CN102185740B - 心跳检测方法及网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种心跳检测方法及网络设备。其中，方法包括：当检测设备向被检测设备发送心跳请求报文时，判断具有指定窗口长度的滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格，应答标识是从被检测设备返回的第一心跳应答报文中获取并存储到相应的窗格中的；若判断结果为是，检测设备判定被检测设备未死机，同时向被检测设备发送携带有时间戳的心跳请求报文，将滑动窗口向前滑动一个格，并将时间戳存储到刚滑入的窗格中；若判断结果为否，检测设备判定被检测设备死机。采用本发明技术方案，可以克服现有技术因心跳请求报文或心跳应答报文发送延迟或丢失导致检测设备误判被检测设备工作状态的问题，提高判定被检测设备工作状态的准确度。

Description

心跳检测方法及网络设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种心跳检测方法及网络设备。

背景技术

在网络环境中，常常需要通过自动化的方式来诊断设备的工作状态；当被检测设备发生故障，则检测设备可以自行采取应对措施，以确保网络的畅通。其中，心跳检测机制是一种最常见的检测设备工作状态的方法，其通过检测被检测设备发出的心跳报文来判断被检测设备的工作状态。

心跳检测机制有两种实现方式：一种是被检测设备定时发送心跳检测报文，检测设备通过捕捉心跳检测报文来判断被检测设备是否处于工作状态。如果检测设备在规定时间内未捕捉到心跳检测报文，就判定被检测设备发生故障。另一种是检测设备发送心跳请求报文给被检测设备，被检测设备在接收到心跳请求报文后，向检测设备返回心跳应答报文，以告知检测设备其处于工作状态。如果检测设备在规定时间内未接收到被检测设备返回的心跳应答报文，则判定被检测设备发生故障。

对于第一种方式：在被检测设备因业务过载导致心跳进程无法及时发出心跳检测报文，例如原定100ms发送一次心跳检测报文，因为心跳进程得不到调度而出现300ms发送一次心跳检测报文的情况下，或者，在被检测设备的中央处理器(Central Processing Unit；简称为：CPU)遭受攻击，由于大量报文涌入被检测设备导致心跳检测报文被丢失的情况下，如果检测设备无法在规定时间内捕捉到心跳检测报文，会将被检测设备判定为发生故障，发生误判的现象。对于第二种方式：在被检测设备因业务过载导致心跳应答报文无法及时发出的情况下，或者在检测设备因业务过载导致心跳请求报文无法被及时发出的情况下，又或者，在检测设备因CPU遭受攻击而出现心跳请求报文丢失的情况下，再或者，在被检测设备因CPU遭受攻击而出现心跳应答报文丢失的情况下，如果检测设备无法在规定时间内接收到心跳应答报文，也会误将被检测设备判定为发生故障。

发明内容

本发明提供一种心跳检测方法及网络设备，用以解决现有技术根据心跳检测机制判定被检测设备的工作状态时会发生误判的问题，提高判定被检测设备工作状态的准确度。

本发明提供一种心跳检测方法，包括：

当检测设备向被检测设备发送心跳请求报文时，判断具有指定窗口长度的滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格，所述应答标识是从所述被检测设备返回的第一心跳应答报文中获取并存储到相应的窗格中的；

若判断结果为是，所述检测设备判定所述被检测设备未死机，同时向所述被检测设备发送携带有时间戳的所述心跳请求报文，将所述滑动窗口向前滑动一个格，并将所述时间戳存储到刚滑入的窗格中；

若判断结果为否，所述检测设备判定所述被检测设备死机。

本发明提供一种网络设备，包括：

第一判断模块，用于在向被检测设备发送心跳请求报文时，判断具有指定窗口长度的滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格，所述应答标识是从所述被检测设备返回的第一心跳应答报文中获取并存储到相应的窗格中的；

判定处理模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为是时，判定所述被检测设备未死机，同时向所述被检测设备发送携带有时间戳的所述心跳请求报文，将所述滑动窗口向前滑动一格，并将所述时间戳存储到刚滑入的窗格中；以及用于在所述第一判断模块的判断结果为否时，判定所述被检测设备死机。

本发明还提供一种网络设备，包括：

第三接收模块，用于接收检测设备发送的携带有时间戳的心跳请求报文，所述心跳请求报文是由所述检测设备在判断出具有指定窗口长度的滑动窗口中存在存储有应答标识的窗格时发送的；

生成发送模块，用于根据所述心跳请求报文，生成所述第一心跳应答报文，并将所述第一心跳应答报文发送给所述检测设备；所述第一心跳应答报文包括所述应答标识和所述心跳请求报文中的时间戳。

本发明的心跳检测方法及网络设备，检测设备通过滑动窗口来管理心跳请求报文和心跳应答报文的收发状态，在向被检测设备发送心跳请求报文之前判断滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格，即判断在滑动窗口对应的范围内是否有心跳请求报文被应答过，如果有，则表明被检测设备未死机，反之，说明被检测设备死机；被检测设备根据心跳请求报文向检测设备返回携带应答标识的心跳应答报文。本发明技术方案利用滑动窗口，而不是严格的时间，由于滑动窗口的滑动速度与心跳请求报文发送速度相一致，提高了检测设备对心跳应答报文延时的承受能力，克服了现有技术因心跳请求报文或心跳应答报文发送延迟或丢失导致检测设备误判被检测设备工作状态的问题，提高了判定被检测设备工作状态的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的心跳检测方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的心跳检测方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的网络设备的结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的网络设备的结构示意图；

