在Rabbitmq中利用heartbea實現心跳檢測機制的原理是什么

本篇文章為大家展示了在Rabbitmq中利用heartbea實現心跳檢測機制的原理是什么，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

前言

使用rabbitmq的時候，當你客戶端與rabbitmq服務器之間一段時間沒有流量，服務器將會斷開與客戶端之間tcp連接。

而你將在服務器上看這樣的日志：

missed heartbeats from client, timeout: xxs

這個間隔時間就是心跳間隔。

heartbeat通常用來檢測通信的對端是否存活（未正常關閉socket連接而異常crash）。其基本原理是檢測對應的socket連接上數據的收發是否正常，如果一段時間內沒有收發數據，則向對端發送一個心跳檢測包，如果一段時間內沒有回應則認為心跳超時，即認為對端可能異常crash了。

rabbitmq也不例外，heatbeat在客戶端和服務端之間用于檢測對端是否正常，即客戶端與服務端之間的tcp鏈接是否正常。

關于rabbitmq心跳

1.heartbeat檢測時間間隔可在配置文件rabbitmq.config中增加配置項{heartbeat,Timeout}進行配置，其中Timeout指定時間間隔，單位為秒，另外客戶端也可以配置heartbeat時間。

如果服務端沒有配置

默認代理心跳時間：

RabbitMQ 3.2.2：580秒
RabbitMQ 3.5.5：60秒

2.官方建議不要禁用心跳，且建議心跳時間為60秒。

3.心跳每 heartbeat timeout / 2 秒發送一次，服務器兩次沒有接收到則斷開tcp連接，以前的連接將失效，客戶端需要重新連接。

4.如果你使用Java, .NET and Erlang clients，服務器與客戶端會協商heartbeat時間

如果其中一個值為0，則使用兩者中較大的一個

否則，使用兩者中較小的一個

兩個值都為0，則表示要禁用心跳，則服務端與客戶端維持此tcp連接，不會斷開。

注意：在python客戶端上直接設置為0，則禁用心跳。

禁用心跳在python客戶端該如何設置：

在py3:ConnectionParameters設置heartbeat_interval=0即可。

在py2:ConnectionParameters設置heartbeat=0即可。

5.連接上的任何流量（傳輸的有效數據、確認等）都將被計入有效心跳，當然也包括心跳幀。

6.我在網上看到有人問到這個問題：

為什么服務端宕機，在心跳檢測機制下，服務器側斷開連接，而客戶端這邊不能檢測到tcp斷開，我測試過，客戶端確實不能檢測到tcp連接斷開，只有當客戶端在這個tcp有操作后，才能檢測到，當然在一個斷開的tcp連接上做操作會報錯（如發送消息）。

import pika 
import time 

credit = pika.PlainCredentials(username='cloud', password='cloud')
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters(
  host='10.32.1.12', credentials=credit))
channel = connection.channel() 
while True:
  connect_close = connection.is_closed
  connect_open = connection.is_open
  channel_close = channel.is_closed
  channel_open = channel.is_open
  
  print("connection is_closed ", connect_close)
  print("connection is_open ", connect_open)
  print("channel is_closed ", channel_close)
  print("channel is_open ", channel_open)
  print("")
  time.sleep(5)

7.一些RabbitMQ客戶端（Bunny，Java，.NET，Objective-C，Swift）提供了一種在網絡故障后自動恢復連接的機制，而pika只能通過檢測連接異常后再重新創建連接的方式。

示例代碼：通過檢測連接異常，重新創建連接：

import pika

while True:
  try:
    connection = pika.BlockingConnection()
    channel = connection.channel()
    channel.basic_consume('test', on_message_callback)
    channel.start_consuming()
  # Don't recover if connection was closed by broker
  except pika.exceptions.ConnectionClosedByBroker:
    break
  # Don't recover on channel errors
  except pika.exceptions.AMQPChannelError:
    break
  # Recover on all other connection errors
  except pika.exceptions.AMQPConnectionError:
    continue

