dubbo心跳机制（1）

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dubbo的心跳机制：

目的：检测provider与consumer之间的connection连接是不是还连接着，如果连接断了，需要作出相应的处理。
原理：
- provider：dubbo的心跳默认是在heartbeat（默认是60s）内如果没有接收到消息，就会发送心跳消息，如果连着3次（180s）没有收到心跳响应，provider会关闭channel。
- consumer：dubbo的心跳默认是在60s内如果没有接收到消息，就会发送心跳消息，如果连着3次（180s）没有收到心跳响应，consumer会进行重连。

来看源码调用链。先看provider端。

一、provider端心跳机制

              -->openServer(URL url)
                 url：dubbo://10.10.10.10:20880/com.alibaba.dubbo.demo.DemoService?anyhost=true&application=demo-provider&bind.ip=10.10.10.10&bind.port=20880&default.server=netty4&dubbo=2.0.0&generic=false&interface=com.alibaba.dubbo.demo.DemoService&methods=sayHello&pid=21999&qos.port=22222&side=provider&timestamp=1520660491836
                -->createServer(URL url)
                    -->HeaderExchanger.bind(URL url, ExchangeHandler handler)
                       url：dubbo://10.10.10.10:20880/com.alibaba.dubbo.demo.DemoService?anyhost=true&application=demo-provider&bind.ip=10.10.10.10&bind.port=20880&channel.readonly.sent=true&codec=dubbo&default.server=netty4&dubbo=2.0.0&generic=false&heartbeat=60000&interface=com.alibaba.dubbo.demo.DemoService&methods=sayHello&pid=21999&qos.port=22222&side=provider&timestamp=1520660491836 handler:DubboProtocol.requestHandler
                      -->new DecodeHandler(new HeaderExchangeHandler(handler)))
                        -->NettyTransporter.bind(URL url, ChannelHandler listener)
                           listener:上边的DecodeHandler实例
                          -->new NettyServer(URL url, ChannelHandler handler)
                            -->ChannelHandler.wrapInternal(ChannelHandler handler, URL url)
                               handler:上边的DecodeHandler实例
                            -->doOpen()//开启netty服务
                      -->new HeaderExchangeServer(Server server)
                         server:上述的NettyServer
                        -->startHeatbeatTimer()

服务端在开启netty服务时，在调用createServer时，会从url的parameters map中获取heartbeat配置，代码如下：

 1      private ExchangeServer createServer(URL url) {
 2 
 3         ...
 4 
 5         url = url.addParameterIfAbsent(Constants.HEARTBEAT_KEY, String.valueOf(Constants.DEFAULT_HEARTBEAT));
 6        
 7         ...
 8 
 9         ExchangeServer server;
10         try {
11             server = Exchangers.bind(url, requestHandler);
12         } catch (RemotingException e) {
13             throw new RpcException("Fail to start server(url: " + url + ") " + e.getMessage(), e);
14         }
15 
16         ...
17 
18         return server;
19     }

其中：int DEFAULT_HEARTBEAT = 60 * 1000，即当用户没有配置heartbeat（心跳时间）时，默认heartbeat=60s（即60s内没有接收到任何请求，就会发送心跳信息）。那么这个heartbeat到底该怎么配？

provider端：

1     <dubbo:service ...>
2         <dubbo:parameter key="heartbeat" value="3000"/>
3     </dubbo:service>

consumer端：

1     <dubbo:reference ...>
2         <dubbo:parameter key="heartbeat" value="3000"/>
3     </dubbo:reference>

再来看调用链，当执行到这一句。

1 ChannelHandler.wrapInternal(ChannelHandler handler, URL url)

会形成一个handler调用链，调用链如下：

1 MultiMessageHandler
2 -->handler: HeartbeatHandler
3    -->handler: AllChannelHandler
4          -->url: providerUrl
5          -->executor: FixedExecutor
6          -->handler: DecodeHandler
7             -->handler: HeaderExchangeHandler
8                -->handler: ExchangeHandlerAdapter（DubboProtocol.requestHandler）

这也是netty接收到请求后的处理链路，注意其中有一个HeartbeatHandler。

最后，执行new HeaderExchangeServer(Server server)，来看源码：

1 public class HeaderExchangeServer implements ExchangeServer {
 2     /** 心跳定时器 */
 3     private final ScheduledExecutorService scheduled = Executors.newScheduledThreadPool(1,
 4             new NamedThreadFactory(
 5                     "dubbo-remoting-server-heartbeat",
 6                     true));
 7     /** NettyServer */
 8     private final Server server;
 9     // heartbeat timer
10     private ScheduledFuture<?> heatbeatTimer;
11     // heartbeat timeout (ms), default value is 0 , won't execute a heartbeat.
12     private int heartbeat;
13     private int heartbeatTimeout;
14     private AtomicBoolean closed = new AtomicBoolean(false);
15 
16     public HeaderExchangeServer(Server server) {
17         if (server == null) {
18             throw new IllegalArgumentException("server == null");
19         }
20         this.server = server;
21         this.heartbeat = server.getUrl().getParameter(Constants.HEARTBEAT_KEY, 0);
22         this.heartbeatTimeout = server.getUrl().getParameter(Constants.HEARTBEAT_TIMEOUT_KEY, heartbeat * 3);
23         if (heartbeatTimeout < heartbeat * 2) {
24             throw new IllegalStateException("heartbeatTimeout < heartbeatInterval * 2");
25         }
26         startHeatbeatTimer();
27     }
28 
29     private void startHeatbeatTimer() {
30         stopHeartbeatTimer();
31         if (heartbeat > 0) {
32             heatbeatTimer = scheduled.scheduleWithFixedDelay(
33                     new HeartBeatTask(new HeartBeatTask.ChannelProvider() {
34                         public Collection<Channel> getChannels() {
35                             return Collections.unmodifiableCollection(
36                                     HeaderExchangeServer.this.getChannels());
37                         }
38                     }, heartbeat, heartbeatTimeout),
39                     heartbeat, heartbeat, TimeUnit.MILLISECONDS);
40         }
41     }
42 
43     private void stopHeartbeatTimer() {
44         try {
45             ScheduledFuture<?> timer = heatbeatTimer;
46             if (timer != null && !timer.isCancelled()) {
47                 timer.cancel(true);
48             }
49         } catch (Throwable t) {
50             logger.warn(t.getMessage(), t);
51         } finally {
52             heatbeatTimer = null;
53         }
54     }
55 }