图5为本发明实施例五提供的网络设备的结构示意图；

图6为本发明实施例六提供的网络设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的心跳检测方法的流程图。如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤101、当检测设备向被检测设备发送心跳请求报文时，判断具有指定窗口长度的滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格；如果判断结果为是，执行步骤102；如果判断结果为否，执行步骤103。

在本实施例中，检测设备维护一个滑动窗口，该滑动窗口在数据结构上就是一个环形缓存区。滑动窗口具有固定的窗口长度，该窗口长度可以根据实际需求预先指定，该窗口长度也就是环形缓存区的有效数据区。在具体实现上，该滑动窗口具有头指针和尾指针，滑动窗口每向前滑动一格是指该滑动窗口的头指针和尾指针同时向前移动一格，以保证滑动窗口始终具有固定的窗口长度，其中所述“一格”是指一个缓存区(即缓存空间)。

在本实施例以及后续各实施例中，将滑动窗口中的一个缓存区称为一个窗格，滑动窗口的窗口长度也就是滑动窗口中窗格的个数。其中，窗格主要用于存储发送心跳请求报文时的时间戳；另外，当滑动窗口中某个窗格对应的心跳请求报文被应答时，该窗格中还会存储应答标识，以表示该窗格对应的心跳请求报文已经被应答。其中，如果某个心跳请求报文被应答，则检测设备就会收到被检测设备返回的心跳应答报文，在该心跳应答报文中携带有应答标识，检测设备会获取心跳应答报文中的应答标识，并将应答标识存储到相应的窗格中。

具体的，在检测设备上同时还维护着心跳周期，当心跳周期到达时，表示检测设备需要向被检测设备发送心跳请求报文。此时，检测设备首先判断滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格，即判断在滑动窗口对应的时间范围内的心跳请求报文中是否存在已经被应答过的；如果存在，表明被检测设备还保持心跳；如果不存在，则表明被检测设备已经心跳停止。

在此说明，上述判断滑动窗口中是否存在应答标识的操作是在滑动窗口的每个窗格都存储有时间戳的条件下进行的。在初始状态(例如检测设备刚开机)下，即在检测设备发送的心跳请求报文数量小于滑动窗口的窗口长度的情况下，滑动窗口中会存在未存储有时间戳的窗格。检测设备将滑动窗口中尚存在未存储有时间戳的窗格的情况视为滑动窗口的初始状态，在初始状态下，检测设备不依据应答标识来判断被检测设备的工作状态，而是直接将被检测设备判定为未死机。由于这种滑动窗格的初始状态通常是由检测设备刚开机造成的，检测设备尚未进入稳定工作状态，属于特殊情况，对此不做过多说明，在本实施例以及后续各实施例中均以滑动窗口处于非初始状态的情况为例进行说明。

其中，滑动窗口不是严格的时间限制，如果检测设备由于业务繁忙或者受到攻击等延迟了发送心跳请求报文的时间，滑动窗口的滑动是在心跳请求报文被发送的同时滑动的，因此，滑动窗口的滑动会随着心跳请求报文被发送的延迟而延迟。

步骤102、检测设备判定被检测设备未死机，同时向被检测设备发送携带有时间戳的心跳请求报文，将滑动窗口向前滑动一格，并将时间戳存储到刚滑入的窗格中，结束此次发送心跳请求报文的操作。

当检测设备判断出被检测设备还保持着心跳时，判定被检测设备未死机。与此同时，检测设备继续向被检测设备发送心跳请求报文，在该心跳请求报文中携带有时间戳，以区别不同时刻发送的心跳请求报文。由于检测设备又发送了新的心跳请求报文，于是，检测设备将滑动窗口向前滑动一格，即最早滑入的窗格被滑出，新的窗格被滑入，同时将发送该心跳请求报文的时间戳存储到刚滑入的窗格中。至此，对于一次心跳请求报文的发送操作结束，检测设备需要等待下一次心跳周期的到来，同时等待接收被检测设备发送的心跳应答报文。

步骤103、检测设备判定被检测设备死机。

当检测设备判断出被检测设备已经停止心跳时，判定被检测设备死机。

本实施例的心跳检测方法，检测设备采用滑动窗口对心跳请求报文和心跳应答报文的收发进行管理，并通过判断滑动窗口中是否存在存储有应答标识来判断被检测设备的工作状态，如果心跳请求报文被延迟发送，则滑动窗口会相应的延迟向前滑动，也就允许心跳应答报文的延迟，提高了检测设备对心跳应答报文延时的承受能力；另外，在本实施例中，不再根据当前一个心跳应答报文来判断，而是通过滑动窗口判断多个心跳请求报文中是否存在被应答的来判断被检测设备的工作状态，提高了检测设备对心跳请求报文或心跳应答报文丢失的承受能力，因此，本实施例克服了现有技术因心跳请求报文或心跳应答报文发送延迟或丢失导致对被检测设备工作状态进行误判的问题，提高了判定被检测设备工作状态的准确度。

