如何在socket編程的Tcp連接中實(shí)現(xiàn)心跳協(xié)議
來(lái)源：程序員人生 發(fā)布時(shí)間：2014-10-10 08:00:00 閱讀次數(shù)：2141次
心跳包的發(fā)送，通常有兩種技術(shù)
方法1：應(yīng)用層自己實(shí)現(xiàn)的心跳包
由應(yīng)用程序自己發(fā)送心跳包來(lái)檢測(cè)連接是否正常，大致的方法是：服務(wù)器在一個(gè) Timer事件中定時(shí) 向客戶端發(fā)送一個(gè)短小精悍的數(shù)據(jù)包，然后啟動(dòng)一個(gè)低級(jí)別的線程，在該線程中不斷檢測(cè)客戶端的回應(yīng)， 如果在一定時(shí)間內(nèi)沒有收到客戶端的回應(yīng)，即認(rèn)為客戶端已經(jīng)掉線；同樣，如果客戶端在一定時(shí)間內(nèi)沒 有收到服務(wù)器的心跳包，則認(rèn)為連接不可用。
方法2：TCP的KeepAlive保活機(jī)制
因?yàn)橐紤]到一個(gè)服務(wù)器通常會(huì)連接多個(gè)客戶端，因此由用戶在應(yīng)用層自己實(shí)現(xiàn)心跳包，代碼較多 且稍顯復(fù)雜，而利用TCP／IP協(xié)議層為內(nèi)置的KeepAlive功能來(lái)實(shí)現(xiàn)心跳功能則簡(jiǎn)單得多。 不論是服務(wù)端還是客戶端，一方開啟KeepAlive功能后，就會(huì)自動(dòng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向?qū)Ψ桨l(fā)送心跳包， 而另一方在收到心跳包后就會(huì)自動(dòng)回復(fù)，以告訴對(duì)方我仍然在線。 因?yàn)殚_啟KeepAlive功能需要消耗額外的寬帶和流量，所以TCP協(xié)議層默認(rèn)并不開啟KeepAlive功 能，盡管這微不足道，但在按流量計(jì)費(fèi)的環(huán)境下增加了費(fèi)用，另一方面，KeepAlive設(shè)置不合理時(shí)可能會(huì)
因?yàn)槎虝旱木W(wǎng)絡(luò)波動(dòng)而斷開健康的TCP連接。并且，默認(rèn)的KeepAlive超時(shí)需要7,200，000 MilliSeconds， 即2小時(shí)，探測(cè)次數(shù)為5次。對(duì)于很多服務(wù)端應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，2小時(shí)的空閑時(shí)間太長(zhǎng)。因此，我們需要手工開啟KeepAlive功能并設(shè)置合理的KeepAlive參數(shù)。
以上轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)。
心跳包機(jī)制
跳包之所以叫心跳包是因?yàn)椋核裥奶粯用扛艄潭〞r(shí)間發(fā)一次，以此來(lái)告訴服務(wù)器，這個(gè)客戶端還活著。事實(shí)上這是為了保持長(zhǎng)連接，至于這個(gè)包的內(nèi)容，是沒有什么特別規(guī)定的，不過一般都是很小的包，或者只包含包頭的一個(gè)空包。
在TCP的機(jī)制里面，本身是存在有心跳包的機(jī)制的，也就是TCP的選項(xiàng)：SO_KEEPALIVE。系統(tǒng)默認(rèn)是設(shè)置的2小時(shí)的心跳頻率。但是它檢查不到機(jī)器斷電、網(wǎng)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，如果只是用于保活還是可以的。
心跳包一般來(lái)說(shuō)都是在邏輯層發(fā)送空的echo包來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下一個(gè)定時(shí)器，在一定時(shí)間間隔下發(fā)送一個(gè)空包給客戶端，然后客戶端反饋一個(gè)同樣的空包回來(lái)，服務(wù)器如果在一定時(shí)間內(nèi)收不到客戶端發(fā)送過來(lái)的反饋包，那就只有認(rèn)定說(shuō)掉線了。
其實(shí)，要判定掉線，只需要send或者recv一下，如果結(jié)果為零，則為掉線。但是，在長(zhǎng)連接下，有可能很長(zhǎng)一段時(shí)間都沒有數(shù)據(jù)往來(lái)。理論上說(shuō)，這個(gè)連接是一直保持連接的，但是實(shí)際情況中，如果中間節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)什么故障是難以知道的。更要命的是，有的節(jié)點(diǎn)（防火墻）會(huì)自動(dòng)把一定時(shí)間之內(nèi)沒有數(shù)據(jù)交互的連接給斷掉。在這個(gè)時(shí)候，就需要我們的心跳包了，用于維持長(zhǎng)連接，保活。