创建HeaderExchangeServer时，初始化了heartbeat（心跳间隔时间）和heartbeatTimeout（心跳响应超时时间：即如果最终发送的心跳在这个时间内都没有返回，则做出响应的处理）。

heartbeat默认是0（从startHeatbeatTimer()方法可以看出只有heartbeat>0的情况下，才会发心跳，这里heartbeat如果从url的parameter map中获取不到，就是0，但是我们在前边看到dubbo会默认设置heartbeat=60s到parameter map中，所以此处的heartbeat=60s）；
heartbeatTimeout：默认是heartbeat*3。（原因：假设一端发出一次heartbeatRequest，另一端在heartbeat内没有返回任何响应-包括正常请求响应和心跳响应，此时不能认为是连接断了，因为有可能还是网络抖动什么的导致了tcp包的重传超时等）
scheduled是一个含有一个线程的定时线程执行器（其中的线程名字为："dubbo-remoting-server-heartbeat-thread-*"）

之后启动心跳定时任务：

首先如果原来有心跳定时任务，关闭原来的定时任务
之后启动scheduled中的定时线程，从启动该线程开始，每隔heartbeat执行一次HeartBeatTask任务（第一次执行是在启动线程后heartbeat时）

来看一下HeartBeatTask的源码：

 1 final class HeartBeatTask implements Runnable {
 2     // channel获取器：用于获取所有需要进行心跳检测的channel
 3     private ChannelProvider channelProvider;
 4     private int heartbeat;
 5     private int heartbeatTimeout;
 6 
 7     HeartBeatTask(ChannelProvider provider, int heartbeat, int heartbeatTimeout) {
 8         this.channelProvider = provider;
 9         this.heartbeat = heartbeat;
10         this.heartbeatTimeout = heartbeatTimeout;
11     }
12 
13     public void run() {
14         try {
15             long now = System.currentTimeMillis();
16             for (Channel channel : channelProvider.getChannels()) {
17                 if (channel.isClosed()) {
18                     continue;
19                 }
20                 try {
21                     // 获取最后一次读操作的时间
22                     Long lastRead = (Long) channel.getAttribute(
23                             HeaderExchangeHandler.KEY_READ_TIMESTAMP);
24                     // 获取最后一次写操作的时间
25                     Long lastWrite = (Long) channel.getAttribute(
26                             HeaderExchangeHandler.KEY_WRITE_TIMESTAMP);27                     // 如果在heartbeat内没有进行读操作或者写操作，则发送心跳请求
28                     if ((lastRead != null && now - lastRead > heartbeat)
29                             || (lastWrite != null && now - lastWrite > heartbeat)) {
30                         Request req = new Request();
31                         req.setVersion("2.0.0");
32                         req.setTwoWay(true);
33                         req.setEvent(Request.HEARTBEAT_EVENT);
34                         channel.send(req);
35                         if (logger.isDebugEnabled()) {
36                             logger.debug("Send heartbeat to remote channel " + channel.getRemoteAddress()
37                                     + ", cause: The channel has no data-transmission exceeds a heartbeat period: " + heartbeat + "ms");
38                         }
39                     }
40                     //正常消息和心跳在heartbeatTimeout都没接收到
41                     if (lastRead != null && now - lastRead > heartbeatTimeout) {
42                         logger.warn("Close channel " + channel
43                                 + ", because heartbeat read idle time out: " + heartbeatTimeout + "ms");
44                         // consumer端进行重连
45                         if (channel instanceof Client) {
46                             try {
47                                 ((Client) channel).reconnect();
48                             } catch (Exception e) {
49                                 //do nothing
50                             }
51                         } else {// provider端关闭连接
52                             channel.close();
53                         }
54                     }
55                 } catch (Throwable t) {
56                     logger.warn("Exception when heartbeat to remote channel " + channel.getRemoteAddress(), t);
57                 }
58             }
59         } catch (Throwable t) {
60             logger.warn("Unhandled exception when heartbeat, cause: " + t.getMessage(), t);
61         }
62     }
63 
64     interface ChannelProvider {
65         Collection<Channel> getChannels();
66     }
67 }

HeartBeatTask首先获取所有的channelProvider#getChannels获取所有需要心跳检测的channel，channelProvider实例是HeaderExchangeServer中在启动线程定时执行器的时候创建的内部类。

1                     new HeartBeatTask.ChannelProvider() {
2                         public Collection<Channel> getChannels() {
3                             return Collections.unmodifiableCollection(
4                                     HeaderExchangeServer.this.getChannels());
5                         }
6                     }

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