你也可以使用操作重試庫，例如 retry。

from retry import retry

@retry(pika.exceptions.AMQPConnectionError, delay=5, jitter=(1, 3))
def consume():
  connection = pika.BlockingConnection()
  channel = connection.channel()
  channel.basic_consume('test', on_message_callback)
  try:
    channel.start_consuming()
  # Don't recover connections closed by server
  except pika.exceptions.ConnectionClosedByBroker:
    pass
consume()

heartbeat的實現

rabbitmq在收到來自客戶端的connection.tune-ok信令后，啟用心跳檢測，rabbitmq會為每個tcp連接創建兩個進程用于心跳檢測，一個進程定時檢測tcp連接上是否有數據發送（這里的發送是指rabbitmq發送數據給客戶端），如果一段時間內沒有數據發送給客戶端，則發送一個心跳包給客戶端，然后循環進行下一次檢測；另一個進程定時檢測tcp連接上是否有數據的接收，如果一段時間內沒有收到任何數據，則判定為心跳超時，最終會關閉tcp連接。另外，rabbitmq的流量控制機制可能會暫停heartbeat檢測，這里不展開描述。

涉及的源碼：

start(SupPid, Sock, SendTimeoutSec,
   SendFun, ReceiveTimeoutSec, ReceiveFun) ->
  %%數據發送檢測進程
  {ok, Sender} = start_heartbeater(SendTimeoutSec, SupPid, Sock,
                   SendFun, heartbeat_sender,
                   start_heartbeat_sender),
  %%數據接收檢測進程
  {ok, Receiver} = start_heartbeater(ReceiveTimeoutSec, SupPid,
                    Sock, ReceiveFun,
                    heartbeat_receiver,
                    start_heartbeat_receiver),
  {Sender, Receiver}.

start_heartbeat_sender(Sock, TimeoutSec, SendFun) ->
  %% the 'div 2' is there so that we don't end up waiting for
  %% nearly 2 * TimeoutSec before sending a heartbeat in the
  %% boundary case
  heartbeater({Sock, TimeoutSec * 1000 div 2, send_oct, 0,
         fun () -> SendFun(), continue end}).

start_heartbeat_receiver(Sock, TimeoutSec, ReceiveFun) ->
  %% we check for incoming data every interval, and time out after
  %% two checks with no change. As a result we will time out
  %% between 2 and 3 intervals after the last data has been
  %% received
  heartbeater({Sock, TimeoutSec * 1000, recv_oct, 1,
        fun () -> ReceiveFun(), stop end}).

heartbeater({Sock, TimeoutMillisec, 
       StatName, Threshold, Handler} = Params,
      Deb,
      {StatVal, SameCount} = State) ->
  Recurse = fun (State1) -> heartbeater(Params, Deb, State1) end,
  receive
    ...
  %% 定時檢測
  after TimeoutMillisec ->
    case rabbit_net:getstat(Sock, [StatName]) of
      {ok, [{StatName, NewStatVal}]} ->
        %% 收發數據有變化
        if NewStatVal =/= StatVal ->
            %%重新開始檢測
            Recurse({NewStatVal, 0});
          %%未達到指定次數, 發送為0, 接收為1
          SameCount < Threshold ->
            %%計數加1, 再次檢測
            Recurse({NewStatVal, SameCount + 1});
          %%heartbeat超時
          true ->
            %%對于發送檢測超時, 向客戶端發送heartbeat包
            %%對于接收檢測超時, 向父進程發送超時通知
            %%由父進程觸發tcp關閉等操作
            case Handler() of
              %%接收檢測超時
              stop   -> ok;
              %%發送檢測超時
              continue -> Recurse({NewStatVal, 0})
            end;
      ...

收發檢測的時候利用了inet模塊的getstat，查看socket的統計信息

recv_oct: 查看socket上接收的字節數

send_oct: 查看socket上發送的字節數

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