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PHP內核探索之變量(5)- session的基本原理,session基本原理

編輯:關於PHP編程

PHP內核探索之變量(5)- session的基本原理,session基本原理


  這次說說session.

  session可以說是當前互聯網提到的最多的名詞之一了。它的含義很寬泛,可以指任何一次完整的事務交互(會話):如發送一次HTTP請求並接受響應,執行一條SQL語句都可以看做一次Session。如無特殊說明,本文中提到的Session單指HTTP會話。

本文是PHP內核探索的第五篇,主要包含如下幾個方面的內容:

一、背景知識,session基礎

1.      HTTP是無狀態的

  我們知道,HTTP協議最初是匿名的、無狀態的請求/響應協議。這樣簡單的設計可以使HTTP協議專注於資源的傳輸(HTTP是超文本傳輸協議),從而獲得較好的性能。但這種無狀態的設計也驗證阻礙了交互web應用的發展,典型的如:電商網站需要獲取用戶的信息,以實現訂單、購物車、交易等功能,SNS網站需要獲取用戶信息並存檔,以建立真正的“社交網絡”,甚至電影和CD租賃網站,也需要獲取用戶信息,以提供個性化的推薦,從而帶來更好的效益。這意味著,必須要使用某種技術來識別和管理用戶信息,Cookie和Session技術便是在這種背景下誕生的。

2.      Session與Cookie

       說到Session,就不得不提Session的好基友Cookie,因為很多情況下Session依賴於Cookie存儲其session_id。而如果要說Session和Cookie的區別,我想大家應該都不陌生,有的同學甚至可以輕松背出如下一些常見的區別:

       (1).  Cookie是客戶端保持狀態的解決方案,而Session是服務器端保持狀態的技術,因此,Cookie是存儲在客戶端的,而Session是存儲在服務器端的。

       (2). 大多數情況下,Session需要使用Cookie做載體,來存放session_id,所以,如果禁用了Cookie,必須要通過其他的手段來獲取這個session_id( 例如通過get或者post的方式將session_id傳遞給服務器 )

       (3).  Cookie過期和刪除只能保證客戶端的連接的失效,並不會清除服務器端的Session

       (4).  盡管默認情況下,Session和Cookie都是寫文件的( Session也可以寫數據庫或者其他內存緩存如memcached ),但是,Cookie則依賴於浏覽器的設定:例如,IE6下限定每個域名下最多20個Cookie,很多浏覽器限制Cookie的大小不能超過4096字節。

       關於Cookie的更多討論,已經超出了本文的范疇,需要了解的同學可以參考《HTTP權威指南》和《JavaScript高級程序設計》這兩本書,相信一定會對Cookie有更加深入的理解。

3.      php中Session的基本操作

       php中,Session相關的操作是以擴展的形式提供的 ( 源碼目錄:PHPSRC/ext/session/ )。PHP提供了大量的、豐富的API來操作Session:

(1).   session_start

bool session_start ( void )

  session_start()用於啟動一個會話,一般而言,我們在使用$_SESSION時,都要先調用session_start( 或者你的php.ini中配置了session.auto_start )。那麼在session.auto_start=false的情況下, session_start是不是一定是session操作的第一個必須調用的函數呢?答案是否定的。雖然在一般情況下,我們在需要操作session時,基本上都是將session_start()放在腳本的第一行,但實際上在調用session_start時,Session相關的參數都已經初始化完畢,這之後是無法通過session_name和session_set_cookie_params, session_save_path等函數更改Session的參數信息的。所以,如果需要更改session的相關參數,除了可以在ini文件中更改(或者通過ini_set更改),還可以通過session_name, session_save_path, session_set_cookie_params等函數修改,且這些函數必須在session_start之前調用。例如:

session_save_path('/root/xiaoq/phpCode/session');
session_start();

$_SESSION['index'] = "this is desc";
$_SESSION['int']   = 123;

  session_start()調用之後,除了要設置Session的基本參數之外,還會以一定的概率啟動Session的GC。

(2).  session_id()

  如同數據庫中每條記錄需要一個主鍵一樣,Session也需要一個id值用於唯一標識一個Client,這個標識便是session_id。函數session_id()用於設置或者更改當前會話的session_id,例如:

session_save_path('/root/xiaoq/phpCode/session');
session_start();                                   

