心跳检测

2018-06-13 计算机专业必备阅读量

为什么需要心跳检测？

有些极端情况如客户端掉电、网络关闭、拔网线、路由故障等，这些极端情况都属于连接断开的情况，
然而这些情况如果没有应用层的心跳检测，服务端是无法快速感知的。
而服务端定时向客户端发送心跳数据可以解决这个问题。

心跳检测的原理是什么？

判断对方（设备，进程或其它网元）是否正常动行，一般采用定时发送简单的通讯包，
如果在指定时间段内未收到对方响应，则判断对方已经当掉。用于检测TCP的异常断开。

服务端向客户端发送心跳检测，客户端接收到心跳数据后，可以忽略不做任何处理，也可以回应心跳检测,

这就分为两种情况:

当服务端不要求客户端必须回应心跳检测时，假如客户端遇到掉电等极端情况，
这时服务端向客户端发送的心跳数据在TCP层面就会发送超时，
遇到这种超时情况TCP会重试多次（次数及间隔依赖操作系统的配置），多次无果后会断开连接。
这种极端情况从连接断开到服务端检测到可能要持续至少10分钟。
当服务端要求必须回应检测时，如果服务端在规定的时间内没有收到客户端的任何数据，
则立刻判定客户端已经断开，服务端就立即断开连接。

心跳检测可以是服务端主动，也可以是客户端主动，一般客户端来发会好点，对服务端压力没那么大

“心跳”分为两种，第一种是客户端发起的心跳，第二种是服务端发起的心跳。

客户端发起的心跳

客户端每隔一段时间发送策略消息给Socket服务器，Socket服务器原路返回策略消息，
如果客户端在设定时间段内没有收到Socket服务器的返回消息，经重试机制后，判定Socket服务器已Down，关闭连接。

服务端发起的心跳

服务端实时记录每条Socket的IO操作时间，每隔一段时间获取所有Socket列表的快照，扫描每条Socket，
如果该Socket的IO操作时间距当前时间已超出设定值，则判定客户端Down，关闭连接。

基于`Workerman`的`PHP`心跳

<?php

require_once __DIR__.'/Workerman/Autoloader.php';

use Workerman\Worker;
use Workerman\Lib\Timer;

define('HEARTBEAT_TIME', 25);   //心跳间隔25秒

$worker = new Worker('text://0.0.0.0:1234');

$worker->onMessage = function ($connection, $msg) {
    // 给connection临时设置一个lastMessageTime属性，用来记录上次收到消息的时间
    $connection->lastMessageTime = time();
    //
};

// 进程启动后设置一个每秒运行一次的定时器
$worker->onWorkerStart = function($worker) {
    Timer::add(1, function () use ($worker) {
        $time_now = time();
        foreach ($worker->connections as $connection) {
            // 有可能该connection还没收到过消息，则lastMessageTime设置为当前时间
            if (empty($connection->lastMessageTime)) {
                $connection->lastMessageTime = $time_now;
                continue;
            }

            // 上次通讯时间间隔大于心跳间隔，则认为客户端已经下线，关闭连接
            if ($time_now - $connection->lastMessageTime > HEARTBEAT_TIME) {
                $connection->close();
            }
        }
    });
};

Worker::runAll();

`Swoole`做心跳检测

事实上，Swoole已经内置了心跳检测功能，能自动close掉长时间没有数据来往的连接。
而开启心跳检测功能，只需要设置heartbeat_check_interval和heartbeat_idle_time即可。如下：

$this->serv->set(
    array(
        'headerbeat_check_interval' => 60,
        'headerbeat_idle_time'      => 600,
    )
);

其中heartbeat_idle_time的默认值是heartbeat_check_interval的两倍。
在设置这两个选项后，swoole会在内部启动一个线程，每隔heartbeat_check_interval秒后遍历一次全部连接，检查最近一次发送数据的时间和当前时间的差，
如果这个差值大于heartbeat_idle_time，则会强制关闭这个连接，并通过回调onClose通知Server进程
结合之前的Timer功能，如果我们想维持连接，就设置一个略小于如果这个差值大于heartbeat_idle_time的定时器，
在定时器内向所有连接发送一个心跳包。如果收到心跳回应，则判断连接正常，如果没有收到，则关闭这个连接或者再次尝试发送。

互联网推送原理: 长连接＋心跳机制