SpringbBoot如何实现Tomcat集群的会话管理

在使用 Tomcat 集群时，由于每个 Tomcat 实例的 Session 存储是独立的，导致无法实现 Session 的共享，这可能影响到用户跨节点的访问。为了实现跨 Tomcat 实例共享 Session，可以使用 Spring Session 配合 Redis 进行集中式会话管理。

架构设计

Nginx 反向代理：

- 通过 Nginx 作为反向代理，将客户端请求均衡地转发到 Tomcat 集群中的不同节点上。
- Nginx 会根据配置的负载均衡策略（例如轮询、IP 哈希等）将请求分发到各个 Tomcat 实例。

Tomcat 集群：

- 每个 Tomcat 实例接收并处理请求，但它们的 Session 信息不再存储在本地，而是通过 Spring Session 统一管理。
- Spring Session 会使用 Redis 存储会话信息，使得所有 Tomcat 实例可以访问到同一个会话数据。

Spring Session：

- Spring Session 提供了透明的会话管理，能够自动将 Session 数据存储到 Redis 中。
- 每次请求到达 Tomcat 时，Spring Session 会根据 Session ID 从 Redis 中读取会话数据，或者创建一个新的会话数据并存储到 Redis。

Redis：

- Redis 作为分布式缓存和会话存储介质，确保 Tomcat 集群中的所有实例可以共享 Session 信息。
- Redis 负责存储 Session 数据，包括会话过期时间、会话属性等，保证了会话的高可用性和一致性。

实现步骤

添加依赖： 在 Spring Boot 项目中，添加 Spring Session 和 Redis 的相关依赖

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

配置 Redis： 在 application.yml 或 application.properties 中配置 Redis 连接信息：

spring:
  session:
    store-type: redis
  redis:
    host: 127.0.0.1
    port: 6379
    password: xxxxxxxxx

启用 Spring Session： 在 Spring Boot 启动类中添加 @EnableRedisHttpSession 注解，启用 Redis 会话存储：

package com.neo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.session.data.redis.config.annotation.web.http.EnableRedisHttpSession;

@SpringBootApplication
@EnableRedisHttpSession
public class DockerApplication {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(DockerApplication.class, args);
	}
}

部署多台 Tomcat 实例

首先，你需要部署多个 Tomcat 实例。每个实例运行一个 Spring Boot 应用，并确保它们能通过负载均衡器（如 Nginx）进行访问。可以在不同的物理或虚拟机上部署 Tomcat，或者在同一台机器上使用不同的端口来运行多个实例。

例如，我们可以配置两个 Tomcat 实例，分别在 localhost:8080 和 localhost:8081 上运行。

配置负载均衡器（Nginx）

Nginx 可以作为负载均衡器，分发请求到多个 Tomcat 实例。首先，确保 Nginx 已安装，并进行如下配置：

http {
    upstream tomcat_cluster {
        server 127.0.0.1:8080;  # Tomcat 实例 1
        server 127.0.0.1:8081;  # Tomcat 实例 2
    }
	
    server {
        listen 80;

        location / {
            proxy_pass http://tomcat_cluster;  # 将请求转发到 Tomcat 集群
			
			proxy_set_header Host $host;
			proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
			proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }
    }
}

配置完 Nginx 后，重新启动 Nginx 服务：

systemctl restart nginx

展示了如何在 Spring Boot 中编写一个使用 Spring Session 的简单 Controller，并进行会话数据的存储和读取。我们将创建一个用于存储和读取用户信息的会话控制器，并提供一些基本的测试方法来验证会话是否能够在集群中共享。

创建 SessionController 控制器

package com.neo.controller;

import org.springframework.session.Session;
import org.springframework.session.SessionRepository;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpSession;

@RestController
@RequestMapping("/session")
public class SessionController {

    // 自动注入 Spring Session 的 SessionRepository
    @Autowired
    private SessionRepository<? extends Session> sessionRepository;

    @GetMapping("/set")
    public String setSession(HttpServletRequest request) {
        // 使用 HttpSession 来设置会话数据
        HttpSession session = request.getSession();
        // 设置会话属性
        session.setAttribute("user", "ZhangSan");
        return "Session attribute 'user' is set to 'ZhangSan' using Spring Session";
    }

    @GetMapping("/get")
    public String getSession(HttpServletRequest request) {

        // 获取当前节点的 Tomcat 服务器信息
        String tomcatVersion = System.getProperty("catalina.base");
        String nodeName = System.getProperty("user.name");
        System.out.println("tomcatVersion:" + tomcatVersion);
        System.out.println("nodeName:" + nodeName);
        // 使用 HttpSession 获取会话数据
        HttpSession session = request.getSession(false);
        // 获取会话属性
        Object user = session.getAttribute("user");
        return user != null ? "Session attribute 'user' is: " + user : "No session attribute found!";
    }
}

测试用例

测试场景

• 设置会话数据： 使用 /session/set 设置一个用户名到 Session 中。
• 获取会话数据： 使用 /session/get 读取存储在 Session 中的 user，并返回该值。

测试步骤

• 步骤 1：访问 http://localhost/session/set 设置会话中的用户名。

• 步骤 2：访问 http://localhost/session/get 获取并显示存储的用户名。

验证跨节点共享

在 Tomcat 集群环境中，使用上述的测试方法分别在不同的 Tomcat 实例上进行测试。由于 Spring Session 会将会话信息存储在 Redis 中，因此无论请求被转发到哪个 Tomcat 实例，都会共享相同的会话数据。

期望的结果：

• 在集群中的任一节点上设置的会话数据，都会在其他节点上生效。
• 使用 Nginx 的负载均衡特性，用户可以跨多个 Tomcat 实例访问相同的会话数据，确保会话的一致性和持久性。

Redis 配置

确保 Redis 正常运行，并配置了正确的连接信息，Spring Session 会自动管理会话数据。可以使用 Redis 的客户端工具（例如 redis-cli 或其他工具）查看会话数据是否正确存储：

总结

本文详细阐述了如何利用 Nginx 作为负载均衡器，将请求均匀分发到多个 Tomcat 实例，并通过 Spring Session 将会话数据存储到 Redis 中，确保所有 Tomcat 实例共享相同的会话数据。文章还包括了具体的实现步骤，如依赖配置、Redis 配置、Spring Session 启用、负载均衡器配置以及会话控制器的编写。最后，文章通过具体的测试步骤，验证了跨节点会话共享的实现。