$_SESSION['index'] = "this is desc";
$_SESSION['int']   = 123;

print_r( session_id());//5rdhbe4k8k73h5g1fsii01iau5

在設置了session.save_handler=files的情況下,服務器端是以sess_{session_id}的命名方式來儲存Session數據文件的:

 

  正常情況下,不同會話的session_id是不會重復的。在已知session_id的情況下,我們可以通過傳遞session_id的方法來獲取Session數據,從而避開Cookie的限制:

session_save_path('/root/xiaoq/phpCode/session');
session_id("5rdhbe4k8k73h5g1fsii01iau5");
session_start();

print_r($_SESSION);
/* Array
(
    [index] => this is desc
    [int] => 123
) */

  Session文件存儲會有很多問題和瓶頸,關於這一點,之後也會有詳細的說明和解釋。

(4).  session_write_close/session_commit

  默認情況下,session數據是在當前會話結束時(一般就是指腳本執行完畢時)才會寫入文件的,這樣會帶來一些問題。例如,如果當前腳本執行過長,那麼當其他腳本訪問同一session_id下的session數據時便會阻塞(這實際上會涉及到文件鎖flock,之後會有說明),直到前一腳本執行完畢並寫入session文件。可以用sleep來簡單模擬這一情況:

session_save_path('/root/xiaoq/phpCode/session');
session_start();

$_SESSION['index'] = "this is desc";
$_SESSION['int']   = 123;

sleep(15);

  避免這一情況的一種方法是:在session數據使用完畢之後,調用session_commit或者session_write_close函數通知服務器寫入session數據並關閉文件(釋放flock的鎖):

session_save_path('/root/xiaoq/phpCode/session');
session_start();

$_SESSION['index'] = "this is desc";
$_SESSION['int']   = 123;
session_commit();

sleep(15);

注意session_commit和session_write_close只是同一函數的不同別名。

(5).  session_destroy

       很多同學在會話結束的時候,都是通過unset($_SESSION)的方式來刪除會話數據(這與session_unset()的作用類似)。實際上這樣並不是穩妥的做法,原因是:unset($_SESSION)只是重置$_SESSION這個全局變量,並不會將session數據從服務器端刪除。較為穩妥的做法是,在需要清除當前會話數據的時候調用session_destroy刪除服務器端Session數據(同時,最好使Cookie也過期):

session_save_path('/root/xiaoq/phpCode/session');
session_start();

$_SESSION['index'] = "this is desc";
$_SESSION['int']   = 123;

unset($_SESSION);
session_destroy();

3.  session的ini配置

       由於Session的很多操作依賴於ini中的參數配置,因此我們有必要對此做一個比較全面的了解。php.ini比較重要的Session參數配置包括:

       (1).  session.save_handler

       這個參數用於指定Session的存儲方式(實際上是指定了一個處理Session的句柄)。可以是files(文件存儲,默認), user( 用戶自定義存儲 ),或者其他的擴展方式(如memcache)。

       (2).  session.save_path

       在使用session.save_handler=files的情況下,session.save_path用於指定Session文件存儲的目錄,如session.save_path= “/tmp”;這種配置下,所有的session文件都是寫入一個目錄的。這在某些情況下是有問題的(如有的系統單目錄下支持的文件數是有限制的,而且,同一目錄下文件過多,會造成讀取變慢)。session.save_path還支持多級目錄hash的方式:session.save_path = "N;/path"; 這種配置方式會將session文件分散到不同的子目錄中,避免單目錄文件文件過多。同樣,這種配置方式也有較大的問題:如Session的GC是無效的,而且,PHP並不會自動為你創建子目錄,需要手動創建或者通過腳本創建。

       (3).  session.name

       在使用Cookie為載體的情況下,session.name指定存儲session_id的Cookie的key( cookie中也是基於key=>value)。默認的情況下,session.name= PHPSESSID

,可以更改為任何合法的其他名稱。同樣,也可以通過session_name函數,在調用session_start之前設置這個key的名稱:

session_name("NEW_SESSION");
session_start();

$_SESSION['index'] = "this is desc";
$_SESSION['int']   = 123;

抓包可以看到,現在,Cookie中是以新的session.name來傳遞session_id了,而第一次服務器端的響應中,也會發送Set-Cookie:

 

       (4).  session.auto_start

       這個參數用於指定是否需要自動開啟session,在設置為true的情況下,不需要在腳本中顯式的調用session_start(). 如果不是特殊需要,我們並不建議開啟session.auto_start.

