摘要：超過后則認為服務(wù)端出現(xiàn)故障，需要重連。同時在每次心跳時候都用當(dāng)前時間和之前服務(wù)端響應(yīng)綁定到上的時間相減判斷是否需要重連即可?？蛻舳藱z測到某個服務(wù)端遲遲沒有響應(yīng)心跳也能重連獲取一個新的連接。

說道“心跳”這個詞大家都不陌生，當(dāng)然不是指男女之間的心跳，而是和長連接相關(guān)的。

顧名思義就是證明是否還活著的依據(jù)。

什么場景下需要心跳呢？

目前我們接觸到的大多是一些基于長連接的應(yīng)用需要心跳來“?；睢?。

由于在長連接的場景下，客戶端和服務(wù)端并不是一直處于通信狀態(tài)，如果雙方長期沒有溝通則雙方都不清楚對方目前的狀態(tài)；所以需要發(fā)送一段很小的報文告訴對方“我還活著”。

同時還有另外幾個目的：

服務(wù)端檢測到某個客戶端遲遲沒有心跳過來可以主動關(guān)閉通道，讓它下線。

客戶端檢測到某個服務(wù)端遲遲沒有響應(yīng)心跳也能重連獲取一個新的連接。

正好借著在 cim有這樣兩個需求來聊一聊。

心跳其實有兩種實現(xiàn)方式：

TCP 協(xié)議實現(xiàn)（keepalive 機制）。

應(yīng)用層自己實現(xiàn)。

由于 TCP 協(xié)議過于底層，對于開發(fā)者來說維護性、靈活度都比較差同時還依賴于操作系統(tǒng)。

所以我們這里所討論的都是應(yīng)用層的實現(xiàn)。

如上圖所示，在應(yīng)用層通常是由客戶端發(fā)送一個心跳包 ping 到服務(wù)端，服務(wù)端收到后響應(yīng)一個 pong 表明雙方都活得好好的。

一旦其中一端延遲 N 個時間窗口沒有收到消息則進行不同的處理。

先拿客戶端來說吧，每隔一段時間客戶端向服務(wù)端發(fā)送一個心跳包，同時收到服務(wù)端的響應(yīng)。

常規(guī)的實現(xiàn)應(yīng)當(dāng)是：

開啟一個定時任務(wù)，定期發(fā)送心跳包。

收到服務(wù)端響應(yīng)后更新本地時間。

再有一個定時任務(wù)定期檢測這個“本地時間”是否超過閾值。

超過后則認為服務(wù)端出現(xiàn)故障，需要重連。

這樣確實也能實現(xiàn)心跳，但并不友好。

在正常的客戶端和服務(wù)端通信的情況下，定時任務(wù)依然會發(fā)送心跳包；這樣就顯得沒有意義，有些多余。

所以理想的情況應(yīng)當(dāng)是客戶端收到的寫消息空閑時才發(fā)送這個心跳包去確認服務(wù)端是否健在。

好消息是 Netty 已經(jīng)為我們考慮到了這點，自帶了一個開箱即用的 IdleStateHandler 專門用于心跳處理。

來看看 cim 中的實現(xiàn)：

在 pipeline 中加入了一個 10秒沒有收到寫消息的 IdleStateHandler，到時他會回調(diào) ChannelInboundHandler 中的 userEventTriggered 方法。

所以一旦寫超時就立馬向服務(wù)端發(fā)送一個心跳（做的更完善應(yīng)當(dāng)在心跳發(fā)送失敗后有一定的重試次數(shù)）；

這樣也就只有在空閑時候才會發(fā)送心跳包。

但一旦間隔許久沒有收到服務(wù)端響應(yīng)進行重連的邏輯應(yīng)當(dāng)寫在哪里呢？

先來看這個示例：

當(dāng)收到服務(wù)端響應(yīng)的 pong 消息時，就在當(dāng)前 Channel 上記錄一個時間，也就是說后續(xù)可以在定時任務(wù)中取出這個時間和當(dāng)前時間的差額來判斷是否超過閾值。

超過則重連。

同時在每次心跳時候都用當(dāng)前時間和之前服務(wù)端響應(yīng)綁定到 Channel 上的時間相減判斷是否需要重連即可。

也就是 heartBeatHandler.process(ctx); 的執(zhí)行邏輯。

偽代碼如下：

@Override
public void process(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {

    long heartBeatTime = appConfiguration.getHeartBeatTime() * 1000;
    
    Long lastReadTime = NettyAttrUtil.getReaderTime(ctx.channel());
    long now = System.currentTimeMillis();
    if (lastReadTime != null && now - lastReadTime > heartBeatTime){
        reconnect();
    }

