一、前言&回顾
在上篇文章Session分布式共享 = Session + Redis + Nginx中，好多同学留言问了我好多问题，其中印象深刻的有：nginx挂了怎么办？采用Redis的Session方案与微软Session方案相比，有什么优势呢？Cookie也可以取代Session的，采用Redis的Session方案优势在哪里？Nginx的iphash方式到底是什么？MachineKey有啥用？Net Core怎样实现？
那会儿看到大家的提问，我的回答也只是从应用层面回答，基本上的回答可以总结为：“别人这么做了，解决了这个问题，我用这个方法也解决了这个问题，原理请看链接。”很惭愧的说，那时的我并没有完全理解他真正的优势在哪里，只是凭着直觉和经验知道这样做比较好，知道当一部分东西不可控时候，将其解耦、可视化、集群就可以让一个系统更加健壮，但没有一个理论支撑。经过最近一段时间的查阅资料和阅读书籍，对此有了深刻理解，本文将从网站架构的可用性角度对这种Session共享进行分析和讲解，并用.net core再次实现这种架构模式。（Session分布式共享的net core版，因为工作没有机会应用到生产环境，过往经验就更别提了，所以只是研究性的，请大家注意，但园子里早有大牛写出了相关文章，本文结束会将相关文章贴出）
二、网站可用性--Session管理
可用性是网站架构中非常重要的一环，什么是可用性，说的简单些，就是用户随时随地打开这个网站，这个网站都能打开，并且里面的功能都能用。如果可用性不高会出现什么情况？大家想象一下春节在12306抢票的情景，网站各种崩溃，大家保准会想：要是有别的方式能买到票，我才不用12306这个破网站呢。这个例子有点极端，因为业务场景比较极端，当然，这种现象也不光是网站可用性这一环出了问题。但是一个网站三天两头打不开，要么是点开了里面的页面到处是报错页面和操作无反应，你还会用这个网站么？我相信我们在浏览网站时候，只要不像12306这种垄断业务的网站，出现不可用的情况，我们一定会离开寻找其他类似的网站。
Session管理是网站可用性的内容之一，大家都知道Http是无状态请求，即无法追踪上次Http请求的相关信息，但是业务中大量需要将Http变为有状态请求，Session就随之产生了，可是在分布式网站设计中，无状态请求才能实现网站的横向拓展（增减应用服务器），因此又与Session相矛盾，因为Session信息如果存储在网站应用服务器的缓存中，加台服务器就不能用了，因此将Session解耦是解决此问题的关键，下面介绍网站常见的Session管理手段。
1、Session复制
Session复制是最早企业应用系统使用较多的一种服务集群Session管理机制，开启Session复制功能，即是在集群中的几台服务器之间同步Session对象，Java中好像JBoss有这个功能，.Net暂不知道。
优势：Session信息读取快，实现简单。
缺点：集群规模较大时，服务器之间Session复制会占用服务器资源和网络资源，最后系统会不堪重负。
2、Session绑定
Session绑定的方式，一般软/硬均衡负载服务器都会提供此功能，例如：上篇文章Nginx的IPhash方式，均衡负载服务器利用Hash算法将同一IP分配到同一台服务器上，即Session绑定在某台特定服务器上，保证Session总能在这台服务器上获得，又称作为会话黏滞。
缺点：如果某台服务器宕机，那么这台服务器上面的Session也就不存在了，用户请求切换到其他服务器上因为没有Session而出错。
3、利用Cookie记录Session
通过Cookie记录Session信息是大部分网站采用的方法，这种方式只要Cookie不滥用，也是非常好非常成熟的方案。Cookie记录Session就是把一些状态信息放到了客户端，每次请求都要传输到服务器。
优势：这种方法简单易实现，可用性高，支持服务器横向拓展，方案成熟
缺点：安全性问题，Cookie有大小限制，而且每次请求传输Cookie会影响性能
4、Session服务器
