<转>LINUX C网络编程中的心跳机制

在TCP网络通信中，经常会出现客户端和服务器之间的非正常断开，需要实时检测查询链接状态。常用的解决方法就是在程序中加入心跳机制。

从网络上找到，主要有以下方法实现TCP异常断开的检测：

SO_KEEPALIVE,SIO_KEEPALIVE_VALS 和Heart-Beat线程。 (1)SO_KEEPALIVE 机制 这是socket库提供的功能，设置接口是setsockopt API： BOOL bSet=TRUE; setsockopt(hSocket,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(const char*)&bSet,sizeof(BOOL));

根据MSDN的文档，如果为socket设置了KEEPALIVE选项，TCP/IP栈在检测到对方掉线后，任何在该socket上进行的调用(发送/接受调用)就会立刻返回，错误号是WSAENETRESET ；同时，此后的任何在该socket句柄的调用会立刻失败，并返回WSAENOTCONN错误。

该机制的缺点：

一、SO_KEEPALIVE无法控制，它会每时每刻都发；

二、SO_KEEPALIVE设置空闲2小时才发送一个“保持存活探测分节”，不能保证实时检测。对于判断网络断开时间太长，对于需要及时响应的程序不太适应。 当然也可以修改时间间隔参数，但是会影响到所有打开此选项的套接口！关联了完成端口的socket可能会忽略掉该套接字选项。 (2)SIO_KEEPALIVE_VALS 机制设置接口是WSAIoctl API: DWORD dwError = 0L ; tcp_keepalive sKA_Settings = {0}, sReturned = {0} ; sKA_Settings.onoff = 1 ; sKA_Settings.keepalivetime = 5500 ; // Keep Alive in 5.5 sec. sKA_Settings.keepaliveinterval = 3000 ; // Resend if No-Reply if (WSAIoctl(skNewConnection, SIO_KEEPALIVE_VALS, &sKA_Settings, sizeof(sKA_Settings), &sReturned, sizeof(sReturned), &dwBytes, NULL, NULL) != 0) { dwError = WSAGetLastError() ; } 实现时需要添加tcp_keepalive and SIO_KEEPALIVE_VALS的定义文件MSTCPiP.h 该选项不同于SO_KEEPALIVE 机制的就是它是针对单个连接的，对系统其他的套接 口并不影响。 针对完成端口的socket,设置了SIO_KEEPALIVE_VALS后，激活包由TCP STACK来负责。 当网络连接断开后，TCP STACK并不主动告诉上层的应用程序，但是当下一次RECV或者SEND操作 进行后，马上就会返回错误告诉上层这个连接已经断开了.如果检测到断开的时候，在这个连接 上有正在PENDING的IO操作，则马上会失败返回.该机制的缺点：

不通用。MS的API只能用于Windows。(3)Heart-Beat线程这个是最常用的简单方法。在接收和发送数据时个人设计一个守护进程，定时发送Heart-Beat包，客户端/服务器收到该小包后，立刻返回相应的包即可检测对方是否实时在线。

该方法的好处是通用，但缺点就是会改变现有的通讯协议！大家一般都是使用业务层心跳来处理，主要是灵活可控。

UNIX网络编程不推荐使用SO_KEEPALIVE来做心跳检测，还是在业务层以心跳包做检测比较好，也方便控制，楼上给的代码是UNIX下的，WIN下不适用。Windows下此处的”非正常断开”指TCP连接不是以优雅的方式断开,如网线故障等物理链路的原因,还有突然主机断电等原因。 有两种方法可以检测:1.TCP连接双方定时发握手消息 2.利用TCP协议栈中的KeepAlive探测 第二种方法简单可靠,只需对TCP连接两个Socket设定KeepAlive探测。

 

第一种方法是自己给SOCKET设置个timeout，如果超时则认为对方客户端断掉，需重新连接.

//处理通信

void do_client_work(int client_sock,struct sockaddr_in client) { unsigned char cmd; int val; char *VideoPtr; send_client_info(client_sock,"hello",5); TCP_VIDEO_AGAIN_FLAG = 1; printf("\nrecv start ...\n"); while(1) { fd_set rds; struct timeval step; int ret; FD_ZERO(&rds); FD_SET(client_sock,&rds); step.tv_sec = 0; step.tv_usec = 1000; ret = select(client_sock+1,&rds,NULL,NULL,&step); if(ret < 0) { perror("select"); exit(-1); } if(ret == 0) {

...//执行等待超时命令 } else if(FD_ISSET(client_sock,&rds)) { val = recv_client_info(client_sock,&cmd,1); if(val < 0) { break; } else { ...//执行读写客户端数据操作

{TcpOutFlag=0;break;}}}} }

 