}

一切看起來也沒毛病，但實際上卻沒有這樣實現(xiàn)重連邏輯。

最主要的問題還是對 IdleStateHandler 理解有誤。

我們假設(shè)下面的場景：

客戶端通過登錄連上了服務(wù)端并保持長連接，一切正常的情況下雙方各發(fā)心跳包保持連接。

這時服務(wù)端突入出現(xiàn) down 機，那么理想情況下應(yīng)當(dāng)是客戶端遲遲沒有收到服務(wù)端的響應(yīng)從而 userEventTriggered 執(zhí)行定時任務(wù)。

判斷當(dāng)前時間 - UpdateWriteTime > 閾值 時進行重連。

但卻事與愿違，并不會執(zhí)行 2、3兩步。

因為一旦服務(wù)端 down 機、或者是與客戶端的網(wǎng)絡(luò)斷開則會回調(diào)客戶端的 channelInactive 事件。

IdleStateHandler 作為一個 ChannelInbound 也重寫了 channelInactive() 方法。

這里的 destroy() 方法會把之前開啟的定時任務(wù)都給取消掉。

所以就不會再有任何的定時任務(wù)執(zhí)行了，也就不會有機會執(zhí)行這個重連業(yè)務(wù)。

因此我們得有一個多帶帶的線程來判斷是否需要重連，不依賴于 IdleStateHandler。

于是 cim 在客戶端感知到網(wǎng)絡(luò)斷開時就會開啟一個定時任務(wù)：

之所以不在客戶端啟動就開啟，是為了節(jié)省一點線程消耗。網(wǎng)絡(luò)問題雖然不可避免，但在需要的時候開啟更能節(jié)省資源。

在這個任務(wù)重其實就是執(zhí)行了重連，限于篇幅具體代碼就不貼了，感興趣的可以自行查閱。

同時來驗證一下效果。

啟動兩個服務(wù)端，再啟動客戶端連接上一臺并保持長連接。這時突然手動關(guān)閉一臺服務(wù)，客戶端可以自動重連到可用的那臺服務(wù)節(jié)點。

啟動客戶端后服務(wù)端也能收到正常的 ping 消息。

利用 :info 命令查看當(dāng)前客戶端的鏈接狀態(tài)發(fā)現(xiàn)連的是 9000端口。

:info 是一個新增命令，可以查看一些客戶端信息。

這時我關(guān)掉連接上的這臺節(jié)點。

kill -9 2142

這時客戶端會自動重連到可用的那臺節(jié)點。
這個節(jié)點也收到了上線日志以及心跳包。

現(xiàn)在來看看服務(wù)端，它要實現(xiàn)的效果就是延遲 N 秒沒有收到客戶端的 ping 包則認為客戶端下線了，在 cim 的場景下就需要把他踢掉置于離線狀態(tài)。

這里依然有一個誤區(qū)，在調(diào)用 ctx.writeAndFlush() 發(fā)送消息獲取回調(diào)時。

其中是 isSuccess 并不能作為消息發(fā)送成功與否的標(biāo)準(zhǔn)。

也就是說即便是客戶端直接斷網(wǎng)，服務(wù)端這里發(fā)送消息后拿到的 success 依舊是 true。

這是因為這里的 success 只是告知我們消息寫入了 TCP 緩沖區(qū)成功了而已。

和我之前有著一樣錯誤理解的不在少數(shù)，這是 Netty 官方給的回復(fù)。

相關(guān) issue：

https://github.com/netty/netty/issues/4915

同時感謝 95老徐以及閃電俠的一起排查。

所以我們不能依據(jù)此來關(guān)閉客戶端的連接，而是要像上文一樣判斷 Channel 上綁定的時間與當(dāng)前時間只差是否超過了閾值。

以上則是 cim 服務(wù)端的實現(xiàn)，邏輯和開頭說的一致，也和 Dubbo 的心跳機制有些類似。

于是來做個試驗：正常通信的客戶端和服務(wù)端，當(dāng)我把客戶端直接斷網(wǎng)時，服務(wù)端會自動剔除客戶端。

這樣就實現(xiàn)了文初的兩個要求。

服務(wù)端檢測到某個客戶端遲遲沒有心跳過來可以主動關(guān)閉通道，讓它下線。

客戶端檢測到某個服務(wù)端遲遲沒有響應(yīng)心跳也能重連獲取一個新的連接。

同時也踩了兩個誤區(qū)，坑一個人踩就可以了，希望看過本文的都有所收獲避免踩坑。

本文所有相關(guān)代碼都在此處，感興趣的可以自行查看：

https://github.com/crossoverJie/cim

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