       (5).  session.gc_*

       主要用於配置session GC的相關參數。關於這點,我們在後面會有詳細講解,這裡暫時擱置

       (6).  session.cookie_*

       主要用於配置session的載體cookie的相關參數信息,如cookie的path, lifetime, 域domain等。

       關於Session的更多配置,可以參考:

http://cn2.php.net/manual/zh/session.configuration.php

二、  under the hood  - PHP中session的原理

       現在,我們對Session已經有了一個基本的認識,接下來,我們將更深入的去探討和挖掘Session的更多細節。這一部分的內容比較枯燥乏味,對於不需要了解Session內部細節的同學,完全可以略過。接下來的部分,如果沒有特殊說明,都是指session.save_handler=files的情況。

1.      session模塊的初始化MINIT

       前面我們提到,在php中,Session是以擴展的形式加載的,因此,它也會經歷擴展的MINIT -> RINIT -> RSHUTDOWN -> MSHUTDOWN等階段。PHP_MINIT_FUNCTION和PHP_RINIT_FUNCTION是php啟動過程中兩個關鍵點:在php啟動時,會依次調用各個擴展模塊的PHP_MINIT_FUNCTION來完成各個擴展模塊的初始化工作,而PHP_RINIT_FUNCTION則在對模塊的請求到來時作一些准備性工作。對於Session而言,PHP_MINIT_FUNCTION主要完成的初始化工作包括(注:不同版本的PHP具體處理過程並不完全相同,如PHP 5.4+提供了SessionHandlerInterface,這樣可以通過session_set_save_handler ( SessionHandlerInterface $sessionhandler )的方式自定義Session的處理機制,而不必像之前一樣使用冗長的bool session_set_save_handler ( callable $open , callable $close , callable $read , callable $write , callable $destroy , callable $gc [, callable $create_sid ] )):

(1).  注冊$_SESSION超全局變量:

zend_register_auto_global("_SESSION", sizeof("_SESSION")-1, NULL TSRMLS_CC);

也就是說,$_SESSION超全局變量實際上是在session的MINIT階段被注冊的。

(2).  讀取ini文件中的相關配置。

REGISTER_INI_ENTRIES();

 REGISTER_INI_ENTRIES();實際上是一個宏定義:

#define REGISTER_INI_ENTRIES() zend_register_ini_entries(ini_entries, module_number TSRMLS_CC)

因此,實際上是調用zend_register_ini_entries(ini_entries, module_number TSRMLS_CC)。關於ini文件的解析和配置,已經超出了本文的范疇,可以參考這篇文章:http://www.cnblogs.com/driftcloudy/p/4011954.html 。

   擴展中讀取和設置ini的相關配置位於PHP_INI_BEGIN和PHP_INI_END宏之間。對於session而言,實際上包括:

PHP_INI_BEGIN()

