从微信谈起，如何优化互联网APP心跳机制



　　

微信的信令风暴将人们的目光导向心跳机制，那么心跳机制是怎么回事？又为什么会给移动通信网络带来信令风暴呢？

　　孙宇彤，空中接口学园站长

　　微信的信令风暴将人们的目光导向心跳机制，那么心跳机制是怎么回事呢？

　　最早的心跳机制用于服务器的安全备份机制，是为了防止服务器死机，而在服务器之间采用专用的端口和线路，周期性传送简短的信息，心跳就是形象的比喻。一旦收不到对方的心跳信息，服务器可以接管对方的业务，避免业务的停滞。为了业务的顺畅进行，服务器发送的心跳信息可以非常频密。

　　这种机制被手机上的互联网应用所借用，无论是Android的原生应用，还是QQ、微博和微信，都采用了这种心跳机制，也就是终端定时向应用服务器发送简短的信息。但是与服务器之间的心跳机制相比，还是有一些差别：

　　1. 心跳信息是单方向的，只有终端发到应用服务器；

　　2. 心跳信息的周期比较长，比如旧版QQ的心跳周期为30s，新版QQ为180s，微信为300s，Google原生应用为1680s左右。

　　另外，互联网应用的心跳包除了宣告终端在线外，还有一项重要的任务，就是提供终端的即时地址，方便应用服务器的寻址。

　　有了互联网应用的心跳机制，应用服务器可以及时下发(Push)用户相关的信息，比如微信中的短消息、图片或者语音等。

　　心跳包也会带来很多副作用，比如终端更为费电，还可能给移动通信网络带来信令风暴。

　　看起来很完美的心跳机制，为什么会给移动通信网络带来信令风暴呢？

　　原来，移动通信网络中由于用户众多、资源稀缺，每个用户都是动态占用资源，比如IP地址以及无线信道。每次发送心跳包，都需要移动通信网络为用户分配资源，分配的过程体现在信令的发送和接收上。一次心跳包的发送过程，牵涉的信令多达几十条。

　　随着互联网APP的普及，大量的终端周期性地发送心跳包，效果类似于IP网络中的DDOS（分布式拒绝服务攻击，一种常用的黑客攻击手段），必然对移动通信网络设备带来冲击，造成拥塞等情况，这种现象就是信令风暴。信令风暴不仅中国移动的GPRS网络存在，中国联通的WCDMA网络、中国电信的CDMA网络都存在。由于中国移动用户数量庞大，因此信令风暴的影响更显著而已，简而言之，就是50步与100步的差别。

　　互联网APP的心跳机制对移动网络的冲击很大，那么有什么方法可以缓解乃至解决这个问题呢？

　　从互联网APP的角度看，应该区分是移动网络接入还是WLAN接入，智能调整心跳包的发送频率。在移动网络接入时，降低心跳包的发送频率，这样虽然服务器推送的信息会有一些延迟，但是终端更省电，移动网络更稳健。比如旧版QQ的心跳周期为30s，新版QQ为180s，微信为300s，已经呈现出逐步延长的趋势，还可以再调整，直至接近Google原生应用的1680s左右。

　　目前，互联网APP心跳包的发送频率由APP一手包办，这是不合理的，应该开放给用户进行设置，允许用户在省电和及时等多个场景间切换。

　　现在每个人的手机上都装有多个互联网APP，比如QQ、微信、微博和淘宝等，如果每个APP都发送心跳包，心跳包的发送频率将大幅增加。像微信、QQ 等APP，可以考虑联合发送心跳包，这样可以减少不少心跳包。另外如果从操作系统的层面统一心跳包，效果会更好。苹果的IOS已经做了一个很好的尝试，建立了一个位置寄存器APNS，将所有的APP联合起来，统一发送心跳。Android系统其实也可以如法炮制，据称小米手机有意这样做，像阿里OS也应该可以做。运营商自己开发的OS更加应该是这方面的表率。

　　终端侧的这些做法，将能有效减少心跳包的发送，从而缓解信令风暴。

　　从网络侧的角度，如果终端发送心跳包是一个既成事实的话，及时进行设备扩容就是势在必行的了。目前看，基站控制器以及核心网的设备受信令风暴的影响大，需要优先扩容。当然，运营商有苦衷，认为是在帮APP打工。但是，运营商也必须明白顺势而为的重要性，与其被动接招，不如早作打算。

　　什么打算呢？就是宣传从移动网络的角度看，心跳包并不是必须的。利用短消息与APP深度整合，不用心跳包也可以方便地实现APP消息的推送，又节省终端的电力，又避免对移动网络的冲击，两全其美，何乐不为呢？

　　这样釜底抽薪后，心跳机制对移动网络的冲击将是可以控制的了。