Session服务器的方式管理Session，是一种非常好的解决方案，因为Session是为了业务需要Http状态而产生，而分布式网站设计中提倡Http无状态，为了满足这一设计，Session服务器是将有状态的Session信息与无状态的应用服务器相分离，再针对不同服务器的不同特性进行设计。例如：我们将Session信息存入到Redis中，那么Redis的集群配置、稳定性设置都有很多好的解决方案，如果将Session存入到Memcache，那么Memcache的集群配置、稳定性设置也会有很多成熟案例。这样我们就将一些问题简单化，如果我们单独应用.Net的Session，我们需要了解更多.Net深层次的东西并加以改造来保证其可用和稳定，越深层的东西越需要时间和阅历，而如果将Session存储介质转移到Redis中，Redis集群方案、管理工具都非常成熟，只需要配置配置就解决了Session的问题，何乐而不为呢。
优势：可用性高、安全性高、伸缩性好、性能高、信息大小无限制
三、.Net Core+Redis+Nginx实现Session分布式共享
1、前期准备&环境
(1)Vs2017 (2).Net Core 1.1 (3) Win 7 (4)ubuntu 16.04
2、.Net Core简介
随着互联网的发展，在当今中国市场（外国不大清楚）开源、跨平台是衡量一门语言、技术好坏的重要指标之一，微软为了推动.Net开源及跨平台，.Net Core随之诞生。
详见大牛的文章：.NET Core与.NET Framework、Mono之间的关系
下面说说.Net Core给我的初步的感受：
1）.Net Core并没有颠覆之前C#语法
通俗讲就是之前说中国话（C#），现在还是说中国话，只是说话的环境变了。
2）.Net Core因为刚起步，API变了或者少了很多
通俗讲就是说话环境变了，而且里面有好多你没见过的东西，你不知道用什么官方词语来描述，因为官方正在找相关词来描述这些新东西。
3）脱离IIS，跨平台
通俗讲就是微软老妈为了不让我们到了新环境饿着，怕离开现在这个环境（Windows+IIS）之后不知道怎么生存。于是，教会了我们语言（C#），给了我们挣钱的工具（.Net Core+Kestrel），说了一句“去吧孩子，自己奋斗去吧，稍等，别忘了把这张Visa卡带上（.Net Core SDK），我会定期给你打钱的。”
4）NuGet越来越重要
NuGet经过几年的发展，越来越成熟，.Net Core开源组件获取的主要方法，通过NuGet可以下载各种中间件和组件，而且方便快捷（除了有时候断网，但是可以使用国内镜像），NuGet就像微软老妈给咱们的一个通讯录，并告诉咱们，如果你在某些方面需要帮助的时候，可以通过NuGet找到你的七大姑八大姨来帮忙。
3、拓扑图
根据之前文章中成功的经验，简单改造一下，中间一个Windows系统和一个Ubuntu系统承载着.Net Core程序，有人会问Windows那个咋不来个IIS啊，我要说的是.Net Core实行走出去的原则，基本脱离IIS，如果IIS上面想部署.Net Core程序的话，需要安装同样的应用程序，并且站点配置的应用程序池也要变成“无托管代码”。
4、开发.Net Core程序使用Session
4-1、创建一个Web程序
用Vs2017创建一个.Net Core的Web应用程序，且这个应用程序不包含身份验证信息
创建完如下
4-2、.Net Core调用Session
.Net Core使用Session，需要引用相关Session的NuGet包，网上一查，发现.Net Core的官方Session组件类似一个中间件，并且官方支持Redis。
注意：.Net Core的Mvc不能直接使用Session，如果你在程序里面写了个HttpContext.Session就会出现如下错误:Session has not been configured for this application or request.
4-2-1、Microsoft.AspNetCore.Session
.Net Core使用Session必须安装Microsoft.AspNetCore.Session，他的NuGet包安装如下图：
4-2-2、修改Startup.cs让Session可用
在相应位置加入高亮代码services.AddSession(); app.UseSession();
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// Add framework services.
