TCP长连接的相关问题

一、TCP长连接

正常情况下，一条TCP连接建立后，只要双不提出关闭请求并且不出现异常情况，这条连接是一直存在的，操作系统不会自动去关闭它，甚至经过物理网络拓扑的改变之后仍然可以使用。所以一条连接保持几天、几个月、几年或者更长时间都有可能，只要不出现异常情况或由用户（应用层）主动关闭。

在编程中，往往需要建立一条TCP连接，并且长时间处于连接状态。所谓的TCP长连接并没有确切的时间限制，而是说这条连接需要的时间比较长。

二、TCP连接的正常中断

TCP连接在事务处理完毕之后，由一方提出关闭连接请求，双方通过四次握手（建立连接是三次握手，当然可以通过优化TCP/IP协议栈来减少握手的次数来提高性能，但这样会形成不规范或者不优雅的通信）来正常关闭连接

三、TCP连接的异常中断

导致TCP连接异常中断的因素有：物理连接被中断、操作系统down机、程序崩溃等等。

四、如何检测TCP连接已经中断

对于实时性要求较高的网络通信程序，往往需要更加及时的获取已经中断的连接，从而进行及时的处理。但如果对方的连接异常中断，往往是不能及时的得到对方连接已经中断的信息，操作系统检测连接是否中断的时间间隔默认是比较长的，即便它能够检测到，但却不符合我们的实时性需求，所以需要我们进行手工去不断探测。

探测的方式有两种：

1、改变socket的keepalive选项，以使socket检测连接是否中断的时间间隔更小，以满足我们的及时性需求。有关的几个选项使用和解析如下：

A、我们在检测对端以一种非优雅的方式断开连接的时候，可以设置SO_KEEPALIVE属性使得我们在2小时以后发现对方的TCP连接是否依然存在。用法如下：

keepAlive = 1；

setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (void*)&keepAlive, sizeof(keepAlive));

B、如果我们不想使用这么长的等待时间，可以修改内核关于网络方面的配置参数，也可设置SOCKET的TCP层（SOL_TCP）选项TCP_KEEPIDLE、TCP_KEEPINTVL和TCP_KEEPCNT。

TCP_KEEPIDLE：开始首次KeepAlive探测前的TCP空闭时间

The tcp_keepidle parameter specifies the interval of inactivity that causes TCP to generate a KEEPALIVE transmission for an application that requests them. tcp_keepidle defaults to 14400 (two hours).

TCP_KEEPINTVL：两次KeepAlive探测间的时间间隔

The tcp_keepintvl parameter specifies the interval between the nine retries that are attempted if a KEEPALIVE transmission is not acknowledged. tcp_keepintvl defaults to 150 (75 seconds).

TCP_KEEPCNT：断开前的KeepAlive探测次数

The TCP_KEEPCNT option specifies the maximum number of keepalive probes to be sent. The value of TCP_KEEPCNT is an integer value between 1 and n, where n is the value of the systemwide tcp_keepcnt parameter. 

如果心搏函数要维护客户端的存活，即服务器必须每隔一段时间必须向客户段发送一定的数据，那么使用SO_KEEPALIVE是有很大的不足的。因为SO_KEEPALIVE选项指"此套接口的任一方向都没有数据交换"。在Linux 2.6系列上，上面话的理解是只要打开SO_KEEPALIVE选项的套接口端检测到数据发送或者数据接受就认为是数据交换。因此在这种情况下使用 SO_KEEPALIVE选项 检测对方是否非正常连接是完全没有作用的，在每隔一段时间发包的情况， keep-alive的包是不可能被发送的。上层程序在非正常断开的情况下是可以正常发送包到缓冲区的。非正常端开的情况是指服务器没有收到"FIN" 或者"RST"包。

2、在应用层使用heartbeat来主动检测。

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