組件詳細(xì)分析），網(wǎng)絡(luò)IO都交由tribes后應(yīng)用可以更專注邏輯處理，DeltaManager存在一個messageDataReceived(ClusterMessage cmsg)方法，此方法會在本節(jié)點(diǎn)接收到其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的消息后被調(diào)用，且傳入的參數(shù)為ClusterMessage類型，可轉(zhuǎn)化為SessionMessage類型，然后根據(jù)SessionMessage定義的9種事件做不同處理。

其中有一個事件需要關(guān)注的是EVT_SESSION_DELTA，它是對會話增量同步處理的事件，某個節(jié)點(diǎn)在一個完整的請求過程中對某會話相關(guān)屬性的所有操作被抽象到了DeltaRequest對象中，而DeltaRequest被序列化后會放到SessionMessage中，所以EVT_SESSION_DELTA事件處理邏輯就是從SessionMessage獲取并反序列化出DeltaRequest對象，再將DeltaRequest包含的對某個會話的所有操作同步到本地該會話中，至此完成會話增量同步。

總的來說DeltaManager就是DeltaSession的管理器，它提供了會話增量的同步方式而不是全量同步，極大提高了同步效率。

集群備份會話管理器——BackupManager

全節(jié)點(diǎn)復(fù)制的網(wǎng)絡(luò)流量隨節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加呈平方趨勢增長，也正是因?yàn)檫@個因素導(dǎo)致無法構(gòu)建較大規(guī)模的集群，為了使集群節(jié)點(diǎn)能更加大，首要解決的就是數(shù)據(jù)復(fù)制時流量增長的問題，于是tomcat提出了另外一種會話管理方式，每個會話只會有一個備份，它使會話備份的網(wǎng)絡(luò)流量隨節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加呈線性趨勢增長，大大減少了網(wǎng)絡(luò)流量和邏輯操作，可構(gòu)建較大的集群。

下面看看這種方式具體的工作機(jī)制，集群一般是通過負(fù)載均衡對外提供整體服務(wù)，所有節(jié)點(diǎn)被隱藏在后端組成一個整體。前面各種模式的實(shí)現(xiàn)都無需負(fù)載均衡協(xié)助，所以圖中都把負(fù)載均衡省略了。最常見的負(fù)載方式是前面用apache拖所有節(jié)點(diǎn)，它支持將類似“326257DA6DB76F8D2E38F2C4540D1DEA.tomcat1”的會話id進(jìn)行分解，定位到tomcat集群中以tomcat1命名的節(jié)點(diǎn)上（這種方式稱為Session Stick，由apache jk模塊實(shí)現(xiàn)）。

每個會話存在一個原件和一個備份，且備份與原件不會保存在同一個節(jié)點(diǎn)上，如下圖，例如當(dāng)客戶端發(fā)起請求后通過負(fù)載均衡被分發(fā)到tomcat1實(shí)例節(jié)點(diǎn)上，生成一個包含.tomcat1后綴的會話標(biāo)識，并且tomcat1節(jié)點(diǎn)根據(jù)一定策略選出此次會話對象備份的節(jié)點(diǎn)，然后將包含了{(lán)會話id，備份ip}的信息發(fā)送給tomcat2、tomcat3、tomcat4，如圖中虛線所示，這樣每個節(jié)點(diǎn)都有一個會話id、備份ip列表，即每個節(jié)點(diǎn)都有每個會話的備份ip地址。

完成上面一步后就是將會話內(nèi)容備份到備份節(jié)點(diǎn)上，假如tomcat1的s1、s2兩個會話的備份地址為tomcat2，則把會話對象備份到tomcat2中，類似的有tomcat2把s3會話備份到tomcat4，tomcat4把s4、s5兩個對話備份到tomcat3，這樣集群中所有的會話都已經(jīng)有了一份備份。當(dāng)tomcat1一直不出故障，由于Session Stick技術(shù)客戶端將一直訪問到tomcat1節(jié)點(diǎn)上，保證一直能獲取到會話。而當(dāng)tomcat1出故障了，這時tomcat也提供了一個failover機(jī)制，apache感知到后端集群tomcat1節(jié)點(diǎn)被移除了，這時它會把請求隨機(jī)分配到其他任意節(jié)點(diǎn)上，接下去會有兩種情況：

