在nodejs使用Redis缓存和查询数据及Session持久化(Express)

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转自 kris 在nodejs使用Redis缓存和查询数据及Session持久化(Express)

Session与Cookie的关系

客户端与服务会使用一个Sessionid的Cookie值来进行客户端和服务器端会话的匹配,这个Cookie一般是服务器端读/写的,并在Http请求响应的Header中的Set-Cookie属性设置:

HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx
Date: Wed, 14 Jan 2015 02:29:09 GMT
Content-Type: text/html
Transfer-Encoding: chunked
Proxy-Connection: Keep-Alive
Connection: Keep-Alive
Content-Encoding: gzip
Set-Cookie: sessionid=i4w3axuzyj4nwwg75y6k5us2; path=/; domain=.ourjs.com; httponly

注* 中间代理人攻击,即是通过代理服务器(如无线路由)盗取你的会话Cookie(SessionID等),从而访冒你的身份。因此Google建议网站全部采用HTTPS协议,加密传输内容,并提高了纯HTTPS网站的权重。

使用数据库来集中管理session,存放Session内容,并在各个子域名跨域共享Cookies (SessionID),即可实现为每一个子域分配一个独立的node.js Web服务器,各个服务程序均可依据sessionid从数据库中寻找到同一Session,从而实现不同Web Server中的会话同步,从而实现一定程度上的负载均衡。

要想实现完全意义的负载均衡还需要将Web服务做到完全状态无关,不仅仅是Session,所有的中间缓存数据都要转移到与服务器无关的缓存层中,这正是Redis最善长的地方。

但是为什么存放在Redis中要比MongoDB中好呢?

将Session存放到MongoDB

在MongoDB中是这样存放Session的, 使用 connect-mongo 即用来将Express中的Session持久化到Mongodb的一个中间件,它也可以在connect 上使用。

Express 4.x, 5.0 与 Connect 3.x配合使用:

var session = require('express-session');
var MongoStore = require('connect-mongo')(session);

app.use(session({
    secret: 'foo',
    store: new MongoStore(options)
}));

Express 2.x, 3.x 和 Connect 1.x, 2.x配合使用:

var MongoStore = require('connect-mongo')(express);

app.use(express.session({
    secret: 'foo',
    store: new MongoStore(options)
}));

对于 Connect 只需要将express替换成connect即可

MongoDB 是一个基于文档的数据库,所有数据是从磁盘上进行读写的。MongoDB善长的是对无模式JSON数据的查询。

而Redis是一个基于内存的键值数据库,它由C语言实现的,与Nginx/ NodeJS工作原理近似,同样以单线程异步的方式工作,先读写内存再异步同步到磁盘,读写速度上比MongoDB有巨大的提升。因此目前很多超高并发的网站/应用都使用Redis做缓存层,普遍认为其性能明显好于MemoryCache。当并发达到一定程度时,即可考虑使用Redis来缓存数据和持久化Session。

在NodeJS中使用Redis缓存数据

Redis (安装方法 ) 数据库采用极简的设计思想,最新版的源码包还不到2Mb。其在使用上也有别于一般的数据库。

node_redis

redis驱动程序多使用 node_redis 此模块可搭载官方的 hiredis C 语言库 - 同样是非阻塞的,比使用JavaScript内置的解释器性能稍好。可选择将hiredis 与 redis 一同安装。

npm install hiredis redis

如果 hiredis 安装成功, node_redis 会默认使用 hiredis, 否则会使用JavaScript的解释器。

Redis的一个Key不仅可以对应一个String类型的值,还支持hashes, lists, sets, sorted sets, bitmaps等。

比如存/取一组Hash值,Redis中有两个对应的命令

HMSET key field value [field value ...]、
为一个Key一次设置多个哈希键/值, 多用于JSON对象的写入(序列化的SESSION)。

HGETALL key
读取一个Key的所有 哈希键/值,多用于JSON对象读取

这两个命令即是在NodeJS中存取JSON对象的关键,

下面是node_reids中对应的例子:

var redis = require("redis"),
    client = redis.createClient();

//写入JavaScript(JSON)对象
client.hmset('sessionid', { username: 'kris', password: 'password' }, function(err) {
  console.log(err)
})

//读取JavaScript(JSON)对象
client.hgetall('sessionid', function(err, object) {
  console.log(object)
})

Redis没有严格意义上的表名和字段名,以 Key-Value 键值对的方式存储,因此一般采用 schema:key 形式做为键值,其中

schema: 可理解为传统数据库中的表名
key:    可理解为表中的主键

因此使用redis存放你的session时,需要一个schema前辍, 比如这个key: sessionid:i4w3axuzyj4nwwg75y6k5us2

Redis 也仅能对Key进行检索, 尚不支持对Key所存放的Hash Key的检索。 如要检索到所有session,只需匹配 sessionid:* 即可, 

client.keys('session:*', function (err, keys) {
  console.log(keys)
})

有些第三方库会支持检索值中的Hash Key,但这不是一个原子性操作,redis本身并不提供。

因此在采用Redis缓存与检索数据时,要使用一些独特的数据类型,如集合(Sets)

> sadd myset 1 2 3    //添加 1 2 3到集合myset
(integer) 3
> smembers myset      //列出集合的所有成员
1. 3
2. 1
3. 2
> sismember myset 30  //判断30是否存在
(integer) 0           //不存在

Redis集合不允许添加相同成员。多次添加同一元素到集合中最终只会包含一个元素。多个集合之间可以进行连接/交集这样的操作。从而实现类似传统数据库中索引、条件和连接查询的效果。

# 添加 3 个用户和信息
hmset user:1 user_name lee age 21
hmset user:2 user_name david age 25
hmset user:3 user_name chris age 25

# 维护age索引
sadd age:21 1
sadd age:25 2 3

# 维护name索引
sadd name:lee 1
sadd name:david 2
sadd name:chris 3

# 查找  age = 25 和 name = lee 的用户
sinter age:25 name:lee
  -> 会返回一个空集合

将Session存放到Redis中

connect-reids  是一个 Redis 版的 session 存储器,使用node_redis作为驱动。借助它即可在Express中启用Redis来持久化你的Session.

安装

$ npm install connect-redis

在 Express 3.x 中还需要安装express-session

$ npm install express-session

参数

可选参数

使用

将express-session传给connect-redis来启用

var session = require('express-session');
var RedisStore = require('connect-redis')(session);

app.use(session({
    store: new RedisStore(options),
    secret: 'keyboard cat'
}));

检验

app.use(function (req, res, next) {
  if (!req.session) {
    return next(new Error('oh no')) // handle error
  }
  next() // otherwise continue
})

这样你的Session就转移到了Redis数据库,这样做的一个额外好处是,当你的Express服务器突然重启后,用户仍然可以使用当前Cookie中的SessionID从数据库中获取到他的会话状态,做到会话不丢失,在一定程度上提高网站的键壮性。

如果你的NodeJS网站上的所有缓存数据都转移到了Redis后,就可做到完全状态无关,按需扩展网站的规模。

clipboard.png

可水平扩展的NodeJS网站服务器集群(非 cluster模块 不同,它们是相互独立的,可分布在不同的物理服务器上),这样的架构,对于应对超大规模并发也是有好处的。

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