Heartbeat 項目是 Linux-HA 工程的一個組成部分，它實現了一個高可用集群系統。心跳服務和集群通信是高可用集群的兩個關鍵組件，在 Heartbeat 項目里，由 heartbeat 模塊實現了這兩個功能。

       heartbeat

高可用集群是指一組通過硬件和軟件連接起來的獨立計算機，它們在用戶面前表現為一個單一系統，在這樣的一組計算機系統內部的一個或者多個節點停止工作，服務會從故障節點切換到正常工作的節點上運行，不會引起服務中斷。從這個定義可以看出，集群必須檢測節點和服務何時失效，何時恢復為可用。這個任務通常由一組被稱為“心跳”的代碼完成。在Linux-HA里這個功能由一個叫做heartbeat的程序完成。

Heartbeat通過插件技術實現了集群間的串口、多播、廣播和組播通信，在配置的時候可以根據通信媒介選擇采用的通信協議，heartbeat啟動的時候檢查這些媒介是否存在，如果存在則加載相應的通信模塊。這樣開發人員可以很方便地添加新的通信模塊，比如添加紅外線通信模塊。

對于高可用集群系統，如果集群間的通信不可靠，那么很明顯集群本身也不可靠。Heartbeat采用UDP協議和串口進行通信，它們本身是不可靠的，可靠性必須由上層應用來提供。那么怎樣保證消息傳遞的可靠性呢？

Heartbeat通過冗余通信通道和消息重傳機制來保證通信的可靠性。Heartbeat檢測主通信鏈路工作狀態的同時也檢測備用通信鏈路狀態，并把這一狀態報告給系統管理員，這樣可以大大減少因為多重失效引起的集群故障不能恢復。例如，某個工作人員不小心撥下了一個備份通信鏈路，一兩個月以后主通信鏈路也失效了，系統就不能再進行通信了。通過報告備份通信鏈路的工作狀態和主通信鏈路的狀態，可心完全避免這種情況。因為這樣在主通信鏈路失效以前，就可以檢測到備份工作鏈路失效，從而在主通信鏈路失效前修復備份通信鏈路。

Heartbeat通過實現不同的通信子系統，從而避免了某一通信子系統失效而引起的通信失效。最典型的就是采用以太網和串口相結合的通信方式。這被認為是當前的最好實踐，有幾個理由可以使我們選擇采用串口通信：

（1）IP通信子系統的失效不太可能影響到串口子系統。
（2）串口不需要復雜的外部設備和電源。
（3）串口設備簡單，在實踐中非常可靠。
（4）串口可以非常容易地專用于集群通信。
（5）串口的直連線因為偶然性掉線事件很少。

不管是采用串口還是以太網IP協議進行通信，heartbeat都實現了一套消息重傳協議，保證消息包的可靠傳遞。實現消息包重傳有兩種協議，一種是發送者發起，另一種是接收者發起。

對于發送者發起協議，一般情況下接收者會發送一個消息包的確認。發送者維護一個計時器，并在計時器到時的時候重傳那些還沒有收到確認的消息包。這種方法容易引起發送者溢出，因為每一臺機器的每一個消息包都需要確認，使得要發送的消息包成倍增長。這種現像被稱為發送者（或者ACK）內爆（implosion）。

對于接收者發起協議，采用這種協議通信雙方的接收者通過序列號負責進行錯誤檢測。當檢測到消息包丟失時，接收者請求發送者重傳消息包。采用這種方 法，如果消息包沒有被送達任何一個接收者，那么發送者容易因NACK溢出，因為每個接收者都會向發送者發送一個重傳請求，這會引起發送者的負載過高。這種 現像被稱為NACK內爆（implosion）。

Heartbeat實現的是接收者發起協議的一個變種，它采用計時器來限制過多的重傳，在計時器時間內限制接收者請求重傳消息包的次數，這樣發送者重傳消息包的次數也被相應的限制了，從而嚴格的限制了NACK內爆。