①剛好分到了備份節(jié)點(diǎn)tomcat2上，此時仍能獲取到s1會話，除此之外，tomcat2還要另外做的事是將這個s1會話標(biāo)記為原件且繼續(xù)選取一個備份地址備份s1會話，這樣一來又有了備份。

②假如分到了非備份節(jié)點(diǎn)tomcat3，此時肯定找不到s1會話，于是它將向集群所有節(jié)點(diǎn)發(fā)問，“請問誰有s1會話的備份ip地址信息？”，因?yàn)橹挥衪omcat2有s1的備份地址信息，它接收到詢問后應(yīng)答告知tomcat3節(jié)點(diǎn)s1會話的備份在tomcat2，根據(jù)這個信息就能查到s1會話了，并且tomcat3在自己本地生成s1會話并標(biāo)為原件，tomcat2上的副本不變，這樣一來同樣能找到s1會話，正常完整整個請求處理。

接著分析Tomcat對上面機(jī)制詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)，正常情況下為了支持高效的并發(fā)操作，tomcat的所有會話集使用ConcurrentHashMap

public Object put(Object key, Object value) {
  ①實(shí)例化MapEntry，將key和value傳入，并設(shè)置源節(jié)點(diǎn)為目前節(jié)點(diǎn)。
  ②判斷本地內(nèi)存是否已包含key，如是則不僅要本地remove掉，還要跨節(jié)點(diǎn)remove。
  ③通過Round robin算法從MapMember中選擇一個作為備份節(jié)點(diǎn)。
  ④實(shí)例化一個包含MSG_BACKUP標(biāo)識的MapMessage對象并發(fā)送給備份節(jié)點(diǎn)。
  ⑤實(shí)例化一個包含MSG_PROXY標(biāo)識的MapMessage對象并發(fā)送給除了備份節(jié)點(diǎn)外的其他（代理）節(jié)點(diǎn)。
  ⑥put進(jìn)本地緩存。
}

其次，再看看它如何通過get實(shí)現(xiàn)獲取會話對象操作：

public Object get(Object key) {
 ①獲取本地的MapEntry對象，它或許直接包含了會話對象，或許包含了會話對象的存放位置信息。
 ②判斷本節(jié)點(diǎn)是否屬于源節(jié)點(diǎn)，如為源節(jié)點(diǎn)則直接獲取MapEntry對象里面的會話對象并返回。
 ③判斷本節(jié)點(diǎn)是否屬于備份節(jié)點(diǎn)，若為備份節(jié)點(diǎn)則直接獲取MapEntry對象里面的會話對象作為返回對象，并且還要將本節(jié)點(diǎn)升為源節(jié)點(diǎn)、重新選取一個新備份節(jié)點(diǎn)，把MapEntry對象拷貝到新備份節(jié)點(diǎn)。
 ④判斷本節(jié)點(diǎn)是否屬于代理節(jié)點(diǎn)，若為代理節(jié)點(diǎn)則向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送會話對象拷貝請求，“集群中誰有此會話對象請發(fā)送給我”，把接收到的會話對象放到本節(jié)點(diǎn)并作為返回對象，最后將本節(jié)點(diǎn)升為源節(jié)點(diǎn)。
}

最后，看看刪除會話對象remove操作的實(shí)現(xiàn)：

public Object remove(Object key) {
 ①刪除本地此MapEntry對象。
 ②廣播其他節(jié)點(diǎn)刪除此MapEntry對象。
}

通過上面三個方法已經(jīng)很清晰描述了新的Map是如何進(jìn)行跨節(jié)點(diǎn)的增刪改查的，BackupManager會話管理器就是通過這個新的Map進(jìn)行會話管理。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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