在獲知了斷線之后，服務(wù)器邏輯可能需要做一些事情，比如斷線后的數(shù)據(jù)清理呀，重新連接呀……當(dāng)然，這個(gè)自然是要由邏輯層根據(jù)需求去做了。
總的來(lái)說(shuō)，心跳包主要也就是用于長(zhǎng)連接的保活和斷線處理。一般的應(yīng)用下，判定時(shí)間在30-40秒比較不錯(cuò)。如果實(shí)在要求高，那就在6-9秒。
心跳檢測(cè)步驟：
1客戶端每隔一個(gè)時(shí)間間隔發(fā)生一個(gè)探測(cè)包給服務(wù)器
2客戶端發(fā)包時(shí)啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)定時(shí)器
3服務(wù)器端接收到檢測(cè)包，應(yīng)該回應(yīng)一個(gè)包
4如果客戶機(jī)收到服務(wù)器的應(yīng)答包，則說(shuō)明服務(wù)器正常，刪除超時(shí)定時(shí)器
5如果客戶端的超時(shí)定時(shí)器超時(shí)，依然沒有收到應(yīng)答包，則說(shuō)明服務(wù)器掛了
轉(zhuǎn)自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_a459dcf5010153m5.html
根據(jù)上面的介紹我們可以知道對(duì)端以一種非優(yōu)雅的方式斷開連接的時(shí)候，我們可以設(shè)置SO_KEEPALIVE屬性使得我們?cè)?小時(shí)以后發(fā)現(xiàn)對(duì)方的TCP連接是否依然存在。
具體操作：
//設(shè)置KeepAlive
1、 BOOL bKeepAlive = TRUE;
int nRet=::setsockopt(sockClient,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(char*)&bKeepAlive,sizeof(bKeepAlive));
if(nRet!=0)
{
AfxMessageBox("出錯(cuò)");
return ;
}
2、感覺兩小時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)可以自行設(shè)定方法1
//設(shè)置KeepAlive檢測(cè)時(shí)間和次數(shù)
tcp_keepalive inKeepAlive = {0}; //輸入?yún)?shù)
unsigned long ulInLen = sizeof(tcp_keepalive );
tcp_keepalive outKeepAlive = {0}; //輸出參數(shù)
unsigned long ulOutLen = sizeof(tcp_keepalive );
unsigned long ulBytesReturn = 0;
//設(shè)置socket的keep alive為10秒，并且發(fā)送次數(shù)為3次
inKeepAlive.onoff = 1;
inKeepAlive.keepaliveinterval = 4000; //兩次KeepAlive探測(cè)間的時(shí)間間隔
inKeepAlive.keepalivetime = 1000; //開始首次KeepAlive探測(cè)前的TCP空閉時(shí)間
nRet=WSAIoctl(sockClient,
SIO_KEEPALIVE_VALS,
(LPVOID)&inKeepAlive,
ulInLen,
(LPVOID)&outKeepAlive,
ulOutLen,
&ulBytesReturn,
NULL,
NULL);
if(SOCKET_ERROR == nRet)
{
AfxMessageBox("出錯(cuò)");
return;
}
3、感覺兩小時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)可以自行設(shè)定方法2
因此我們可以得到
int keepIdle = 6;
int keepInterval = 5;
int keepCount = 3;
Setsockopt(listenfd, SOL_TCP, TCP_KEEPIDLE, (void *)&keepIdle, sizeof(keepIdle));
Setsockopt(listenfd, SOL_TCP,TCP_KEEPINTVL, (void *)&keepInterval, sizeof(keepInterval));
Setsockopt(listenfd,SOL_TCP, TCP_KEEPCNT, (void *)&keepCount, sizeof(keepCount));
詳見：http://blog.csdn.net/gavin1203/article/details/5290609
對(duì)setsockopt的操作，詳見：http://www.cnblogs.com/hateislove214/archive/2010/11/05/1869886.html
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