图2为本发明实施例二提供的心跳检测方法的流程图。本实施例基于实施例一实现，如图2所示，本实施例的方法包括：

步骤201、当心跳周期到达时，检测设备判断具有指定窗口长度的滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格；如果判断结果为是，执行步骤202；如果判断结果为否，执行步骤208

对步骤201的详细描述可参见步骤101，在此不再赘述。

具体的，在本实施例中，假设滑动窗口的窗口长度为3，且假设当前滑动窗口的三个窗格中分别存储有时间戳30、40和50；存储有时间戳30的窗格中同时存储有应答标识。则检测设备判断出滑动窗口对应的时间内有被应答过的心跳请求报文，则会判定被检测设备未死机。

步骤202、检测设备判定被检测设备未死机，同时向被检测设备发送携带时间戳的心跳请求报文，将滑动窗口向前滑动一格，并将时间戳存储到刚滑入的窗格中，并执行步骤203。

在本实施例中，检测设备向被检测设备发送携带时间戳60的心跳请求报文。滑动窗口向前滑动一格后，滑动窗口的三个窗格中分别存储有时间戳40、50和60。

步骤203、被检测设备接收心跳请求报文，根据接收到的心跳请求报文，生成第一心跳应答报文，并将第一心跳应答报文发送给检测设备。

其中，被检测设备可以解析获取心跳请求报文中的时间戳、目的地址、源地址等信息，然后根据获取的信息构造第一心跳应答报文，并在第一心跳应答报文中封装应答标识和获取的时间戳。

进一步，为了提高被检测设备向检测设备发送第一心跳应答报文的效率和实时性，本实施例提供一种被检测设备根据心跳请求报文生成第一心跳应答报文的实施方式，具体的：被检测设备直接将心跳请求报文的目的地址和源地址进行调换，并在地址调换后的报文中添加应答标识后得到第一心跳应答报文。在该实施方式中，被检测设备直接以心跳请求报文为载体生成第一心跳应答报文，实现简单、效率高，提高了被检测设备向检测设备返回第一心跳应答报文的速度；另外，在该实施方式中，被检测设备不需要再为第一心跳应答报文分配存储空间，在一定程度上还可以解决因缓冲空间不足造成第一心跳应答报文被丢失的问题。

其中，被检测设备对于接收到的所有心跳请求报文都进行相应的处理，并在生成第一心跳应答报文后发送给检测设备。在本实施例中，以被检测设备发送包括时间戳60和应答标识的第一心跳应答报文为例。

步骤204、检测设备接收第一心跳应答报文，并判断第一心跳应答报文中的时间戳是否存在当前的滑动窗口中；如果判断结果为是，执行步骤205；如果判断结果为否，执行步骤206。

在本实施例中，检测设备接收到第一心跳应答报文后，解析获取第一心跳应答报文中的时间戳60，然后判断得出该时间戳60还在当前滑动窗口中，则执行步骤205。

步骤205、检测设备将第一心跳应答报文中的应答标识存储到时间戳对应的窗格中，并转去执行步骤207。

在本实施例中，检测设备第一心跳应答报文中的应答标识存储到时间戳60对应的窗格中。此时，滑动窗口的前两个窗格中存储的内容分别为：时间戳40和时间戳50；而第三个窗格中同时存储有时间戳60与应答标识。

步骤206、检测设备将第一心跳应答报文直接丢弃，并转去执行步骤207。

其中，如果在步骤203中，被检测设备发送的是携带时间戳20和应答标识的第一心跳应答报文，则在步骤204中，检测设备的判断结果将是时间戳20不在当前滑动窗口中，则将执行步骤206直接将该第一心跳应答报文丢弃。

步骤207、等待下一个心跳周期的到来，并在下一个心跳周期到来时，转去执行步骤201。

当检测设备结束对接收到的第一心跳应答报文的处理操作后，将继续等待下一个心跳周期的到来，以便于进行下一个心跳请求报文的发送。这里的下一个心跳周期不一定是步骤201中的心跳周期的下一个，可以是已经发送几个心跳请求报文之后的下一个心跳周期。这里的下一个心跳周期与步骤201中的心跳周期的关系要视心跳周期大小、被检测设备返回第一心跳应答报文的时间关系而定。其中，在该等待过程中，如果检测设备接收到携带其他时间戳的第一心跳应答报文，则会返回执行步骤204及后续步骤。

步骤208、检测设备判定被检测设备死机，并结束操作。

具体的，当检测设备判断出被检测设备心跳已经停止，即死机后，会采取相应的处理措施，以保证网络的畅通。关于检测设备所采取的相应处理措施本实施例不做限定，具体可视检测设备和被检测设备而定。

本实施例的心跳检测方法，检测设备采用滑动窗口对心跳请求报文和心跳应答报文的收发进行管理，并通过判断滑动窗口中是否存在存储有应答标识来判断被检测设备的工作状态，提高了检测设备对心跳请求报文或心跳应答报文延时或丢失的承受能力，克服了现有技术因心跳请求报文或心跳应答报文发送延迟或丢失导致对被检测设备工作状态进行误判的问题，提高了判定被检测设备工作状态的准确度。

