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    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脚本之家。

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