第二十四章 心跳机制

什么是心跳机制

心跳是为了确保前端后端，相互知道对方是否还存活着，定期发送一定的数据到对方那边。一般心跳的频率不会太高，太高会影响服务器性能。但是也不能太低，太低了，中间间隔太久中间变数太多。一般我们设置5~10s左右。

心跳机制主要用于保持与对等体的连接活跃，检测连接状态，以及在必要时重新建立连接。以下是心跳机制的一些关键点：

1. 心跳机制的作用

• 保持连接活跃：在 NAT（网络地址转换）和防火墙等网络环境下，连接可能会由于长时间没有数据传输而被断开。心跳机制通过定期发送小的数据包，确保连接持续活跃。
• 检测连接状态：心跳消息可以帮助判断连接是否仍然有效，以及对等体是否在线。这对于处理连接丢失或中断非常重要。
• 处理网络变化：当网络环境发生变化时，心跳机制可以帮助识别并重新建立连接。

2. 心跳机制的实现方式

• 定期消息：心跳机制通常通过定期发送特定格式的消息（如“ping”消息）实现。这些消息是轻量级的，不携带大量数据，仅用于检测连接状态。
• 应答机制：在发送心跳消息时，接收端会回复一个应答消息（如“pong”消息）。如果发送端在预期时间内没有收到应答，就可以认为连接可能出现了问题。
• 超时设置：心跳机制需要设置超时时间，决定在没有收到应答的情况下，多久之后认为连接失效。这需要根据实际应用场景来调整，以平衡连接检测的及时性和网络负担。

3. 流式系统中的心跳机制

• ICE（Interactive Connectivity Establishment）：WebRTC 使用 ICE 协议来处理连接的建立和维护。ICE 包括了心跳机制，通过 STUN（Session Traversal Utilities for NAT）和 TURN（Traversal Using Relays around NAT）服务器帮助维持连接的稳定性。
• 数据通道心跳：WebRTC 的数据通道可以使用自定义的心跳机制来检测连接状态。通常会使用特定的消息类型（如 ping 和 pong）进行心跳检测。
• 库和框架：一些 WebRTC 库和框架可能已经实现了内置的心跳机制，开发者可以利用这些现成的功能来简化开发工作。

4. 心跳机制的配置和优化

• 调整频率：心跳的频率需要根据应用的需求来调整。频率过高可能会增加网络负担，频率过低则可能无法及时发现连接问题。
• 处理丢包：心跳机制需要具备处理数据包丢失的能力，例如，通过重试机制来处理丢失的心跳消息。

青龙流式系统的心跳的时序图

心跳的节奏从信令服务器，通过 Json传递到后端StreamerServer，然后通过底层的IoService进行双向消息传递。

目前的心跳中转是通过信令服务器的。

以下的代码是P2P连接成功建立后，我们建立了心跳的代码

KeepLiveMsg中的函数逻辑你可以自行修改，我们这里用Json封装了一个标准的消息体。

        /// <summary>
        /// 连接成功后的回调
        /// Only once called.
        /// </summary>
        /// <param name="sessionid"></param>
        void QLSignalConnection::OnConnected(int sessionid)
        {

                //
                mIOService.SetupHeartBeatCallback(QL::QLGlobalConfig::Get().HeartBeatInterval(), boost::bind(&QLSignalConnection::KeepAliveMsg, this));

                QL_LOG(std::string("QLSignalConnection::OnConnected: Heart Enabled,interval:" + std::to_string(QL::QLGlobalConfig::Get().HeartBeatInterval())).c_str());

        }
        
        
                /// <summary>
        /// 心跳
        /// Streamer端发给信令Ping，前端返回pong, 在OnMessage函数中接收到。
        /// 我们的网络层会开线程轮训。
        /// 
        /// </summary>
        void QLSignalConnection::KeepAliveMsg()
        {
                Json::Value msg;
                msg[MessageKeyName::type] = MessageTypeName::ping;
                msg[MessageKeyName::time] = timestamp();
                SendMsgToSignalServer(msg);
        }