心跳机制通过被监控进程周期性更新状态标识，监控进程检测是否超时来判断异常；2. 基于文件的心跳实现简单但频繁写磁盘影响性能；3. 共享内存方式减少系统调用开销，适合高频心跳场景；4. 信号机制可辅助验证进程响应能力；5. 结合systemd的WatchdogSec与sd_notify可实现系统级集成管理。核心是主动暴露状态并轻量轮询，需注意文件清理与多实例冲突等细节。
监控进程运行心跳是保障系统稳定性的重要手段，尤其在长时间运行的服务中，及时发现进程卡死或无响应状态能有效避免服务中断。Linux 下可通过多种机制实现进程心跳监控，结合信号处理、定时检测与状态上报，可构建一套轻量且可靠的监控体系。
1. 心跳机制基本原理
进程心跳本质是“自我声明存活”的机制。被监控进程需周期性地更新某个状态标识（如时间戳、计数器），监控进程定期检查该标识是否在合理时间内被更新。若超时未更新，则判定目标进程异常。
关键点包括：
- 心跳源：被监控进程主动写入心跳信号，可通过文件、共享内存、socket 或信号等方式实现。
- 监控端：独立进程或线程，负责读取心跳状态并判断是否超时。
- 超时策略：设定合理的检测周期和超时阈值，避免误判。
2. 基于文件的心跳实现
最简单的方式是使用临时文件记录心跳时间戳。
被监控进程每隔固定时间（如 5 秒）写入当前时间：
// 示例：C/C++ 中写心跳文件FILE *fp = fopen("/tmp/heartbeat.pid", "w");
if (fp) {
fprintf(fp, "%ld\n", time(NULL));
fclose(fp);
}
监控进程读取该文件中的时间戳，与当前时间对比：
if (time(NULL) - last_time > 10) {
// 超过10秒未更新，触发告警或重启
}
优点是实现简单，缺点是频繁写磁盘可能影响性能，适用于低频心跳场景。
3. 使用共享内存提升效率
对于高频心跳或性能敏感的场景，推荐使用 POSIX 共享内存（shm_open + mmap）。
监控双方映射同一块内存区域，被监控进程更新其中的时间字段，监控进程直接读取，避免系统调用开销。
步骤如下：
- 创建共享内存对象并映射到进程地址空间。
- 定义结构体包含心跳字段：struct { pid_t pid; time_t timestamp; int status; };
- 被监控进程定时更新 timestamp。
- 监控进程轮询读取 timestamp 判断是否超时。
这种方式响应快、资源消耗低，适合多进程协作系统。
4. 信号机制辅助异常检测
可结合 SIGALRM 或自定义信号实现反向心跳验证。例如监控进程定时向被监控进程发送 SIGUSR1，后者必须在规定时间内回复确认信号。若未响应，则标记为失联。
也可利用父-子进程关系，通过 waitpid 捕获异常退出，配合心跳文件增强健壮性。
5. 系统工具集成建议
实际部署中可结合 systemd 的 WatchdogSec 功能，配合 sd_notify() 上报心跳，由系统级守护进程统一管理。
配置示例：
[Service]Type=notify
WatchdogSec=10s
ExecStart=...
应用需在 10 秒内调用 sd_notify(0, "WATCHDOG=1") 延续生命周期。
基本上就这些。核心在于让进程主动暴露运行状态，监控方保持轻量轮询。根据场景选择文件、共享内存或系统集成方案，即可实现稳定可靠的心跳监控机制。不复杂但容易忽略细节，比如清理残留心跳文件、处理多实例冲突等，开发时需一并考虑。
