ASP.NET 中 Session 实现原理浅析 [2] 状态管理器[1]

状态管理本来是一件很美好的事情，嘿嘿，只可惜总是有些厂商在实现的时候考虑得不那么周全。例如 ms 在 asp 中的状态管理实现就比较烂，因为只实现了一个进程内的基于内存的状态管理，故而存在很多问题：

1.所有的 session 数据都保存在 web 服务的进程中，会造成服务器支持会话数量受到服务器内存资源的限制问题，同时也因为大量非活动会话导致内存被无效占用。
2.服务器进程崩溃会导致所有的会话数据丢失。
3.会话无法跨进程或在负载均衡情况下使用，除非负载均衡技术保障同一用户每次都能被路由到同一机器上。就算这样也无法保障服务器崩溃造成的会话数据丢失。
4.需要 cookie 的支持，而现在因为安全性问题，很多人在浏览器中关闭了 cookie 和 js 的支持。

为此 asp 的使用者不得不自己手工将会话信息以会话 id 为主键同步到外部数据库中，以缓解类似问题。

而在 asp.net 中，因为设计时就考虑了这些问题，能够避免这些限制：

1.支持进程外的状态管理，通过独立状态管理服务或 sql server 状态服务器管理会话状态
2.支持不使用 cookie 的状态维护，通过在 url 中自动增加会话 id 来避免使用 cookie
3.通过独立的状态管理服务或sql server 状态服务器支持负载均衡时同步使用会话信息

实现这些特性的正是上节提到的 sessionstatemodule.initmodulefromconfig 函数中，根据 sessionstate 标记的 mode 属性选择的四种不同的状态管理器实现。


以下内容为程序代码:

<system.web>
<sessionstate mode="inproc"
stateconnectionstring="tcpip=127.0.0.1:42424"
statenetworktimeout="10"
sqlconnectionstring="data source=127.0.0.1;integrated security=sspi"
cookieless="false"
timeout="20" />
</system.web>



off 模式禁止会话管理，同时 asp.net 还允许通过在页面中以 enablesessionstate 属性细粒度管理页面的会话支持状态
以下内容为程序代码:

<%@ page enablesessionstate=" true|false|readonly" %>



inproc 模式兼容以前 asp 的策略，在 asp.net 同一进程空间内实现基于内存的会话状态管理，速度最快但受到与 asp 相同的限制；
stateserver 模式通过 asp.net 独立安装的 asp.net state service 服务(aspnet_state.exe)，以 stateconnectionstring 指定的ip和端口响应会话状态服务；
sqlserver 模式则通过 sqlconnectionstring 指定的 sql server 服务器，以内存临时表(以 installsqlstate.sql建库，使用 tempdb 内存数据库）或独立表（以installpersistsqlstate.sql 监控，使用独立的 aspstate 库）维护会话状态。

这四种不同的状态管理器，在性能上据《performance tuning and optimizing asp.net appliation》一书的测试，相对值如下：

以下为引用：

table 4-1: normalized ttlb(time to last byte) by session state mode (in milliseconds per 100 requests)

concurrent browsers mode = off mode = inproc mode = stateserver mode = sqlserver
1 7.81 4.54 8.27 8.47
5 28.28 20.25 27.25 29.29
10 89.38 46.08 77.29 85.11


table 4-2: average requests per second by session state mode

concurrent browsers mode = off mode = inproc mode = stateserver mode = sqlserver

1 18.86 24.17 18.31 18.11
5 21.66 25.74 21.54 21.34
10 17.23 23.8 18.11 17.6




可以看到，无论是从 ttlb 还是每秒平均请求数来说，进程外状态管理器的性能都是可以令人接受的，当然还需要针对状态管理情况在编写代码时做相关优化。不过要使用进程外状态管理器，则保存在会话中的对象受到必须提高二进制序列化支持的限制。

从使用角度来看，状态管理器实际上都是由上节提到的 httpsessionmodule 建立管理，并通过 httpsessionstate 接口提供访问的，结构如下图：


msdn 上的 underpinnings of the session state implementation in asp.net 一文非常详细的解释了几种不同状态管理器的原理和使用，这儿就不罗嗦了。

从实现角度来看，上节中提到的 sessionstatemodule.initmodulefromconfig 函数，根据配置文件中状态管理器的模式，分别建立 system.web.sessionstate.inprocstateclientmanager, system.web.sessionstate.outofprocstateclientmanager 和 system.web.sessionstate.sqlstateclientmanager 三类状态管理器的实例。他们都继承自 system.web.sessionstate.stateclientmanager 抽象基类，并通过 system.web.sessionstate.istateclientmanager 接口向 httpapplication 提高状态管理服务。

istateclientmanager 接口是状态管理器的统一管理接口，主要提供以下功能：
以下内容为程序代码:

internal interface system.web.sessionstate.istateclientmanager.istateclientmanager
{
// 配置管理状态管理器
void configinit(sessionstatesectionhandler.config config, sessiononendtarget onendtarget);
// 保存 sessionstatemodule 实例供后面使用
void setstatemodule(sessionstatemodule module);
void resettimeout(string id);
void dispose();

void set(string id, sessionstateitem item, bool instorage);

// 维护状态管理器内容
iasyncresult beginget(string id, asynccallback cb, object state);
sessionstateitem endget(iasyncresult ar);

iasyncresult begingetexclusive(string id, asynccallback cb, object state);
sessionstateitem endgetexclusive(iasyncresult ar);
void releaseexclusive(string id, int lockcookie);
}



configinit 方法主要在初始化状态管理器时通知其根据配置进行初始化工作，并将负责会话状态清除的 sessiononendtarget 对象实例绑定到会话管理器（我们后面讨论会话状态管理实现时详细讨论）。对 outofprocstateclientmanager 和 sqlstateclientmanager 来说，在此阶段还会初始化与外部服务器的连接，并通过一个 system.web.util.resourcepool 实例，提供基于时间策略的资源池来维护连接；
resettimeout 方法重置指定 session 的超时时间；对 inprocstateclientmanager 来说，这个超时时间是通过 system.web.caching.cacheinternal 类型实现的缓存对象来使用的; outofprocstateclientmanager 直接通过 makerequest 函数构造请求发给外部独立的状态管理器执行; sqlstateclientmanager 则调用存储过程 tempresettimeout 更新 aspstatetempsessions 表的过期时间 expires 字段；
dispose 方法是否状态管理器的资源，落实到代码就是对 outofprocstateclientmanager 和 sqlstateclientmanager 中资源池的释放；

set 方法则将指定的 sessionstateitem 存储到 id 相关的会话数据中，并根据 instorage 指定的对象状态，决定在发生异常的情况下是否释放对此会话的锁。与 resettimeout 的实现类似，outofprocstateclientmanager 发送请求给外部独立的状态管理器；sqlstateclientmanager 调用存储过程 tempupdatestateitemxxx 更新会话状态表 aspstatetempsessions 中的过期时间 expires 字段、锁定状态 lock 字段、以及状态信息 sessionitemshort/sessionitemlong (分别保存7000字节以下或之上的数据)。如发生异常并设置 instorage 标记，则先调用 tempreleasestateitemexclusive 释放会话锁。