services.AddMvc();
services.AddSession();
}
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILoggerFactory loggerFactory)
{
loggerFactory.AddConsole(Configuration.GetSection("Logging"));
loggerFactory.AddDebug(); if (env.IsDevelopment())
{
app.UseDeveloperExceptionPage();
app.UseBrowserLink();
}
else
{
app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
} app.UseStaticFiles();
app.UseSession();
app.UseMvc(routes =>
{
routes.MapRoute(
name: "default",
template: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
});
}
4-2-3、Session写入和读取
Session的读取方式，与.Net有所不同，写法如下，并且Session的HttpContext.Session.SetString或者HttpContext.Session.Set方法分别支持字符串和Byte数组，所以复杂实体需要转化成Json存入Session中。
【Session 写入方法】
HttpContext.Session.SetString("key", "strValue");
【Session 读取方法】
HttpContext.Session.GetString("key")
5、Session存储介质更换为Redis
5-1、首先配置Redis
详细配置方式见：Session分布式共享 = Session + Redis + Nginx
redis-server redis.windows.conf
详细配置方式见：Session分布式共享 = Session + Redis + Nginx
5-2、安装Microsoft.Extensions.Caching.Redis.Core
NuGet中搜索Microsoft.Extensions.Caching.Redis.Core并安装，此NuGet包是对Caching的拓展，即可以更换Caching存储介质
5-3、appsettings.json配置Redis连接字符串
appsettings.json配置Redis连接字符串（相当于web.config里面配置appsetting节点），注意：添加位置要在Logging上面，否则读不到，添加代码为下面的高亮部分
{
"Data": "RedisConnection",
"ConnectionStrings": {
"RedisConnection": "192.168.8.138:6379"
},
"Logging": {
"IncludeScopes": false,
"LogLevel": {
"Default": "Warning"
}
}
}
5-4、Startup.cs的ConfigureServices方法中添加引用
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// Add framework services.
services.AddMvc();
services.AddDistributedRedisCache(option =>
{
//redis 数据库连接字符串
option.Configuration = Configuration.GetConnectionString("RedisConnection");
//redis 实例名
option.InstanceName = "master";
});
services.AddSession();
}
页面运行HttpContext.Session.GetString("key")，然后用Redis管理工具RedisDesktopManager查询Session是否入库。
5-5、发布前指定IP和端口(重要)
如果你没有看这个步骤，继续下面发布步骤，等你发布时候，你会发现一个尴尬的问题，就是你用IP访问不了你的网站，用localhost可以访问，.Net Core默认是5000端口，端口占用也会让你的网站访问不了。
只需要在Program.cs中添加高亮代码即可，细心地人已经看到.UseUrls(new string[] { }) 传入的是个数组，那么这里定义多个网站，当你执行时候dotnet命令时候，多个网站都会启动。
public static void Main(string[] args)
{
var host = new WebHostBuilder()
//增加处，*号表示ip
.UseUrls(new string[] { "http://*:7201" })
.UseKestrel()
.UseContentRoot(Directory.GetCurrentDirectory())
.UseIISIntegration()
.UseStartup<Startup>()
.UseApplicationInsights()
.Build(); host.Run();
}
6、.Net Core 发布
6-1、Windows安装.Net Core发布环境[10.2.107.100]
1）安装Windows Server Hosting (x64 & x86)，相当于IIS，注意安装时候请联网（好像是自动下载sdk，具体没仔细研究）。
2）输入dotnet命令验证，如果“报’dotnet’不是内部或者外部命令”请找到“C:\Program Files\dotnet”文件夹中的dotnet.exe，用cmd来调用dotnet.exe来运行，或者添加系统环境变量（window中cmd命令可以节省在编写命令时候可以.exe，即命令dotnet就是dotnet.exe）
【坑1】
在win7下提示一下错误：Failed to load the dll from [C:\Program Files\dotnet\host\fxr\1.0.1\hostfxr.dll], HRESULT: 0x80070057
解决方法：
需要安装补丁：KB2533623
下载地址如下：
https://support.microsoft.com/en-us/kb/2533623
【坑2】
注意.net Core版本，本文主要是用的.net Core 1.1.1开发的，下面两个截图是版本按错了出的错误信息
6-2、Ubuntu安装.Net Core发布环境[10.2.107.46]