       STD_PHP_INI_BOOLEAN("session.bug_compat_42",    "1",         PHP_INI_ALL, OnUpdateBool,   bug_compat,         php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_BOOLEAN("session.bug_compat_warn",  "1",         PHP_INI_ALL, OnUpdateBool,   bug_compat_warn,    php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.save_path",          "",          PHP_INI_ALL, OnUpdateSaveDir,save_path,          php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.name",               "PHPSESSID", PHP_INI_ALL, OnUpdateString, session_name,       php_ps_globals,    ps_globals)
       PHP_INI_ENTRY("session.save_handler",           "files",     PHP_INI_ALL, OnUpdateSaveHandler)
       STD_PHP_INI_BOOLEAN("session.auto_start",       "0",         PHP_INI_ALL, OnUpdateBool,   auto_start,         php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.gc_probability",     "1",         PHP_INI_ALL, OnUpdateLong,   gc_probability,     php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.gc_divisor",         "100",       PHP_INI_ALL, OnUpdateLong,   gc_divisor,         php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.gc_maxlifetime",     "1440",      PHP_INI_ALL, OnUpdateLong,   gc_maxlifetime,     php_ps_globals,    ps_globals)
       PHP_INI_ENTRY("session.serialize_handler",      "php",       PHP_INI_ALL, OnUpdateSerializer)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.cookie_lifetime",    "0",         PHP_INI_ALL, OnUpdateLong,   cookie_lifetime,    php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.cookie_path",        "/",         PHP_INI_ALL, OnUpdateString, cookie_path,        php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.cookie_domain",      "",          PHP_INI_ALL, OnUpdateString, cookie_domain,      php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_BOOLEAN("session.cookie_secure",    "",          PHP_INI_ALL, OnUpdateBool,   cookie_secure,      php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_BOOLEAN("session.cookie_httponly",  "",          PHP_INI_ALL, OnUpdateBool,   cookie_httponly,    php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_BOOLEAN("session.use_cookies",      "1",         PHP_INI_ALL, OnUpdateBool,   use_cookies,        php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_BOOLEAN("session.use_only_cookies", "1",         PHP_INI_ALL, OnUpdateBool,   use_only_cookies,   php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.referer_check",      "",          PHP_INI_ALL, OnUpdateString, extern_referer_chk, php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.entropy_file",       "",          PHP_INI_ALL, OnUpdateString, entropy_file,       php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.entropy_length",     "0",         PHP_INI_ALL, OnUpdateLong,   entropy_length,     php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.cache_limiter",      "nocache",   PHP_INI_ALL, OnUpdateString, cache_limiter,      php_ps_globals,    ps_globals)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.cache_expire",       "180",       PHP_INI_ALL, OnUpdateLong,   cache_expire,       php_ps_globals,    ps_globals)
       PHP_INI_ENTRY("session.use_trans_sid",          "0",         PHP_INI_ALL, OnUpdateTransSid)
       PHP_INI_ENTRY("session.hash_function",          "0",         PHP_INI_ALL, OnUpdateHashFunc)
       STD_PHP_INI_ENTRY("session.hash_bits_per_character", "4",    PHP_INI_ALL, OnUpdateLong,   hash_bits_per_character, php_ps_globals, ps_globals)
PHP_INI_END()

       如果在ini文件中沒有配置相關的參數項,在session的MINIT階段,參數會被初始化為默認的值。

(3).  自php 5.4起,php提供了SessionHandler和SessionHandlerInterface這兩個Class, 因此還需要對這兩個Class做相關的初始化工作。這是通過:

INIT_CLASS_ENTRY(ce, PS_IFACE_NAME, php_session_iface_functions);

INIT_CLASS_ENTRY(ce, PS_CLASS_NAME, php_session_class_functions);

來實現的,有興趣的同學可以查看具體的實現過程,這裡不再贅述。

2.      session請求時的准備RINIT

PHP_RINIT_FUNCTION(session) 用於完成session請求之時的准備工作,主要包括:

(1).  初始化session相關的全局變量,這是通過php_rinit_session_globals來完成的:

static inline void php_rinit_session_globals(TSRMLS_D)
{
    PS(id) = NULL;//session的id
    PS(session_status) = php_session_none;//初始化session_status
    PS(mod_data) = NULL;//session data
    PS(mod_user_is_open) = 0;
    /* Do NOT init PS(mod_user_names) here! */
    PS(http_session_vars) = NULL;
}

(2). 根據ini的配置查找session.save_handler,從而確定是使用files還是user( 或者是其他的擴展方式)來處理session:

if (PS(mod) == NULL) {
    char *value;

    value = zend_ini_string("session.save_handler", sizeof("session.save_handler"), 0);
    if (value) {
        PS(mod) = _php_find_ps_module(value TSRMLS_CC);
    }
}

  確定是user還是files來處理session的邏輯是由_php_find_ps_module來完成的,這個函數會依次查找ps_modules中預定義的module, 一旦查找成功,立即返回:

PHPAPI ps_module *_php_find_ps_module(char *name TSRMLS_DC)
{
       ps_module *ret = NULL;
       ps_module **mod;
       int i;
      
      for (i = 0, mod = ps_modules; i < MAX_MODULES; i++, mod++) {
              if (*mod && !strcasecmp(name, (*mod)->s_name)) {
                     ret = *mod;
                     break;
              }
       }
       return ret;
}

ps_modules的定義:

