TCP连接探测中的Keepalive和心跳包

1、TCP保活的必要性

1）我们知道TCP是无感知的虚拟链接，中间断开两端并不会感知到。(注:关于虚拟连接就是说我并不实际感知你的存在,只是因为我存储了你对应的一个结构和状态就认为你实际存在)

2）很多防火墙等会对空闲的socket自动关闭；连接的双方在链接空闲状态时，任意一方意外崩溃、宕机、网线断开、路由器故障等事情都是有可能发生的。

3）对于非正常的断开服务器自身并不能检测到，除非继续在此连接上发送数据导致错误返回，我们才能判断连接出现故障。显然这不是我们真正需要的。

4）我们希望服务端和客户端都能及时有效地检测到连接失败，然后自动的进行一个清理工作并把错误报告给用户。

2、保活的两种方式

1）应用层面的心跳机制

很好理解应用层实现探测。例如自定义心跳消息头客户端主动发送，服务端可回也可不回。这里不细讲。

2）TCP协议自带的保活功能

TCP默认不开启Keepalive功能,因为开启后需要消耗额外的带宽和流量，尽管微不足道。另外Keepalive设置不合理时可能会因为短暂的网络波动而错误的断开健康的TCP链接。

3、类Unix平台设置keep-alive:

前面说了keepalive默认是关闭的，毕竟会产生流量方面的开销，虽然说很小。一次需要用户手动开启，有两种方式

1）代码层面针对单个socket进行单独的设置(没错用到的就是setsockopt)。代码如下，都是这么写的。

int keepAlive = 1;   // 开启keepalive属性. 缺省值: 0(关闭)  
int keepIdle = 60;   // 如果在60秒内没有任何数据交互,则进行探测. 缺省值:7200(s)  
int keepInterval = 5;   // 探测时发探测包的时间间隔为5秒. 缺省值:75(s)  
int keepCount = 2;   // 探测重试的次数. 全部超时则认定连接失效..缺省值:9(次)  
setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (void*)&keepAlive, sizeof(keepAlive));  
setsockopt(s, SOL_TCP, TCP_KEEPIDLE, (void*)&keepIdle, sizeof(keepIdle));  
setsockopt(s, SOL_TCP, TCP_KEEPINTVL, (void*)&keepInterval, sizeof(keepInterval));  
setsockopt(s, SOL_TCP, TCP_KEEPCNT, (void*)&keepCount, sizeof(keepCount));  

注：使用时需要#include <netinet/tcp.h>, 否则SOL_TCP和TCP_KEEPIDLE等3个宏找不到. 

2）修改配置文件，对整个系统所有的socket生效。

cat命令查看到系统中这几个默认的值.

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time  
7200  
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl  
75  
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes  
9

修改它们:
echo 60 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time  
echo 5 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl  
echo 3 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes