浅谈TCP keepalive

    在上一篇文章中曾经提到过，当server端收到来自client的FIN后却一直不关闭连接，TCP连接将进入CLOSE_WAIT状态，并一直维持该状态，实际上这时client端早已退出，这无疑是一种资源的浪费。在实际的生产环境中，由于掉电、系统崩溃、网络异常等原因，这种情况是很有可能发生的，于是我们需要一种方法来进行连接的探测和保活，及时判断出异常情况的发生，释放连接资源。

    TCP的keepalive机制就是为这项任务而生的，详细的描述见http://www.tldp.org/HOWTO/html_single/TCP-Keepalive-HOWTO/

    默认情况下，TCP的keepalive功能是关闭的，所以在前面的例子中server端的CLOSE_WAIT连接会一直保持，可以通过下面的方式打开该功能：

int keepalive = 1;/*on*/
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, &keepalive, sizeof(keepalive));

系统默认的keepalive参数可以通过/proc或sysctl获取：

如果希望将keepalive机制引入程序中，并修改相关参数，可以通过两种方法：

• 通过/proc或sysctl修改全局配置，也就是上图中的内容；

• 通过套接字选项修改特定于套接字的配置；

由于我们不想改动全局配置，因此选择第二种方法，修改套接字选项：

int keepalive_idle = 120;
setsockopt(sock, SOL_TCP, TCP_KEEPIDLE, &keepalive_idle, sizeof(keepalive_idle));

int keepalive_intvl = 30;
setsockopt(sock, SOL_TCP, TCP_KEEPINTVL, &keepalive_intvl, sizeof(keepalive_intvl));

int keepalive_cnt = 5;
setsockopt(sock, SOL_TCP, TCP_KEEPCNT, &keepalive_cnt, sizeof(keepalive_cnt));

注意：这里我们希望在server端增加保活探测机制，所以上述代码都是在server端的修改。

重新运行修改后的程序，并在server端使用netstat观察：

可以看到，keepalive的timer开始运行起来了，一段时间后CLOSE_WAIT的连接将被释放：

下面通过实际的抓包看看到底发生了什么？

可以看到，在数据流量结束120s（TCP_KEEPIDLE）后，服务端发送了一个keepalive报文，该报文是一个长度为0的"duplicate-ack"，且序列号比上一个ACK少1。

此时，由于client早已退出，因此协议栈会回复一个RST，server端也就此立即退出了，后续的探测也就不会再进行了。