Tcp之心跳包
Tcp之心跳包
心跳包
跳包之所以叫心跳包是因為：它像心跳一樣每隔固定時間發一次，以此來告訴服務器，這個客戶端還活著。
事實上這是為了保持長連接，至于這個包的內容，是沒有什么特別規定的，不過一般都是很小的包，或者只包含包頭的一個空包。
在TCP的機制里面，本身是存在有心跳包的機制的，也就是TCP的選項：SO_KEEPALIVE。系統默認是設置的2小時的心跳頻率。但是它檢查不到機器斷電、網線拔出、防火墻這些斷線。而且邏輯層處理斷線可能也不是那么好處理。一般，如果只是用于?；钸€是可以的。
心跳包一般來說都是在邏輯層發送空的echo包來實現的。下一個定時器，在一定時間間隔下發送一個空包給客戶端，然后客戶端反饋一個同樣的空包回來，服務器如果在一定時間內收不到客戶端發送過來的反饋包，那就只有認定說掉線了。
其實，要判定掉線，只需要send或者recv一下，如果結果為零，則為掉線。但是，在長連接下，有可能很長一段時間都沒有數據往來。理論上說，這個連接是一直保持連接的，但是實際情況中，如果中間節點出現什么故障是難以知道的。更要命的是，有的節點（防火墻）會自動把一定時間之內沒有數據交互的連接給斷掉。在這個時候，就需要我們的心跳包了，用于維持長連接，?；?。
在獲知了斷線之后，服務器邏輯可能需要做一些事情，比如斷線后的數據清理呀，重新連接呀……當然，這個自然是要由邏輯層根據需求去做了。
?總的來說，心跳包主要也就是用于長連接的保活和斷線處理。一般的應用下，判定時間在30-40秒比較不錯。如果實在要求高，那就在6-9秒。
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為什么需要心跳包？
TCP的KeepAlive保活機制
因為要考慮到一個服務器通常會連接多個客戶端，因此由用戶在應用層自己實現心跳包，代碼較多 且稍顯復雜，而利用TCP／IP協議層為內置的KeepAlive功能來實現心跳功能則簡單得多。 不論是服務端還是客戶端，一方開啟KeepAlive功能后，就會自動在規定時間內向對方發送心跳包， 而另一方在收到心跳包后就會自動回復，以告訴對方我仍然在線。 因為開啟KeepAlive功能需要消耗額外的寬帶和流量，所以TCP協議層默認并不開啟KeepAlive功 能，盡管這微不足道，但在按流量計費的環境下增加了費用，另一方面，KeepAlive設置不合理時可能會 因為短暫的網絡波動而斷開健康的TCP連接。并且，默認的KeepAlive超時需要7,200，000 MilliSeconds， 即2小時，探測次數為5次。對于很多服務端應用程序來說，2小時的空閑時間太長。因此，我們需要手工開啟KeepAlive功能并設置合理的KeepAlive參數。
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如何開啟KeepAlive?
KeepAlive并不是默認開啟的，在Linux系統上沒有一個全局的選項去開啟TCP的KeepAlive。需要開啟KeepAlive的應用必須在TCP的socket中單獨開啟。Linux Kernel有三個選項影響到KeepAlive的行為：
1.net.ipv4.tcpkeepaliveintvl = 75
2.net.ipv4.tcpkeepaliveprobes = 9
3.net.ipv4.tcpkeepalivetime = 7200
tcpkeepalivetime的單位是秒，表示TCP鏈接在多少秒之后沒有數據報文傳輸啟動探測報文; tcpkeepaliveintvl單位是也秒,表示前一個探測報文和后一個探測報文之間的時間間隔，tcpkeepaliveprobes表示探測的次數。
TCP socket也有三個選項和內核對應，通過setsockopt系統調用針對單獨的socket進行設置：
TCPKEEPCNT: 覆蓋 tcpkeepaliveprobes
TCPKEEPIDLE: 覆蓋 tcpkeepalivetime
TCPKEEPINTVL: 覆蓋 tcpkeepalive_intvl
舉個例子，以我的系統默認設置為例，kernel默認設置的tcpkeepalivetime是7200s, 如果我在應用程序中針對socket開啟了KeepAlive,然后設置的TCP_KEEPIDLE為60，那么TCP協議棧在發現TCP鏈接空閑了60s沒有數據傳輸的時候就會發送第一個探測報文。
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心跳包實現為什么要在服務端？
心跳包所以實現在服務器側，是因為與客戶端相比，服務器側的壽命更長，因為服務器側需要不間斷地提供服務，而客戶端可能由于用戶下班而合上電腦（TCP沒有來得及發送FIN關閉連接），這樣的話，服務器側就會有很多不可用的TCP連接（established)，這樣的連接依然會占用服務器內存資源，于是就設計這個keepalive 來檢測客戶端是否可用，如果幾次重傳keepalive ，客戶端沒有相應，刪除連接，釋放資源。需要指出的是，超時時間是指TCP連接沒有任何數據、控制字傳輸的時間，如果有任何數據傳輸，會刷新定時器，重新走表。
為什么需要實現應用層心跳包？
KeepAlive是實現在TCP協議棧（四層），我們需要自己實現的應用層心跳在第七層，本質沒有任何區別。
心跳除了說明應用程序還活著，進程還在，網絡通暢，更重要的是表明應用程序還能正常工作，而TCP keepalive由操作系統負責探測，即便進程死鎖或者阻塞，操作系統也會如常收發TCP keepalive消息，對方無法得知這一異常。
它檢查不到機器斷電、網線拔出、防火墻這些斷線。而且邏輯層處理斷線可能也不是那么好處理。一般，如果只是用于?；钸€是可以的。
應用層需要獨立實現自己的心跳，是因為超時時間較長，無法給應用層提供快速的反饋，不能滿足人們的實時性的要求。另外應用層需要自己來定義心跳包格式。
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心跳包的實現
心跳協議的基本形式：如果進程C依賴S，那么S應該按固定周期向C發送心跳，而C按固定周期來檢測心跳。換言之，通常是服務端向客戶端發送心跳。
心跳包的檢測步驟：
1服務端每隔一個時間間隔發生一個探測包給客戶端
2服務端發包時啟動一個超時定時器
3客戶端端接收到檢測包，應該回應一個包
4如果服務端收到客戶端的應答包，則說明客戶端正常，刪除超時定時器
5如果服務端端的超時定時器超時，依然沒有收到應答包，則說明客戶端掛了
TCP心跳包的實現可以參考一下這篇博文：https://www.cnblogs.com/scy251147/p/3333957.html
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轉載于:https://www.cnblogs.com/-wenli/p/11161111.html
總結
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