进一步，在上述各实施例中，为进一步提高心跳检测的效率，检测设备和被检测设备可以采用中断方式来处理心跳检测过程。本实施例将通过对整个心跳检测过程的描述，详细说明检测设备和被检测设备如何采用中断方式处理心跳检测过程。

具体的，检测设备的心跳监控进程监测心跳周期，当心跳周期到达时，向被检测设备发送心跳请求报文。具体由检测设备的心跳监控进程判断检测设备所维护的具有指定窗口长度的滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格；如果判断结果为是，心跳监控进程判定被检测设备未死机，同时向被检测设备发送携带时间戳的心跳请求报文，将滑动窗口向前滑动一个格，将时间戳存储到刚滑入的窗格中；如果判断结果为否，心跳监控进程判定被检测设备死机。

当被检测设备接收到心跳请求报文时，会产生第一中断请求；具体的，被检测设备的网络接口(为一硬件接口)在接收到报文时，会产生硬件中断，以告知CPU有报文需要处理。被检测设备的CPU根据第一中断请求调用第一中断处理程序，由第一中断处理程序根据接收到的心跳请求报文，生成第一心跳应答报文，并将第一心跳应答报文发送给检测设备。具体的，第一中断处理程序可以直接将心跳请求报文的目的地址和源地址进行调换，并在地址调换后的报文中添加应答标识以生成第一心跳应答报文。当执行完上述操作后，第一中断处理程序结束(即被退出)，并等待下一次调用。

相应的，检测设备接收到被检测设备发送的第一心跳应答报文时，产生第二中断请求；同理，检测设备的网络接口在接收到报文时也会产生硬件中断，以告知其CPU有报文需要处理。检测设备的CPU根据第二中断请求调用第二中断处理程序，由第二中断处理程序判断第一心跳应答报文中的时间戳是否存在滑动窗口中，并在判断结果为是时，将第一心跳应答报文中的应答标识存储到时间戳对应的窗格中，以及在判断结果为否时，将第一心跳应答报文直接丢弃。当执行完上述操作后，第二中断处理程序结束(即被退出)，并等待下一次调用。

由于在现有设备中，中断处理程序的优先级较高，通常会被优先调度，受CPU利用率的影响较小，因此，在上述实施方式中，检测设备和被检测设备均采用中断方式来处理心跳检测，在一定程度上降低了受CPU利用率或业务过载等的影响，通过提高心跳请求报文或心跳应答报文被处理的及时性来解决心跳请求报文或心跳应答报文丢失的问题，从而提高了判定被检测设备工作状态的准确度。

进一步，基于上述实施方式，当被检测设备在根据接收到的心跳请求报文产生第一中断请求的同时，还会将心跳请求报文提交给处理所述心跳请求报文的心跳响应进程。该心跳响应进程也会根据心跳请求报文，生成第二心跳应答报文，并将第二心跳应答报文发送给检测设备。具体的，心跳响应进程也可以直接将心跳请求报文的目的地址和源地址进行调换，并添加应答标识后生成第二心跳应答报文。

其中，如果被检测设备未遭受攻击或业务未出现过载的情况，其心跳响应进程会被正常调度，从而生成第二心跳应答报文，并能使检测设备在合适的时间内接收到第二心跳应答报文。如果被检测设备遭受攻击或业务出现过载的情况，其心跳响应进程可能无法被调度，从而无法生成第二心跳应答报文，或者由于被调度的过晚，最终使检测设备无法在合适的时间内接收到第二心跳应答报文。

基于上述，本实施例的检测设备可以根据接收第二心跳应答报文的情况，来判断被检测设备的CPU的繁忙程度。CPU的繁忙程度可能是由于正常业务所致，也可能是由于遭受攻击所致等。

具体的，检测设备判断是否接收到第二心跳应答报文；例如：检测设备可以根据时间戳判断当前滑动窗口中该时间戳对应的窗格中是否存在同时存储有两个应答标识；如果是，说明接收到了第二心跳应答报文；如果否，说明未接收到第二心跳应答报文。其中，如果接收到第二心跳应答报文，说明被检测设备的CPU还可以调度心跳响应进程，因此，判定被检测设备的CPU处于非满负荷状态；如果未接收到第二心跳应答报文，说明被检测设备的CPU已经无法调度心跳响应进程，因此，判定被检测设备的CPU处于满负荷状态。

更进一步，检测设备在判断出被检测设备的CPU处于非满负荷状态时，还可以进一步根据接收到第二心跳应答报文和接收到第一心跳应答报文的时间差来判断被检测设备的CPU处于非满负荷状态的程度。

具体的，由于第一心跳应答报文和第二心跳应答报文中均包括发送心跳请求报文时的时间戳，因此，检测设备可以根据该时间戳和分别接收到第一心跳应答报文和第二心跳应答报文的时间，计算出由被检测设备的中断处理程序和心跳响应进程分别处理心跳请求所花费的时间，并获取两个时间的时间差；其中，时间差越小说明被检测设备的CPU负担越小。在本实施方式中，检测设备将非满负荷状态进一步划分为两个级别：轻负荷状态和重负荷状态，但并不限于此。

