孫宇彤，空中接口學園站長
微信的信令風暴將人們的目光導向心跳機制，那么心跳機制是怎么回事? 又為什么會給移動通信網(wǎng)絡帶來信令風暴呢?
最早的心跳機制用于服務器的安全備份機制，是為了防止服務器死機，而在服務器之間采用專用的端口和線路，周期性傳送簡短的信息，心跳就是形象的比喻。一旦收不到對方的心跳信息，服務器可以接管對方的業(yè)務，避免業(yè)務的停滯。為了業(yè)務的順暢進行，服務器發(fā)送的心跳信息可以非常頻密。
這種機制被手機上的互聯(lián)網(wǎng)應用所借用，無論是Android的原生應用，還是QQ、微博和微信，都采用了這種心跳機制，也就是終端定時向應用服務器發(fā)送簡短的信息。但是與服務器之間的心跳機制相比，還是有一些差別：
1. 心跳信息是單方向的，只有終端發(fā)到應用服務器;
2. 心跳信息的周期比較長，比如舊版QQ的心跳周期為30s，新版QQ為180s，微信為300s，Google原生應用為1680s左右。
另外，互聯(lián)網(wǎng)應用的心跳包除了宣告終端在線外，還有一項重要的任務，就是提供終端的即時地址，方便應用服務器的尋址。
有了互聯(lián)網(wǎng)應用的心跳機制，應用服務器可以及時下發(fā)(Push)用戶相關的信息，比如微信中的短消息、圖片或者語音等。
心跳包也會帶來很多副作用，比如終端更為費電，還可能給移動通信網(wǎng)絡帶來信令風暴。
看起來很完美的心跳機制，為什么會給移動通信網(wǎng)絡帶來信令風暴呢?
原來，移動通信網(wǎng)絡中由于用戶眾多、資源稀缺，每個用戶都是動態(tài)占用資源，比如IP地址以及無線信道。每次發(fā)送心跳包，都需要移動通信網(wǎng)絡為用戶分配資源，分配的過程體現(xiàn)在信令的發(fā)送和接收上。一次心跳包的發(fā)送過程，牽涉的信令多達幾十條。
隨著互聯(lián)網(wǎng)APP的普及，大量的終端周期性地發(fā)送心跳包，效果類似于IP網(wǎng)絡中的DDOS(分布式拒絕服務攻擊，一種常用的黑客攻擊手段)，必然對移動通信網(wǎng)絡設備帶來沖擊，造成擁塞等情況，這種現(xiàn)象就是信令風暴。信令風暴不僅中國移動的GPRS網(wǎng)絡存在，中國聯(lián)通的WCDMA網(wǎng)絡、中國電信的CDMA網(wǎng)絡都存在。由于中國移動用戶數(shù)量龐大，因此信令風暴的影響更顯著而已，簡而言之，就是50步與100步的差別。
互聯(lián)網(wǎng)APP的心跳機制對移動網(wǎng)絡的沖擊很大，那么有什么方法可以緩解乃至解決這個問題呢?
從互聯(lián)網(wǎng)APP的角度看，應該區(qū)分是移動網(wǎng)絡接入還是WLAN接入，智能調整心跳包的發(fā)送頻率。在移動網(wǎng)絡接入時，降低心跳包的發(fā)送頻率，這樣雖然服務器推送的信息會有一些延遲，但是終端更省電，移動網(wǎng)絡更穩(wěn)健。比如舊版QQ的心跳周期為30s，新版QQ為180s，微信為300s，已經(jīng)呈現(xiàn)出逐步延長的趨勢，還可以再調整，直至接近Google原生應用的1680s左右。
目前，互聯(lián)網(wǎng)APP心跳包的發(fā)送頻率由APP一手包辦，這是不合理的，應該開放給用戶進行設置，允許用戶在省電和及時等多個場景間切換。
現(xiàn)在每個人的手機上都裝有多個互聯(lián)網(wǎng)APP，比如QQ、微信、微博和淘寶等，如果每個APP都發(fā)送心跳包，心跳包的發(fā)送頻率將大幅增加。像微信、QQ 等APP，可以考慮聯(lián)合發(fā)送心跳包，這樣可以減少不少心跳包。另外如果從操作系統(tǒng)的層面統(tǒng)一心跳包，效果會更好。蘋果的IOS已經(jīng)做了一個很好的嘗試，建立了一個位置寄存器APNS，將所有的APP聯(lián)合起來，統(tǒng)一發(fā)送心跳。Android系統(tǒng)其實也可以如法炮制，據(jù)稱小米手機有意這樣做，像阿里OS也應該可以做。運營商自己開發(fā)的OS更加應該是這方面的表率。
終端側的這些做法，將能有效減少心跳包的發(fā)送，從而緩解信令風暴。
從網(wǎng)絡側的角度，如果終端發(fā)送心跳包是一個既成事實的話，及時進行設備擴容就是勢在必行的了。目前看，基站控制器以及核心網(wǎng)的設備受信令風暴的影響大，需要優(yōu)先擴容。當然，運營商有苦衷，認為是在幫APP打工。但是，運營商也必須明白順勢而為的重要性，與其被動接招，不如早作打算。
什么打算呢?就是宣傳從移動網(wǎng)絡的角度看，心跳包并不是必須的。利用短消息與APP深度整合，不用心跳包也可以方便地實現(xiàn)APP消息的推送，又節(jié)省終端的電力，又避免對移動網(wǎng)絡的沖擊，兩全其美，何樂不為呢?
這樣釜底抽薪后，心跳機制對移動網(wǎng)絡的沖擊將是可以控制的了。