#define MAX_MODULES 10

static ps_module *ps_modules[MAX_MODULES + 1] = {
    ps_files_ptr,// &ps_mod_files
    ps_user_ptr//&ps_mod_user
};

而每一個ps_module,實際上是一個struct:

typedef struct ps_module_struct {
    const char *s_name;
    int (*s_open)(PS_OPEN_ARGS);
    int (*s_close)(PS_CLOSE_ARGS);
    int (*s_read)(PS_READ_ARGS);
    int (*s_write)(PS_WRITE_ARGS);
    int (*s_destroy)(PS_DESTROY_ARGS);
    int (*s_gc)(PS_GC_ARGS);
    char *(*s_create_sid)(PS_CREATE_SID_ARGS);
} ps_module;

  這意味著,每一個處理session的mod,不管是files, user還是其他擴展的模塊,都應該包含ps_module中定義的字段,分別是:module的名稱(s_name), 打開句柄函數(s_open), 關閉句柄函數(s_close), 讀取函數(s_read) , 寫入函數(s_write), 銷毀函數(s_destroy), gc函數(s_gc),生成session_id的函數(s_create_sid)。例如,對於session.save_handler=files而言,實際上是:

{
       "files",
       ps_open_files,
       ps_close_files,
       ps_read_files,
       ps_write_files,
       ps_delete_files,
       ps_gc_files,
       php_session_create_id
}

  很多模塊都是以PS_MOD(module_name)的方式定義,上述files的ps_module結構,便是PS_MOD(files)宏展開後的結果:

#define PS_MOD(x) \
    #x, ps_open_##x, ps_close_##x, ps_read_##x, ps_write_##x, \
     ps_delete_##x, ps_gc_##x, php_session_create_id

       上述宏定義我們也可以看出,session.save_handler不管是files, user,還是其他的session處理的handler(如memcache, redis等) 生成session_id的算法都是使用php_session_create_id函數來實現的。

       我們花費了大量的精力來說session.save_handler, 其實是想說明:原則上,session可以存儲在任何可行的存儲中的(例如文件,數據庫,memcache和redis),如果你自己開發了一個存儲系統,比memcache的性能更好,那麼OK, 你只要按照session存儲的規范,設置好session.save_handler,不管是你在腳本中提供接口還是使用擴展,可以很方便的操作session數據,是不是很方便?

       接著說RINIT的過程。

       確定完session的save_handler之後。需要確定serializer, 這個也是必須的。Serializer用於完成session數據的序列化和反序列化,我們在session.save_handler=files的情況下可以看到,session數據並不是直接寫入文件的,而是通過一定的序列化機制序列化之後存儲到文件的,在讀取session數據時需要對文件的內容進行反序列化:

session_save_path('/root/xiaoq/phpCode/session');
session_start();

$_SESSION['key'] = 'value';
session_write_close();

則相應session文件的內容是:

key|s:5:"value"

查找serializer的過程與查找PS(mod)的方式類似:

if (PS(serializer) == NULL) {
    char *value;

    value = zend_ini_string("session.serialize_handler", sizeof("session.serialize_handler"), 0);

    if (value) {
        PS(serializer) = _php_find_ps_serializer(value TSRMLS_CC);
    }
}

_php_find_ps_serializer也是在預定義的ps_serializers數組中查找:

PHPAPI const ps_serializer *_php_find_ps_serializer(char *name TSRMLS_DC) {
    const ps_serializer *ret = NULL;
    const ps_serializer *mod;

    for (mod = ps_serializers; mod->name; mod++) {
        if (!strcasecmp(name, mod->name)) {
            ret = mod;
            break;
        }
    }
    return ret;
}

static ps_serializer ps_serializers[MAX_SERIALIZERS + 1] = {
    PS_SERIALIZER_ENTRY(php_serialize),
    PS_SERIALIZER_ENTRY(php),
    PS_SERIALIZER_ENTRY(php_binary)
};

同樣,每一個serializer都是一個struct:

typedef struct ps_serializer_struct {
    const char *name;
    int (*encode)(PS_SERIALIZER_ENCODE_ARGS);
    int (*decode)(PS_SERIALIZER_DECODE_ARGS);
} ps_serializer;