之后，检测设备判断该时间差是否小于预设时间差门限；如果判断结果为是，判定被检测设备的CPU处于非满负荷状态中的轻负荷状态；如果判断结果为否，判定被检测设备的CPU处于非满负荷状态中的重负荷状态。

在上述各实施方式的基础上，检测设备还可以根据判定出的被检测设备的CPU所处的状态，向管理员发出不同等级的风险报警，也可以及时进行故障干预，以避免被检测设备崩溃。

再进一步，在上述各实施例中，检测设备和被检测设备之间可以采用专用网络线路连接。其中，专用网络线路可以是直连网线或者专用交换机等。检测设备和被检测设备之间采用专用网络线路传递心跳请求报文或心跳应答报文，可以降低心跳请求报文或心跳应答报文收到攻击的几率，也不会出现网络拥塞，降低丢包率，进而提高了判断被检测设备工作状态的准确度。

图3为本发明实施例三提供的网络设备的结构示意图。如图3所示，本实施例的网络设备包括：第一判断模块31和判定处理模块32。

第一判断模块31，用于在向被检测设备发送心跳请求报文时，判断具有指定窗口长度的滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格，所述应答标识是从被检测设备返回的第一心跳应答报文中获取并存储到相应的窗格中的。判定处理模块32，与第一判断模块31连接，用于在第一判断模块31的判断结果为是时，判定被检测设备未死机，同时向被检测设备发送携带有时间戳的心跳请求报文，将滑动窗口向前滑动一格，并将时间戳存储到刚滑入的窗格中；以及用于在第一判断模块31的判断结果为否时，判定被检测设备死机。

本实施例的网络设备可作为心跳检测过程中的检测设备，其上述各功能模块可用于执行上述图1所示心跳检测方法的流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

本实施例的网络设备采用滑动窗口对心跳请求报文和心跳应答报文的收发进行管理，并通过判断滑动窗口中是否存在存储有应答标识来判断被检测设备的工作状态，如果心跳请求报文被延迟发送，则滑动窗口会相应的延迟向前滑动，也就允许心跳应答报文的延迟，对心跳应答报文的延时具有将强的承受能力；另外，本实施例的网络设备不再根据当前一个心跳应答报文来判断，而是通过滑动窗口判断多个心跳请求报文中是否存在被应答的来判断被检测设备的工作状态，对心跳请求报文或心跳应答报文的丢失具有较高的承受能力，因此，本实施例的网络设备通过执行图1所示的心跳检测方法的流程，克服了现有技术因心跳请求报文或心跳应答报文发送延迟或丢失导致误判被检测设备工作状态的问题，提高了判定被检测设备工作状态的准确度。

图4为本发明实施例四提供的网络设备的结构示意图。本实施例基于图3所示实施例实现，如图4所示，本实施例的网络设备还包括：第一接收模块41、第二判断模块42和报文处理模块43。

当本实施例的网络设备作为检测设备向被检测设备发送心跳请求报文之后，被检测设备会根据接收到的心跳请求报文生成并返回第一心跳应答报文。具体的，第一接收模块41，用于接收被检测设备返回的第一心跳应答报文，所述第一心跳应答报文包括应答标识和心跳请求报文中的时间戳。第二判断模块42，与第一接收模块41连接，用于判断第一心跳应答报文中的时间戳是否存在滑动窗口中。报文处理模块43，与第二判断模块42连接，用于在第二判断模块42的判断结果为是时，将第一心跳应答报文中的应答标识存储到时间戳对应的窗格中；以及在第二判断模块42的判断结果为否时，将第一心跳应答报文直接丢弃。

上述各功能模块用于在向被检测设备发送心跳请求报文之后，接收并处理心跳应答报文，其具体工作原理可参见上述方法实施例中的相应描述，在此不再赘述。

进一步，对于被检测设备而言，为提高向检测设备返回心跳应答报文的速度，被检测设备采用中断方式来处理心跳检测过程。例如：被检测设备在接收到心跳请求报文时，产生中断请求(即第一中断请求)，并由其CPU根据第一中断请求调用第一中断处理模块来生成并返回第一心跳应答报文。

基于上述，本实施例的第一接收模块41在接收到第一心跳应答报文时，也产生中断请求(即第二中断请求)，以使检测设备也采用中断方式处理心跳检测过程。其中，第一心跳应答报文是由被检测设备在接收到心跳请求报文时产生第一中断请求，并由被检测设备的CPU根据第一中断请求调用第一中断处理模块生成并发送的。本实施例的网络设备还包括：第一中央处理器44，即网络设备的CPU。第一中央处理器44具体用于接收第二中断请求，并根据第二中断请求调用第二中断处理模块，由第二中断处理模块执行相应操作。其中，第二中断处理模块包括：第二判断模块42和报文处理模块43。

其中，第二判断模块42和报文处理模块43或者第二中断处理模块具体可由一中断处理程序来实现。则第一中央处理器44调用第二判断模块42和报文处理模块43执行相应操作的流程不再赘述，详见上述方法实施例中的描述。

