定义

心跳检测(Heartbeat)就是客户端定期给服务器发一个“我还活着”的小包（通常无业务意义）。

目的：检测客户端是否掉线;保持 NAT / 防火墙映射不过期（重要）;让服务端维护在线状态、回收资源

心跳检测的模式

模式A：客户端主动发送 → 服务端被动检测（常用）

客户端每隔 N 秒 发送一个 ping
服务端收到后更新“最后活跃时间 last_active”

优点：简单稳定
缺点：服务器压力稍大（要记录时间）

模式 B：服务端主动发 → 客户端回 pong（WebSocket 常用）

Server: ping
Client: pong（自动回复）

优点：服务端主动性强，适合 WebSocket
缺点：需要维护 ping loop

心跳机制的核心思想

服务器维护每个连接的两个字段：

1
2
conn.last_active   // 最近一次接收消息或心跳的时间戳
conn.timeout       // 超时时间，例如 60s

每隔一段时间（例如 10 秒），服务器进行一次检查：

1
2
if now - conn.last_active > timeout:
    close(conn)

注意事项

心跳不能太短(会炸服务器)

推荐值：WebSocket：20～40s；移动网络：30～60s；IoT：60～300s

太短会导致：CPU 天量 syscalls；网络风暴；电量快速下降（手机）

NAT超时问题(非常关键)

移动网络/路由器会在几分钟后关掉一个空闲 TCP，所以心跳保持连接是必须的。

和业务包一起更新 last_active

不是只有心跳才能更新活跃时间！

心跳包必须轻量（不要带大数据）

1
2
3
PING
PONG
{}

高性能时间轮

处理百万连接时，不能对每个连接每秒循环检查。

解决方案：
使用时间轮（Time Wheel） O(1) 复杂度
Netty、ClickHouse、Kafka 都在用。

作用：每个连接插入到对应的时间槽；每秒只检查当前槽位的连接；不用遍历全部连接