Rabbitmq heartbea心跳检测机制原理解析

前言

使用rabbitmq的时候，当你客户端与rabbitmq服务器之间一段时间没有流量，服务器将会断开与客户端之间tcp连接。

而你将在服务器上看这样的日志：

missed heartbeats from client, timeout: xxs

这个间隔时间就是心跳间隔。

heartbeat通常用来检测通信的对端是否存活（未正常关闭socket连接而异常crash）。其基本原理是检测对应的socket连接上数据的收发是否正常，如果一段时间内没有收发数据，则向对端发送一个心跳检测包，如果一段时间内没有回应则认为心跳超时，即认为对端可能异常crash了。

rabbitmq也不例外，heatbeat在客户端和服务端之间用于检测对端是否正常，即客户端与服务端之间的tcp链接是否正常。

关于rabbitmq心跳

1.heartbeat检测时间间隔可在配置文件rabbitmq.config中增加配置项{heartbeat,Timeout}进行配置，其中Timeout指定时间间隔，单位为秒，另外客户端也可以配置heartbeat时间。

如果服务端没有配置

默认代理心跳时间：

RabbitMQ 3.2.2：580秒
RabbitMQ 3.5.5：60秒

2.官方建议不要禁用心跳，且建议心跳时间为60秒。

3.心跳每 heartbeat timeout / 2 秒发送一次，服务器两次没有接收到则断开tcp连接，以前的连接将失效，客户端需要重新连接。

4.如果你使用Java, .NET and Erlang clients，服务器与客户端会协商heartbeat时间

如果其中一个值为0，则使用两者中较大的一个

否则，使用两者中较小的一个

两个值都为0，则表示要禁用心跳，则服务端与客户端维持此tcp连接，不会断开。

注意：在python客户端上直接设置为0，则禁用心跳。

禁用心跳在python客户端该如何设置：

在py3:ConnectionParameters设置heartbeat_interval=0即可。

在py2:ConnectionParameters设置heartbeat=0即可。

5.连接上的任何流量（传输的有效数据、确认等）都将被计入有效心跳，当然也包括心跳帧。

6.我在网上看到有人问到这个问题：

为什么服务端宕机，在心跳检测机制下，服务器侧断开连接，而客户端这边不能检测到tcp断开，我测试过，客户端确实不能检测到tcp连接断开，只有当客户端在这个tcp有操作后，才能检测到，当然在一个断开的tcp连接上做操作会报错（如发送消息）。

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客户端（Bunny，Java，.NET，Objective-C，Swift）提供了一种在网络故障后自动恢复连接的机制，而pika只能通过检测连接异常后再重新创建连接的方式。

示例代码：通过检测连接异常，重新创建连接：

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试库，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的实现

rabbitmq在收到来自客户端的connection.tune-ok信令后，启用心跳检测，rabbitmq会为每个tcp连接创建两个进程用于心跳检测，一个进程定时检测tcp连接上是否有数据发送（这里的发送是指rabbitmq发送数据给客户端），如果一段时间内没有数据发送给客户端，则发送一个心跳包给客户端，然后循环进行下一次检测；另一个进程定时检测tcp连接上是否有数据的接收，如果一段时间内没有收到任何数据，则判定为心跳超时，最终会关闭tcp连接。另外，rabbitmq的流量控制机制可能会暂停heartbeat检测，这里不展开描述。

涉及的源码：

start(SupPid, Sock, SendTimeoutSec,
   SendFun, ReceiveTimeoutSec, ReceiveFun) ->
  %%数据发送检测进程
  {ok, Sender} = start_heartbeater(SendTimeoutSec, SupPid, Sock,
                   SendFun, heartbeat_sender,
                   start_heartbeat_sender),
  %%数据接收检测进程
  {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
    ...
  %% 定时检测
  after TimeoutMillisec ->
    case rabbit_net:getstat(Sock, [StatName]) of
      {ok, [{StatName, NewStatVal}]} ->
        %% 收发数据有变化
        if NewStatVal =/= StatVal ->
            %%重新开始检测
            Recurse({NewStatVal, 0});
          %%未达到指定次数, 发送为0, 接收为1
          SameCount < Threshold ->
            %%计数加1, 再次检测
            Recurse({NewStatVal, SameCount + 1});
          %%heartbeat超时
          true ->
            %%对于发送检测超时, 向客户端发送heartbeat包
            %%对于接收检测超时, 向父进程发送超时通知
            %%由父进程触发tcp关闭等操作
            case Handler() of
              %%接收检测超时
              stop   -> ok;
              %%发送检测超时
              continue -> Recurse({NewStatVal, 0})
            end;
      ...

收发检测的时候利用了inet模块的getstat，查看socket的统计信息

recv_oct: 查看socket上接收的字节数

send_oct: 查看socket上发送的字节数

inet详细见这里: http://www.erlang.org/doc/man/inet.html

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持潘少俊衡。