本实施例网络设备作为检测设备和被检测设备均采用中断方式来处理心跳检测过程，提高了心跳检测的效率。

图5为本发明实施例五提供的网络设备的结构示意图。本实施例基于图4所示实施例实现，如图5所示，本实施例的网络设备还包括：第二接收模块51和第三判断模块52。

其中，当被检测设备同时以中断处理方式和心跳响应进程处理方式对心跳请求报文进行心跳检测处理时，将向检测设备(即本实施例的网络设备)返回第一心跳应答报文和第二心跳应答报文。则本实施例的网络设备可以根据接收第二心跳应答报文的情况来判断被检测设备的CPU的繁忙程度。该过程具体由第二接收模块51和第三判断模块52实现。

其中，第二接收模块51，用于接收被检测设备返回的第二心跳应答报文；所述第二心跳应答报文是由被检测设备的CPU调用心跳响应进程模块生成并发送的。第三判断模块52，与第二接收模块51连接，用于根据第二接收模块51接收第二心跳应答报文的情况，判断被检测设备的CPU的繁忙程度。

具体的，第三判断模块52判断第二接收模块51是否接收到第二心跳应答报文；如果判断结果为否，第三判断模块52判定被检测设备的CPU处于满负荷状态；如果判断结果为是，第三判断模块52判定被检测设备的CPU处于非满负荷状态。

进一步，本实施例的网络设备还包括：第四判断模块53。第四判断模块53，与第三判断模块52连接，用于在第三判断模块52判定被检测设备的CPU处于非满负荷状态时，判断接收到第二心跳应答报文和接收到第一心跳应答报文的时间差是否小于预设时间差门限；如果判断结果为是，第四判断判定被检测设备的CPU处于非满负荷状态中的轻负荷状态；如果判断结果为否，第四判断模块53判定被检测设备的CPU处于非满负荷状态中的重负荷状态。

本实施例网络设备的上述各功能模块可用于执行上述方法实施例的相应流程，其工作原理不再赘述。

本实施例的网络设备作为检测设备，可以通过上述功能模块判定出的被检测设备的CPU所处的状态，并根据判定结果向管理员发出不同等级的风险报警，也可以及时进行故障干预，以避免被检测设备崩溃。

图6为本发明实施例六提供的网络设备的结构示意图。本实施例的网络设备可作为心跳检测过程中的被检测设备，并与图3或图4或图5所示的网络设备相配合完成心跳检测。如图6所示，本实施例的网络设备包括：第三接收模块61和生成发送模块62。

具体的，第三接收模块61，用于接收检测设备发送的携带时间戳的心跳请求报文，该心跳请求报文是由检测设备通过判断其所维护的具有指定窗口长度的滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格，并在判断结果为是时发送的；生成发送模块62，与第三接收模块61连接，用于根据第三接收模块61接收到的心跳请求报文，生成第一心跳应答报文，并将第一心跳应答报文发送给检测设备；所述第一心跳应答报文包括应答标识和心跳请求报文中的时间戳。检测设备接收到第一心跳应答报文后的操作详见图3-图5所示实施例中的描述。

生成发送模块62具体用于将心跳请求报文的源地址和目的地进行调换，并添加应答标识后生成第一心跳应答报文，然后将第一心跳应答报文发送给检测设备。生成发送模块62直接以心跳请求报文为载体生成第一心跳应答报文，提高了发送第一心跳应答报文的速度，降低了第一心跳应答报文的时延，并且在一定程度上解决了因缓存空间不足导致第一心跳应答报文丢失的问题。

上述各功能模块可用于执行上述方法实施例中被检测设备的相应操作流程，其工作原理不再赘述，本实施例的网络设备作为被检测设备，与图3-图5所示作为检测设备的网络设备相配合，向检测设备发送携带时间戳和应答标识的心跳应答报文，使得检测设备能够实现以滑动窗口的方式来管理心跳请求报文和心跳应答报文的收发，进而使得检测设备降低了误判被检测设备的工作状态的概率。

进一步，作为被检测设备的网络设备可以以中断处理方式来处理心跳检测过程。具体的，第三接收模块61在接收到检测设备发送的心跳请求报文时，产生第一中断请求。本实施例的网络设备包括第二中央处理器63(即被检测设备的CPU)，第二中央处理器63用于接收第一中断请求，并根据第一中断请求调用第一中断处理模块；其中，第一中断处理模块包括生成发送模块62。

在本实施例中，第一中断处理模块或生成发送模块62具体可由一中断处理程序实现。

更进一步，本实施例的第三接收模块61还用于在产生第一中断请求的同时，将心跳请求报文提交给网络设备的心跳响应进程模块；而第二中央处理器63还用于调用心跳响应进程模块，心跳响应进程模块具体根据心跳请求报文生成第二心跳应答报文并将第二心跳应答报文发送给检测设备。更为具体的，心跳响应进程模块直接将心跳请求报文的源地址和目的地进行调换，并添加应答标识后生成第二心跳应答报文。该实施方式，一方面可以提高发送第一心跳应答报文的速度，降低第一心跳应答报文的时延；另一方面在一定程度上还可以解决因缓存空间不足导致第二心跳应答报文丢失的问题。