       這時,如果mod不存在(設置的session.save_handler錯誤)或者serializer不存在,那麼直接標記session_status為php_session_disabled,並返回,後面的代碼不再執行。否則,確定了mod和serializer,如果設置了session.auto_start,那麼就自動開啟session:

if (auto_start) {
    php_session_start(TSRMLS_C);
}

由於session_start()時,也是調用php_session_start開啟session,因此我們捎帶著把session_start也一並分析。

3.      session_start

   session_start用於開啟或者重用現有的會話,在底層,其實現為:

static PHP_FUNCTION(session_start)
{
    php_session_start(TSRMLS_C);

    if (PS(session_status) != php_session_active) {
        RETURN_FALSE;
    }
    RETURN_TRUE;
}

  內部是調用php_session_start完成session相關上下文的設置, 其基本步驟是:

(1).  檢查當前會話的session狀態。

php_session_status用於標志所有可能的會話狀態,它是一個enum:

typedef enum {      
    php_session_disabled,
    php_session_none,
    php_session_active
} php_session_status;

那麼可能的情況有:

  (a). session_status = php_session_active

  表明已經開啟了session。那麼忽略本次的session_start(), 但同時會產生一條警告信息:

A session had already been started - ignoring session_start()

  (b). session_status = php_session_ disabled

這種情況可能發生在RINIT的過程中,前面我們看到:

if (PS(mod) == NULL || PS(serializer) == NULL) {
    /* current status is unusable */

    PS(session_status) = php_session_disabled;
    return SUCCESS;
}

如果session_status = php_session_ disabled, 無法確定session是否真不可用(比如我們在腳本中設置了session_set_save_handler),還要做進一步的分析。查找mod和serializer的過程與RINIT的類似。

  (c). session_status = php_session_none

  在session_status= php_session_ disabled和php_session_none的情況下,都會繼續向下執行。

(2).  如果session_id不存在,那麼內核會依次嘗試下列方法獲取session_id(為了方便起見,我們直接使用了$_COOKIE, $_GET, $_POST,實際上這樣是不嚴謹的,因為這些超級全局變量是php內核生成並提供給應用程序的,內核實際上是在全局的symbol_table中查找)

a.    $_COOKIE中

b.    $_GET中

c.    $_POST中

任何一此查找成功都會設置PS(id),不再繼續查找。

(3).  執行php_session_initialize完成session的初始化工作。  

       注意此時PS(id)依然可能是NULL,這通常發生在第一次訪問頁面的時候。php_session_initialize完成的主要工作包括:

  a.  安全性檢查

  正常情況下,生成的session_id不會包含html標簽,單雙引號和空白字符的,如果session_id中包含了這些非法的字符,那麼很有可能session_id是偽造的。對於這種情況,處理很簡單,釋放session_id的空間,並標志為NULL,這樣與第一次訪問頁面時的邏輯就基本一致了:

if (PS(id) && strpbrk(PS(id), "\r\n\t <>'\"\\")) {
    efree(PS(id));
    PS(id) = NULL;
}

  b.  為了穩妥起見,這裡再次驗證PS(mod)是否存在,如果不存在則返回錯誤。

  在PS(mod)存在的情況下,嘗試打開句柄(對於session.save_handler=files而言,實際上是打開文件)。

  c.  session_id

  如果session_id不存在,那麼會調用相應模塊的s_create_sid方法創建相應的session_id。實際上,不管是user, files還是memcache,創建session_id時都是調用的PHPAPI char *php_session_create_id(PS_CREATE_SID_ARGS);有興趣的同學可以看看生成session_id的算法,比較復雜,由於篇幅問題,這裡並不跟蹤。

  d.  嘗試讀取數據

  如果讀取失敗,則可能原因是session_id是無效的,那麼重新嘗試c中的步驟,直到讀取成功。

if (PS(mod)->s_read(&PS(mod_data), PS(id), &val, &vallen TSRMLS_CC) == SUCCESS) {
    php_session_decode(val, vallen TSRMLS_CC);
    efree(val);
} else if (PS(invalid_session_id)) { /* address instances where the session read fails due to an invalid id */
    PS(invalid_session_id) = 0;
    efree(PS(id));
    PS(id) = NULL;
    goto new_session;
}

