心跳包是什么？有什么用？
心跳一般是指客戶端（也可以是服務(wù)器端）向?qū)Ψ矫扛粢欢螘r(shí)間發(fā)送一個(gè)應(yīng)用層的自定義指令，以確保連接的有效性。因?yàn)槭枪潭ㄩg隔，同時(shí)是檢測存活，就像人的心跳一樣，顧名思義，稱為心跳包。一般是用于長連接，對消息實(shí)時(shí)性要求比較高的服務(wù)中，比如IM服務(wù)，推送服務(wù)。
長連接有什么用？
在即時(shí)通訊領(lǐng)域和推送服務(wù)中，對消息的實(shí)時(shí)性和可用性要求非常高，建立長連接，可以有效節(jié)省DNS解釋時(shí)間，TCP/IP三次握手時(shí)間，同時(shí)為了保證連接是可用的，不至于經(jīng)常發(fā)了消息對方無法收到，必須要有一種機(jī)制檢測連接的有效性。TCP是一個(gè)基于連接的協(xié)議，連接是由一個(gè)狀態(tài)機(jī)進(jìn)行維護(hù)，當(dāng)連接建立成功后，雙方都處于established ，除非我們進(jìn)行主動(dòng)調(diào)用，否則狀態(tài)一直不會變化，即使中間路由已經(jīng)崩潰，網(wǎng)線已經(jīng)被剪斷。TCP有一種KeepAlive機(jī)制，TCP層在定時(shí)時(shí)間發(fā)送相應(yīng)的KeepAlive探針以確保連接的可用性，默認(rèn)每7200秒發(fā)送一次，超過75秒沒有返回就超時(shí)，超時(shí)后重試10次，雖然可以修改默認(rèn)值，但仍然無法滿足要求。尤其是考慮到一種特殊情況，TCP連接存活，但是主機(jī)不處于存活狀態(tài)，比如CPU負(fù)載到100%，無法響應(yīng)任何請求。這時(shí)候，就需要客戶端主動(dòng)切斷連接，主動(dòng)切換到其他備用機(jī)。
移動(dòng)端面臨的挑戰(zhàn)
通常，我們一個(gè)家庭里面只接入一根網(wǎng)線，所有設(shè)備通過路由器共用一個(gè)出口IP，路由器就是一個(gè)NAT設(shè)備，NAT設(shè)備在IP封包流過設(shè)備的時(shí)候，自動(dòng)修改源和目標(biāo)地址，家用路由器甚至基于NAPT修改端口號，路由器內(nèi)部會維護(hù)一個(gè)NAT映射表
比如內(nèi)網(wǎng)里面的172.1.1.2:7777 對應(yīng)外網(wǎng)221.22.2.1:8888等。我們的手機(jī)接入的蜂窩網(wǎng)絡(luò)后，運(yùn)營商就會給我們分配一個(gè)內(nèi)網(wǎng)IP（類似10.2.2.3），由運(yùn)營商的網(wǎng)管維護(hù)一個(gè)NAT的映射表，確保手機(jī)能接入互聯(lián)網(wǎng)。大部分運(yùn)營商會在手機(jī)一段時(shí)間沒有數(shù)據(jù)通訊的時(shí)候，會把設(shè)備從NAT表中剔除，造成了連接中斷，但是對TCP連接的雙方是不可感知的，服務(wù)端就無法給客戶端發(fā)送消息。像中國移動(dòng)和中國聯(lián)通的NAT超時(shí)時(shí)間是5分鐘，國際上運(yùn)營商普遍都是大于28分鐘。