Ubuntu安装.Net Core官方写的很详细了，照着做即可，千万别抵触Linux系统，抵触的话那就别用.Net Core了，如果不知道Ubuntu和Linux的关系的话请百度。
最后验证dotnet命令是否可以使用。
6-3、发布网站
在项目上右键->发布…
点击发布按钮，生成的文件如下（SessionTest为应用程序名）
好了，有了这些文件，我们只需要把这些文件扔到服务器上就成了，但是怎么启动呢？通过查询，网上说只要用dotnet命令就成。继续实践…
说明：我的项目叫做
生成了
这个为主要的dll，也是程序的入口。
大家都知道.Net Core是跨平台的，不同系统的服务器环境配置好了，网上查询说是使用dotnet命令启动网站，那么可以推断出几个平台的dotnet命令是一样的。
6-3-1、Windows启动.Net Core网站[10.2.107.100:7201]
启动.Net Core网站的命令很简单，安装好发布环境的应用程序，C:\Program Files\dotnet目录如下（如果dotnet命令不能用，可以直接调用dotnet.exe这个应用程序。）
将生成好的网站复制到服务器上
cmd命令找到PublishOutput
cd C:\PublishOutput
dotnet运行网站命令
成功以后（之后再编译运行，会提示下面截图）
访问http://10.2.107.100:7201/（如果一台机子有多个网卡多个IP，其他IP的7201端口也是个独立网站）
6-3-2、Ubuntu启动.Net Core网站[10.2.107.46:7201]
想办法将发布的程序复制到Ubuntu上面去，我测试使用的VBox虚拟机。
具体方法传送门：virtualbox中ubuntu和windows共享文件夹设置
7、Nginx配置
7-1、网站端口修改
nginx.conf配置修改
listen 80; 改成 listen 81; 因为一般都被80都被使用。
server {
listen ;
……
}
7-2、增加负载均衡
nginx.conf中添加upstream节点
server 10.2.107.100:7201;
server 10.2.107.46:7201;
}
server {
.....
}
7-3、location节点修改
location / {
root html;
index index.aspx index.html index.htm;
#其中jq_one 对应着upstream设置的集群名称
proxy_pass http://Jq_one;
#设置主机头和客户端真实地址，以便服务器获取客户端真实IP
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
7-4、Nginx启动命令
C:\server\nginx-1.0.2>start nginx
或
C:\server\nginx-1.0.2>nginx.exe
7-5、Nginx重新载入命令
C:\server\nginx-1.0.2>nginx.exe -s reload
四、黎明前的黑暗-MachineKey
本以为做了上述准备和相关代码编写，就能够实现Session共享了，结果我想的太简单了，应用程序发布后并不能实现Session共享，难道分布式共享下Session需要特殊处理？.Net我是怎么实现的，它们的方法应该方法类似。我突然想到了MachineKey这个东西，之前在.Net版本分布式共享时候需要添加这个东西，评论也有人问我什么要加MachineKey。后来只能搜索.Net Core Machinekey关键词，找到了以下几篇文章做参考。
搭建分布式 ASP.NET Core Web
ASP.NET Core 数据保护（Data Protection）
坎坷路：ASP.NET Core 1.0 Identity 身份验证（中集）
此问题属于数据安全问题，微软在开发.Net Core中延续了之前的设计，采用数据保护（Data Protection）方式对一些内部数据进行加密解密设计，如：Session、Cookie等（远不止这些）。这样可以保证数据的真实性、完整性、机密性、隔离性。数据安全必然离不开加解密算法，大家想一下之前.Net的WebFrom中的ViewState，它最终解析到Html页面是个hidden标签里面有一串很复杂的字符串，这个字符串是被数据保护（Data Protection）机制加密过的。Session也一样，大家可以看看Session存到Redis中啥样，见下图：
数据保护（Data Protection）有个特性是隔离性，大家可以想象一下，数据保护核心是加密解密，常见的加密方式有对称加密和非对称加密，上一篇做分布式共享时候，两台机子拷贝了同样的MahcineKey，那么他的内部加密猜测好像是对称加密，MachineKey直译中文为“机器钥匙”在联想隔离性，那么可以推断出来不同机子密钥是不同的，那么MachineKey的作用是统一不同机子的密钥。（吐血中…….这个只是个猜测，详细原理请参考专业文章）
1、提取.Net Core的MachineKey
.Net Core的MachineKey存储是以key-xxxx-xxxx-xxxx-xxxx.xml的形式存储的，那如何提取这个xml信息呢？
Startup.cs的ConfigureServices添加下图高亮代码
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
//抽取key-xxxxx.xml
services.AddDataProtection().PersistKeysToFileSystem(new DirectoryInfo(@"D:\XML"));
services.AddSession();
services.AddDistributedRedisCache(option =>
{
//redis 数据库连接字符串
option.Configuration = Configuration.GetConnectionString("RedisConnection"); //redis 实例名
option.InstanceName = "master";
});
services.AddMvc();
}
查看D:\Xml里的xml文件
2、重写IXmlRepository接口固定Key
在项目中添加CustomXmlRepository.cs类，其中keyContent中填写key.xml内容，注意：里面的几个时间（现在还不能确定expirationDate对项目是否有影响），有人问我KeyContent能否从文件里读，回答是可以，但是ubuntu的文件路径保准不是Windows的d:\之类的，需要使用Linux的写法，所以干脆字符串来的快。
