如何Redis解决WebSocket分布式场景下的Session共享问题

vlambda
2022-03-21

如何Redis解决WebSocket分布式场景下的Session共享问题

在显示项目中遇到了一个问题，需要使用到websocket与小程序建立长链接。由于项目是负载均衡的，存在项目部署在多台机器上。这样就会存在一个问题，当一次请求负载到第一台服务器时，socketsession在第一台服务器线程上，第二次请求，负载到第二台服务器上，需要通过id查找当前用户的session时，是查找不到的。

可以看到，由于websocket的session并没有实现序列化接口。所以无法将session序列化到redis中。
web的中的httpsession 主要是通过下面的两个管理器实现序列化的。

org.apache.catalina.session.StandardManager
org.apache.catalina.session.PersistentManager

StandardManager是Tomcat默认使用的，在web应用程序关闭时，对内存中的所有HttpSession对象进行持久化，把他们保存到文件系统中。

默认的存储文件为：<tomcat安装目录>/work/Catalina/<主机名>/<应用程序名>/sessions.ser

PersistentManager比StandardManager更为灵活，只要某个设备提供了实现org.apache.catalina.Store接口的驱动类，PersistentManager就可以将HttpSession对象保存到该设备。

所以spring-session-redis 解决分布场景下的session共享就是将session序列化到redis中间件中，使用filter 加装饰器模式解决分布式场景httpsession 共享问题。

解决方案

使用消息中间件解决websocket session共享问题。
使用redis的发布订阅模式解决

本文使用方式二

使用StringRedisTemplate的convertAndSend方法向指定频道发送指定消息：

  this.execute((connection) -> {
            connection.publish(rawChannel, rawMessage);
            return null;
        }, true);

redis的命令publish channel message

添加一个监听的容器以及一个监听器适配器

 @Bean
    RedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory connectionFactory, MessageListenerAdapter listenerAdapter)
    {
        RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
        container.setConnectionFactory(connectionFactory);
        // 可以添加多个 messageListener，配置不同的交换机
        container.addMessageListener(listenerAdapter, new PatternTopic(Constants.REDIS_CHANNEL));// 订阅最新消息频道
        return container;
    }

    @Bean
    MessageListenerAdapter listenerAdapter(RedisReceiver receiver)
    {
        // 消息监听适配器
        return new MessageListenerAdapter(receiver, "onMessage");
    }

添加消息接收器

/**
 * 消息监听对象，接收订阅消息
 */
@Component
public class RedisReceiver implements MessageListener {
    Logger log = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Autowired
    private WebSocketServer webSocketServer;


    /**
     * 处理接收到的订阅消息
     */
    @Override
    public void onMessage(Message message, byte[] pattern)
    {
        String channel = new String(message.getChannel());// 订阅的频道名称
        String msg = "";
        try
        {
            msg = new String(message.getBody(), Constants.UTF8);//注意与发布消息编码一致，否则会乱码
            if (!StringUtils.isEmpty(msg)){
                if (Constants.REDIS_CHANNEL.endsWith(channel))// 最新消息
                {
                    JSONObject jsonObject = JSON.parseObject(msg);
                    webSocketServer.sendMessageByWayBillId(
                            Long.parseLong(jsonObject.get(Constants.REDIS_MESSAGE_KEY).toString())
                            ,jsonObject.get(Constants.REDIS_MESSAGE_VALUE).toString());
                }else{
                    //TODO 其他订阅的消息处理
                }

            }else{
                log.info("消息内容为空，不处理。");
            }
        }
        catch (Exception e)
        {
            log.error("处理消息异常："+e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

websocket的配置类

/**
 * @description: websocket的配置类
 * @dateTime: 2021/6/16 15:43
 */
@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfiguration {

    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
        return new ServerEndpointExporter();
    }
}

添加websocket的服务组件

@ServerEndpoint("/websocket/{id}")
@Component
public class WebSocketServer {

    private static final long sessionTimeout = 600000;

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(WebSocketServer.class);

    /**
     * 当前在线连接数
     */
    private static AtomicInteger onlineCount = new AtomicInteger(0);

    /**
     * 用来存放每个客户端对应的 WebSocketServer 对象
     */
    private static ConcurrentHashMap<Long, WebSocketServer> webSocketMap = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * 与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据
     */
    private Session session;

    /**
     * 接收 id
     */
    private Long id;


    @Autowired
    private StringRedisTemplate template;
    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session, @PathParam("id") Long id) {
        session.setMaxIdleTimeout(sessionTimeout);
        this.session = session;
        this.id = id;
        if (webSocketMap.containsKey(id)) {
            webSocketMap.remove(id);
            webSocketMap.put(id, this);
        } else {
            webSocketMap.put(id, this);
            addOnlineCount();
        }
        log.info("编号id:" + id + "连接,当前在线数为:" + getOnlineCount());
        try {
            sendMessage("连接成功！");
        } catch (IOException e) {
            log.error("编号id:" + id + ",网络异常!!!!!!");
        }
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose() {
        if (webSocketMap.containsKey(id)) {
            webSocketMap.remove(id);
            subOnlineCount();
        }
        log.info("编号id:" + id + "退出,当前在线数为:" + getOnlineCount());
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法
     *
     * @param message 客户端发送过来的消息
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {

        log.info("编号id消息:" + id + ",报文:" + message);
    }

    /**
     * 发生错误时调用
     *
     * @param session
     * @param error
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        log.error("编号id错误:" + this.id + ",原因:" + error.getMessage());
        error.printStackTrace();
    }
    

    /**
     * @description:  分布式  使用redis 去发布消息
     * @dateTime: 2021/6/17 10:31
     */
    public void sendMessage(@NotNull String key,String message) {
        String newMessge= null;
        try {
            newMessge = new String(message.getBytes(Constants.UTF8), Constants.UTF8);
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Map<String,String> map = new HashMap<String, String>();
        map.put(Constants.REDIS_MESSAGE_KEY, key);
        map.put(Constants.REDIS_MESSAGE_VALUE, newMessge);
        template.convertAndSend(Constants.REDIS_CHANNEL, JSON.toJSONString(map));
    }

    /**
     * @description: 单机使用  外部接口通过指定的客户id向该客户推送消息。
     * @dateTime: 2021/6/16 17:49
     */
    public void sendMessageByWayBillId(@NotNull Long key, String message) {
        WebSocketServer webSocketServer = webSocketMap.get(key);
        if (!StringUtils.isEmpty(webSocketServer)) {
            try {
                webSocketServer.sendMessage(message);
                log.info("编号id为："+key+"发送消息："+message);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                log.error("编号id为："+key+"发送消息失败");
            }
        }
        log.error("编号id号为："+key+"未连接");
    }
    /**
     * 实现服务器主动推送
     */
    public void sendMessage(String message) throws IOException {
        this.session.getBasicRemote().sendText(message);
    }

    public static synchronized AtomicInteger getOnlineCount() {
        return onlineCount;
    }

    public static synchronized void addOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount.getAndIncrement();
    }

    public static synchronized void subOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount.getAndDecrement();
    }
}