其中，心跳响应进程模块具体可由软件程序(例如心跳响应进程)来实现。第二中央处理器63具体根据其忙碌情况以及心跳响应进程的优先级等对心跳响应进程进行调用，而第二中央处理器63调用心跳响应进程的详细过程与现有技术相同，在此不再赘述。

本实施例的网络设备作为被检测设备采用中断方式来处理心跳检测过程，提高了向检测设备发送心跳应答报文的速度，为提高整个心跳检测过程的效率做出了贡献。

综上所述，本实施例的网络设备作为被检测设备，与检测设备相配合，在完成心跳检测的同时，使得检测设备可以采用滑动窗口对心跳请求报文和心跳应答报文的收发进行管理，提高了检测设备对报文的延时或丢失等的承受能力，进而使得检测设备在进行心跳检测时克服了现有技术因心跳请求报文或心跳应答报文发送延迟或丢失导致误判被检测设备工作状态的问题，提高了检测设备判定被检测设备工作状态的准确度。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种心跳检测方法，其特征在于，包括：

当检测设备向被检测设备发送心跳请求报文时，在具有指定窗口长度的滑动窗口的每个窗格都存储有时间戳的条件下，判断所述滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格，所述应答标识是从所述被检测设备返回的第一心跳应答报文中获取并存储到相应的窗格中的；其中，所述滑动窗口是一个环形缓存区，所述滑动窗口中的一个缓存区为一个窗格；

若判断结果为是，所述检测设备判定所述被检测设备未死机，同时向所述被检测设备发送携带有时间戳的所述心跳请求报文，将所述滑动窗口向前滑动一个格，并将所述时间戳存储到刚滑入的窗格中；

若判断结果为否，所述检测设备判定所述被检测设备死机。

2.根据权利要求1所述的心跳检测方法，其特征在于，还包括：

所述被检测设备根据接收到的所述心跳请求报文，生成所述第一心跳应答报文，并将所述第一心跳应答报文发送给所述检测设备，所述第一心跳应答报文包括所述应答标识和所述心跳请求报文中的时间戳；

所述检测设备判断所述第一心跳应答报文中的时间戳是否存在于所述滑动窗口中；

若判断结果为是，将所述第一心跳应答报文中的所述应答标识存储到所述时间戳对应的窗格中；

若判断结果为否，将所述第一心跳应答报文直接丢弃。

3.根据权利要求2所述的心跳检测方法，其特征在于，所述被检测设备根据接收到的所述心跳请求报文，生成所述第一心跳应答报文包括：

所述被检测设备将所述心跳请求报文的源地址和目的地进行调换，并添加所述应答标识后生成所述第一心跳应答报文。

4.根据权利要求2或3所述的心跳检测方法，其特征在于，所述被检测设备接收到所述心跳请求报文时，产生第一中断请求；

所述被检测设备的中央处理器CPU根据所述第一中断请求调用第一中断处理程序，由所述第一中断处理程序执行根据接收到的所述心跳请求报文，生成所述第一心跳应答报文，并将所述第一心跳应答报文发送给所述检测设备的操作；

所述检测设备接收到所述第一心跳应答报文时，产生第二中断请求；

所述检测设备的CPU根据所述第二中断请求调用第二中断处理程序，由所述第二中断处理程序执行判断所述第一心跳应答报文中的时间戳是否存在于所述滑动窗口中，以及在判断结果为是时，将所述第一心跳应答报文中的所述应答标识存储到所述时间戳对应的窗格中；以及在判断结果为否时，将所述第一心跳请求报文直接丢弃的操作。

5.根据权利要求4所述的心跳检测方法，其特征在于，所述被检测设备在根据接收到的所述心跳请求报文产生所述第一中断请求的同时，将所述心跳请求报文提交给处理所述心跳请求报文的心跳响应进程，所述心跳响应进程根据所述心跳请求报文，生成第二心跳应答报文，并将所述第二心跳应答报文发送给所述检测设备；

所述检测设备根据接收所述第二心跳应答报文的情况，判断所述被检测设备的CPU的繁忙程度。

6.根据权利要求5所述的心跳检测方法，其特征在于，所述检测设备根据接收所述第二心跳应答报文的情况，判断所述被检测设备的CPU的繁忙程度包括：

所述检测设备判断是否接收到所述第二心跳应答报文；

如果判断结果为否，所述检测设备判定所述被检测设备的CPU处于满负荷状态；

如果判断结果为是，所述检测设备判定所述被检测设备的CPU处于非满负荷状态。

7.根据权利要求6所述的心跳检测方法，其特征在于，还包括：

当所述检测设备接收到所述第二心跳应答报文时，判断接收到所述第二心跳应答报文和接收到所述第一心跳应答报文的时间差是否小于预设时间差门限；

若判断结果为是，所述检测设备判定所述被检测设备的CPU处于所述非满负荷状态中的轻负荷状态；

如判断结果为否，所述检测设备判定所述被检测设备的CPU处于所述非满负荷状态中的重负荷状态。

8.根据权利要求1-3任一项所述的心跳检测方法，其特征在于，所述检测设备与所述被检测设备通过专用网络线路连接。

9.一种网络设备，其特征在于，包括：

第一判断模块，用于在向被检测设备发送心跳请求报文时，在具有指定窗口长度的滑动窗口的每个窗格都存储有时间戳的条件下，判断所述滑动窗口中是否存在存储有应答标识的窗格，所述应答标识是从所述被检测设备返回的第一心跳应答报文中获取并存储到相应的窗格中的；其中，所述滑动窗口是一个环形缓存区，所述滑动窗口中的一个缓存区为一个窗格；