//TCP接收数据

int recv_client_info(int client_sock,char* info,int length) { int num; struct timeval tv; tv.tv_sec = 15; tv.tv_usec = 0; if (setsockopt(client_sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv, sizeof(tv))>=0) { num = recv(client_sock,info,length,MSG_NOSIGNAL); if(num < 0) { perror("recv"); return 0; } else if(num == 0) { printf("recv over\n"); return -2; } else { pthread_mutex_lock(&mutex); TCP_Timeout = 0; pthread_mutex_unlock(&mutex); return 0; } } else { printf("TCP CONNECT超时...\n"); return -1; } }

 

第二种方法在Linux,Window2000下的实现Windows 2000平台下 头文件 #include <mstcpip.h> //定义结构及宏 struct TCP_KEEPALIVE { u_longonoff; u_longkeepalivetime; u_longkeepaliveinterval;

} ;

1. tcp_keepalive live,liveout;  2. live.keepaliveinterval=500; 3. live.keepalivetime=3000; 4. live.onoff=TRUE;  5. int iRet = setsockopt(Socket,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(char *)Opt,sizeof(int)); 6. if(iRet == 0){  7. 8.        DWORD dw;  9.  10.       if(WSAIoctl(Socket,SIO_KEEPALIVE_VALS,&live,sizeof(live),&liveout,sizeof(liveout),&dw,NULL,NULL)== SOCKET_ERROR){  11.  12.             //Delete Client  13. 14.              return; 15.        } 16.    }

ACE下代码

int Opt = 1; //在测试过程中，发现检测的次数是5次，即下面的设置中，从最近一次消息开始计算的10秒后，每次间隔5秒，连续发送5次，即 //35秒发现网络断了 tcp_keepalive live,liveout; live.keepaliveinterval=5000; //每次检测的间隔 （单位毫秒） live.keepalivetime=10000; //第一次开始发送的时间（单位毫秒） live.onoff=TRUE;  int iRet = stream.set_option(SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,&Opt,sizeof(int)); if(iRet == 0){ 

        DWORD dw;

  //此处显示了在ACE下获取套接字的方法，即句柄的(SOCKET)化就是句柄       if(WSAIoctl((SOCKET)h,SIO_KEEPALIVE_VALS,&live,sizeof(live),&liveout,sizeof(liveout),&dw,NULL,NULL)== SOCKET_ERROR){ 

            //Delete Client 

            return;        }    }

 

Linux平台下 #include   "/usr/include/linux/tcp.h" #include "/usr/include/linux/socket.h" ////KeepAlive实现，单位秒 //下面代码要求有ACE,如果没有包含ACE,则请把用到的ACE函数改成linux相应的接口 int keepAlive = 1;//设定KeepAlive int keepIdle = 5;//开始首次KeepAlive探测前的TCP空闭时间 int keepInterval = 5;//两次KeepAlive探测间的时间间隔 int keepCount = 3;//判定断开前的KeepAlive探测次数

if(setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(void*)&keepAlive,sizeof(keepAlive)) == -1) { ACE_DEBUG ((LM_INFO, ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt SO_KEEPALIVE error!n")));

}

if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPIDLE,(void *)&keepIdle,sizeof(keepIdle)) == -1) { ACE_DEBUG ((LM_INFO, ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt TCP_KEEPIDLE error!n")));

}

if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPINTVL,(void *)&keepInterval,sizeof(keepInterval)) == -1) { ACE_DEBUG ((LM_INFO, ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt TCP_KEEPINTVL error!n")));

}

if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPCNT,(void *)&keepCount,sizeof(keepCount)) == -1) { ACE_DEBUG ((LM_INFO, ACE_TEXT ("(%P|%t)setsockopt TCP_KEEPCNT error!n")));

}

 

假设一种情况：一个socket TCP监听进程监听数据的时候如何接收关闭文件的socket连接？

不用并发

read/recv函数返回0均表示正常结束。此时关闭即可。如果用select/poll/epoll管理，该套接字也会读就绪，然后调用recv/read返回0。 对于异常关闭如网络崩溃、主机宕机等，可通过设置SO_KEEPALIVE设置保活，协议会按照设定间隔自动发送探测分节。该选项分为设置无数据首次探测时间、探测间隔、探测次数控制TCP是否出错。如果你设置首次探测在10秒之后、探测间隔3次，探测次数3次，则最多30秒之后将给应用层返回一个对方非正常关闭的异常，此时可通过获得errno得到对应错误，read/recv返回为-1。具体代码是： void setKeepAlive( int iSockfd , socklen_t iIdleTime , socklen_t iInterval , socklen_t iCount ) {           setsockopt( iSockfd , SOL_SOCKET , SO_KEEPALIVE , (const char*)&iSockAttrOn , sizeof(iSockAttrOn) );

          setsockopt( iSockfd , SOL_TCP , TCP_KEEPIDLE , (const char*)&iIdleTime , sizeof(iIdleTime) );           setsockopt( iSockfd , SOL_TCP , TCP_KEEPINTVL , (const char*)&iInterval,sizeof(iInterval) );           setsockopt( iSockfd , SOL_TCP , TCP_KEEPCNT , (const char*)&iCount,sizeof(iCount) );

 

}