28.TCP协议-保活定时器

1. Keep Alive

TCP 保活定时器，Keep Alive，特别强调一下，不是 HTTP 协议里的那个 Keep Alive.

在 HTTP 中，keep alive 是在应用层实现的，目的在于延长连接时间，即应用层服务器如果在一定时间内（通过 keep alive 进行设置）没有和客户端交互，就关闭连接。感兴趣的朋友可以自行 baidu or google.

TCP 中的 Keepalive 是 TCP 本身实现的，和应用层无关。它的目的在于看看对方有没有发生异常。

在 TCP 层面，如果双方没有任何数据交互，这个连接会永远存在，这意味着如果客户与服务器建立连接，可以在数小时，数天甚至数月之后连接依然保持。中间设备（比如路由器）可以崩溃，可以重启，网络可以断，只要两端的主机不重启，都没有关系。

很多时候，一个连接经过了很久都没有数据交互，服务器想知道对方是不是已经崩溃，或者又重新启动了，怎么办呢？TCP 的 Keep Alive，保活定时器就是做这事的。

它每隔一段时间会超时，超时后会检查连接是否空闲太久了，如果空闲的时间超过了设置时间，就会发送探测报文。然后通过对端是否响应、响应是否符合预期，来判断对端是否正常，如果不正常，就主动关闭连接。

有些系统的 TCP 实现中，将 keep alive 设置为 2 小时，所以这个实验我就不做了，，，实在是太久了……

关于 TCP 的 Keep Alive 是一个有争议的功能，许多人认为这个功能不应该在 TCP 中提供，而应该有应用层程序来完成。因为有时候，Keep Alive 可能会让一个非常棒的连接终止掉，比如，链路中间有一台路由器正在重启，此时，Keep Alive 正在发送保活探测报文，导致认为对端主机崩溃，从而终止连接。

2. 细节

这里假设服务器开启了Keep Alive 功能（这个选项在编程时是需要自己主动打开的），客户端没有开启。我们讨论 4 种情况：

• 客户机正常运行，服务器报文可达

服务器和客户机每一次交换数据，都会复位 Keep Alive 定时器。如果 2 小时内没有数据交换，服务器发送探查报文，并在 75 秒后超时（这个值在现代的 Linux 内核上不知道有没有改，不过我们并不关心它，只关心这个流程），服务器收到客户端回应的探查报文后，认为对方正常，重新复位 Keep Alive 定时器。

• 客户机崩溃

2 小时空闲后，服务器发送探查报文，75 秒后超时。服务器会连续发送 10 个这样的探查报文，每次间隔 75 秒。如果服务器一个响应都没收到，就认为客户机已经关闭，于是终止连接。

• 客户机重启

2 小时空闲后，服务器发送探查报文，这时服务器会收到对方回应的 RST 段。因为重启后的客户机根本不知道这个连接。

• 客户机正常运行，但是服务器不可达。

实际上，这个第二种情况“客户机崩溃”没有区别，它们的结果是一样的。因为服务器无法区别这两种情况。

上面所有这一切都是由 TCP 负责的，对应用程序来说，都是透明的。

3. 总结

• keep alive 的作用
• TCP 的 keep alive 是在 tcp 协议栈中实现的

大多数时候，我们写服务器程序的时候，会在应用层实现一个 Keep Alive，而不使用 TCP 提供的，比如常见的 HTTP 协议中就实现了这个功能，还有 SSH 协议也实现了自己的 keep alive 功能。