判定处理模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为是时，判定所述被检测设备未死机，同时向所述被检测设备发送携带有时间戳的所述心跳请求报文，将所述滑动窗口向前滑动一格，并将所述时间戳存储到刚滑入的窗格中；以及用于在所述第一判断模块的判断结果为否时，判定所述被检测设备死机。

10.根据权利要求9所述的网络设备，其特征在于，还包括：

第一接收模块，用于接收所述被检测设备根据所述心跳请求报文生成并返回的所述第一心跳应答报文，所述第一心跳应答报文包括所述应答标识和所述心跳请求报文中的时间戳；

第二判断模块，用于判断所述第一心跳应答报文中的时间戳是否存在于所述滑动窗口中；

报文处理模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为是时，将所述第一心跳应答报文中的所述应答标识存储到所述时间戳对应的窗格中；以及用于在所述第二判断模块的判断结果为否时，将所述第一心跳应答报文直接丢弃。

11.根据权利要求10所述的网络设备，其特征在于，所述第一接收模块还用于在接收到所述第一心跳应答报文时产生第二中断请求；所述第一心跳应答报文是由所述被检测设备在接收到所述心跳请求报文时产生第一中断请求，并由所述被检测设备的中央处理器CPU根据所述第一中断请求调用第一中断处理模块生成并发送的；

所述网络设备包括：第一中央处理器；所述第一中央处理器用于接收所述第二中断请求，并根据所述第二中断请求调用第二中断处理模块；所述第二中断处理模块包括所述第二判断模块和所述报文处理模块。

12.根据权利要求11所述的网络设备，其特征在于，还包括：

第二接收模块，用于接收所述被检测设备返回的第二心跳应答报文；所述第二心跳应答报文是由所述被检测设备的CPU调用心跳响应进程模块生成并发送的；

第三判断模块，用于根据所述第二接收模块接收所述第二心跳应答报文的情况，判断所述被检测设备的CPU的繁忙程度。

13.根据权利要求12所述的网络设备，其特征在于，所述第三判断模块具体用于判断所述第二接收模块是否接收到所述第二心跳应答报文；并在判断结果为否时，判定所述被检测设备的CPU处于满负荷状态；以及在判断结果为是时，判定所述被检测设备的CPU处于非满负荷状态。

14.根据权利要求13所述的网络设备，其特征在于，还包括：

第四判断模块，用于在所述第三判断模块判定所述被检测设备的CPU处于非满负荷状态时，判断接收到所述第二心跳应答报文和接收到所述第一心跳应答报文的时间差是否小于预设时间差门限；并在判断结果为是时，判定所述被检测设备的CPU处于所述非满负荷状态中的轻负荷状态；以及在判断结果为否时，判定所述被检测设备的CPU处于所述非满负荷状态中的重负荷状态。

15.一种网络设备，其特征在于，包括：

第三接收模块，用于接收检测设备发送的携带有时间戳的心跳请求报文，所述心跳请求报文是由所述检测设备在具有指定窗口长度的滑动窗口的每个窗格都存储有时间戳的条件下，判断出所述滑动窗口中存在存储有应答标识的窗格时发送的；其中，所述滑动窗口是一个环形缓存区，所述滑动窗口中的一个缓存区为一个窗格；

生成发送模块，用于根据所述心跳请求报文，生成第一心跳应答报文，并将所述第一心跳应答报文发送给所述检测设备；所述第一心跳应答报文包括所述应答标识和所述心跳请求报文中的时间戳。

16.根据权利要求15所述的网络设备，其特征在于，所述生成发送模块具体用于将所述心跳请求报文的源地址和目的地进行调换，并添加所述应答标识后生成所述第一心跳应答报文。

17.根据权利要求15或16所述的网络设备，其特征在于，所述第三接收模块还用于在接收到所述心跳请求报文时，产生第一中断请求；

所述网络设备包括：第二中央处理器；所述第二中央处理器用于根据所述第一中断请求调用第一中断处理模块；所述第一中断处理模块包括所述生成发送模块。

18.根据权利要求17所述的网络设备，其特征在于，所述第三接收模块还用于将所述心跳请求报文提交给心跳响应进程模块；

所述第二中央处理器还用于调用所述心跳响应进程模块，以使所述心跳响应进程模块根据所述心跳请求报文生成第二心跳应答报文并将所述心跳应答报文发送给所述检测设备。

19.根据权利要求18所述的网络设备，其特征在于，所述心跳响应进程模块具体用于将所述心跳请求报文的源地址和目的地进行调换，并添加所述应答标识后生成所述第二心跳应答报文。

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