using Microsoft.AspNetCore.DataProtection.Repositories;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;
using System.Xml.Linq; namespace SessionTest
{
public class CustomXmlRepository : IXmlRepository
{
private readonly string keyContent =
@"<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<key id='9108538d-9ea4-45fb-a690-438c8d788619' version='1'>
<creationDate>2017-04-27T06:15:07.2194692Z</creationDate>
<activationDate>2017-04-27T06:15:07.1844647Z</activationDate>
<expirationDate>2017-07-26T06:15:07.1844647Z</expirationDate>
<descriptor deserializerType='Microsoft.AspNetCore.DataProtection.AuthenticatedEncryption.ConfigurationModel.AuthenticatedEncryptorDescriptorDeserializer, Microsoft.AspNetCore.DataProtection, Version=1.1.1.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=adb9793829ddae60'>
<descriptor>
<encryption algorithm='AES_256_CBC' />
<validation algorithm='HMACSHA256' />
<masterKey p4:requiresEncryption='true' xmlns:p4='http://schemas.asp.net/2015/03/dataProtection'>
<!-- Warning: the key below is in an unencrypted form. -->
<value>HOz58FE6STtDHlMo2ZONoPgPTOOjRPikRWXmHOwNDS5o6NPb4hlgl/DxXUhat66soovBUFy1APXCQ4z30DDPyw==</value>
</masterKey>
</descriptor>
</descriptor>
</key>"; public virtual IReadOnlyCollection<XElement> GetAllElements()
{
return GetAllElementsCore().ToList().AsReadOnly();
} private IEnumerable<XElement> GetAllElementsCore()
{
yield return XElement.Parse(keyContent);
}
public virtual void StoreElement(XElement element, string friendlyName)
{
if (element == null)
{
throw new ArgumentNullException(nameof(element));
}
StoreElementCore(element, friendlyName);
} private void StoreElementCore(XElement element, string filename)
{
}
}
}
修改Startup.cs文件中的ConfigureServices方法加载自定义的CustomXmlRepository类
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
////抽取key-xxxxx.xml
//services.AddDataProtection()
// .PersistKeysToFileSystem(new DirectoryInfo(@"D:\XML")); services.AddSingleton<IXmlRepository, CustomXmlRepository>();
services.AddDataProtection(configure =>
{
configure.ApplicationDiscriminator = "newP.Web";
});
services.AddSession();
services.AddDistributedRedisCache(option =>
{
//redis 数据库连接字符串
option.Configuration = Configuration.GetConnectionString("RedisConnection");
//redis 实例名
option.InstanceName = "master";
});
services.AddMvc();
}
五、实现效果演示
演示效果说明
本机127.0.0.1也为10.2.107.100，因为电脑性能有限，没有弄windows虚拟机，只弄了10.2.107.46这台Linux虚拟机。
MachineKey的这个实现思路也可以用到.Net Core的身份验证上。
UNC文件也可以实现Session共享方式
原理就是Windows和Linux通过文件共享和挂载的方式Key.xml共享一个文件，但是总觉得有点怪怪的，共享文件会不会被别人恶意篡改，所以最后采用重写的方式实现。
对UNC方式感兴趣的请看：搭建分布式 ASP.NET Core Web
六、后记&感悟
希望通过本文，让大家对网站的可用性中有个简单认识，并了解到Session存入Redis中的优势。
个人观点，有可能因为知识和阅历的原因，分析片面，请多谅解。
七、参考文章
ASP.NET Core 使用 Redis 和 Protobuf 进行 Session 缓存
.Net Core Session使用
Using Sessions and HttpContext in ASP.NET Core and MVC Core
.NET Core与.NET Framework、Mono之间的关系
virtualbox中ubuntu和windows共享文件夹设置
ASP.NET Core 数据保护（Data Protection）
坎坷路：ASP.NET Core 1.0 Identity 身份验证（中集）