在這之前,其實還有一個邏輯:php_session_track_init,用於清除PHP中已經存在的$_SESSION數組(可能是垃圾數據):

static void php_session_track_init(TSRMLS_D)
{
    zval *session_vars = NULL;

    /* Unconditionally destroy existing array -- possible dirty data */
    zend_delete_global_variable("_SESSION", sizeof("_SESSION")-1 TSRMLS_CC);

    if (PS(http_session_vars)) {
        zval_ptr_dtor(&PS(http_session_vars));
    }

    MAKE_STD_ZVAL(session_vars);
    array_init(session_vars);
    PS(http_session_vars) = session_vars;

    ZEND_SET_GLOBAL_VAR_WITH_LENGTH("_SESSION", sizeof("_SESSION"), PS(http_session_vars), 2, 1);
}

4.      session的基本流程

到這裡,session_start的流程基本走完了。我們據此總結一下在session.save_handler=files情況下,session的基本流程:

  • php啟動的時候,完成session模塊的初始化,其中包含對ini中session參數的處理。
  • 用戶請求到達,完成模塊的RINIT。如果ini中配置了session.auto_start,或者用戶調用session_start,便開啟session。
  • 嘗試從Cookie, Get, Post中獲取session_id, 如果沒有獲取到,說明這是一個新的session,則調用相應的算法生成session_id。打開對應的session文件。
  • 用戶的業務邏輯,大多數情況下會包含對$_SESSION全局變量的操作。這些session數據並不是直接寫入文件,而是存在內存中。
  • 調用session_commit或者腳本執行完畢時,session數據寫入文件,關閉打開的session文件句柄。如果session_id是以Cookie存儲的,那麼在服務器端的響應中,還應該發送Set-Cookie的HTTP頭,通知客戶端存儲session_id,之後的每次請求都應該攜帶這個session_id.

5.  session文件存儲的問題

讓我們回到之前提出的問題:在session.save_handler=files的情況下,會有哪些性能問題和瓶頸?

  a.  文件鎖帶來的性能問題

  前面我們已經提到,如果一個腳本的處理時間過程,且其中包含session的相關操作,那麼其他腳本在訪問session數據時便會阻塞,直到前一腳本執行完畢,這是為什麼呢?在session/mod_files.c中ps_files_open函數中追蹤到這樣一句:

flock(data->fd, LOCK_EX);

由於是LOCK_EX(互斥鎖),因而在文件鎖定期間,即使是讀取文件的數據也是不允許的。這就造成要寫入或讀取的進程必須等待,直到前一進程釋放鎖(這通常發生在腳本執行完畢或者用戶調用session_commit/session_write_close)。

  b.  分布式服務器環境下session共享的問題

session文件存儲實際上是存儲在服務器的磁盤上的,這樣在分布式服務器環境下會造成一定的問題:假如你有a,b,c三台服務器。則用戶的多次請求可能按照負載均衡策略定向到不同的服務器,由於服務器之間並沒有共享session文件,這在表象看來便發生了session丟失。這雖然可以通過用戶粘滯會話解決,但會帶來更大的問題:無法服務器的負載均衡,增加了服務器的復雜性

  c.  高並發場景下session,大量磁盤I/O

  基於以上一些原因,在實際應用中,很多都是使用分布式內存緩存memcache或者redis來存儲和共享session的。全內存操作使得session操作性能會有更大的提升。

session探索到這裡就基本結束了,還有很多問題亟待解決:

這些不在一一講解,有興趣的同學,可以追蹤一下源碼實現。

由於時間倉促和個人水平有限,文中難免會有錯誤,歡迎指出和交流。最後,文章隨意轉載,但請尊重個人成果,標明出處。

四、參考文獻

       1.    http://www.tuicool.com/articles/26Rrui

       2.    《HTTP權威指南》

       3.    http://www.cnblogs.com/shiyangxt/archive/2008/10/07/1305506.html

       4.    http://blog.163.com/lgh_2002/blog/static/4401752620105246517509/

       5.    http://www.cnblogs.com/driftcloudy/p/4011954.html

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