boost::asio::ip::tcp::socket is connected?(如何知道socket的链接是链接或断开?)

本文探讨了在Boost.Asio中检查TCP连接状态的有效方法。详细解释了TCP的本质,并介绍了使用异步读取检测优雅断开连接的技术。此外,还讨论了通过应用层心跳或TCP内置的心跳机制来解决意外连接中断的问题。

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翻译:华亮      From:http://stackoverflow.com/questions/1511129/boostasioiptcpsocket-is-connected


问题:

I want to verify the connection status before realize my operations (read/write).

Is there a way to make an isConnect() method?

I saw this, but it seems "ugly".

I tested is_open() function also, but doesn't have the expected behavior.

Thanks

大概内容为:在进行网络通讯前,我如何知道当前的连接状态?


回答:

TCP is meant to be robust in the face of a harsh network

TCP注定是在混乱的网络环境中能够保持健壮性,这个是因为TCP就是那么设计的。


even though TCP provides what looks like a persistent end-to-end connection, it's all just a lie, each packet is really just a unique, unreliable datagram.

尽管TCP在表面看来是提供了一个持续的点对点的连接,但那仅仅是一个假象。每个数据包都是一个独立不可靠的数据报。


The connections are really just virtual conduits created with a little state tracked at each end of the connection (Source and destination ports and addresses, and local socket). The network stack uses this state to know which process to give each incoming packet to and what state to put in the header of each outgoing packet.

所谓连接,只是一个由连接的每个端点保存的一些状态构成的虚拟的管道。网络栈通过这些状态,知道把传入的数据包传给那个进程,也知道把什么状态放到发出的数据包的包头。


Because of the underlying — inherently connectionless and unreliable — nature of the network, the stack will only report a severed connection when the remote end sends a FIN packet to close the connection, or if it doesn't receive an ACK response to a sent packet (after a timeout and a couple retries).


Because of the asynchronous nature of asio, the easiest way to be notified of a graceful disconnection is to have an outstanding async_read which will returnerror::eof immediately when the connection is closed. But this alone still leaves the possibility of other issues like half-open connections and network issues going undetected.

由于asio的异步的天性,最容易发现断开连接的方法是在 async_read 里面收到 error::eof。


The most effectively way to work around unexpected connection interruption is to use some sort of keep-alive or ping. This occasional attempt to transfer data over the connection will allow expedient detection of an unintentionally severed connection.


The TCP protocol actually has a built-in keep-alive mechanism which can be configured in asio using asio::tcp::socket::keep_alive. The nice thing about TCP keep-alive is that it's transparent to the user-mode application, and only the peers interested in keep-alive need configure it. The downside is that you need OS level access/knowledge to configure the timeout parameters, they're unfortunately not exposed via a simple socket option and usually have default timeout values that are quite large (7200 seconds on Linux).

Probably the most common method of keep-alive is to implement it at the application layer, where the application has a special noop or ping message and does nothing but respond when tickled. This method gives you the most flexibility in implementing a keep-alive strategy.

<think>我们正在讨论Boost.Beast库中的错误代码问题。用户遇到了一个特定的错误:"The socket was closed due to a timeout"。这个错误通常发生在网络操作超时后,底层套接字被关闭的情况。 根据引用[^1]中的代码片段,我们看到在尝试获取远程端点(remote_endpoint)时使用了boost::beast::get_lowest_layer(adaptor).remote_endpoint(ec),并检查了错误码ec。如果出现错误,会记录日志并返回。用户遇到的超时错误可能是发生在其他网络操作中(比如读写),而不是这个获取远程端点的操作。 在Boost.Beast中,超时错误通常与设置定时器(timer)有关。Beast的流(例如tcp_stream)和HTTP操作(如read, write)可以设置超时。当在设定的时间内没有完成操作,就会触发超时,关闭套接字并返回错误。 错误原因: 1. 服务器客户端在设定的超时时间内没有完成数据传输。 2. 网络延迟拥塞导致数据包未能及时到达。 3. 对端处理缓慢,未能及时响应。 解决方法: 1. 调整超时设置:增加读/写操作的超时时间。 2. 检查网络状况:确保网络连接稳定。 3. 优化对端处理性能:如果是对端处理慢,需要优化对端程序。 4. 使用异步操作并正确处理超时事件:在异步操作中,当超时发生时,可以选择重试关闭连接。 例如,在创建tcp_stream时,可以设置超时选项: ```cpp beast::tcp_stream stream(net::make_strand(ioc)); stream.expires_after(std::chrono::seconds(30)); // 设置超时时间为30秒 ``` 在每次进行读写操作前,可以重置超时时间,以防止长时间无操作导致超时。 另外,注意在操作完成后取消超时计时器,以避免在操作已经完成的情况下超时事件仍然触发。 如果用户使用的是异步操作,需要确保在超时事件中正确处理连接(如关闭套接字),并避免在连接已经关闭后继续使用。 参考用户提供的代码片段[^1],他们在获取客户端IP时遇到了错误(可能是其他原因),但超时错误通常发生在读写操作中。因此,需要检查代码中读写操作部分的超时设置和错误处理。 下面是一个简单的示例,展示如何设置超时以及如何处理超时错误: ```cpp beast::tcp_stream stream(...); // 设置超时 stream.expires_after(std::chrono::seconds(30)); // 异步读取 http::async_read(stream, buffer, request, [](beast::error_code ec, std::size_t) { if (ec == beast::error::timeout) { // 处理超时 std::cerr << "Timeout occurred: " << ec.message() << std::endl; } else if (ec) { // 其他错误 std::cerr << "Error: " << ec.message() << std::endl; } else { // 成功 } }); ``` 在异步操作中,超时错误可能会通过完成处理函数(completion handler)返回,错误码为`beast::error::timeout`(对应的错误枚举值)。 另外,注意Boost.AsioBoost.Beast的错误码可能有不同的分类。超时错误也可能属于`boost::asio::error::timed_out`,但在Beast中通常被统一为`beast::error::timeout`。具体错误码可以通过比较`ec == beast::error::timeout``ec == boost::asio::error::timed_out`来判断,但通常Beast会使用自己的错误类别。 总结:用户需要检查代码中设置超时的地方,并根据实际需求调整超时时间,同时确保在超时发生时正确处理连接。 §§相关问题§§ 1. 如何在Boost.Beast中设置读写超时? 2. 如何处理Boost.Beast中的其他常见网络错误? 3. 如何优化Boost.Beast异步操作以避免超时?</think>### Beast::error_code "The socket was closed due to a timeout" 分析 #### 错误原因 1. **网络超时机制触发** 当网络操作(如连接、读写)超过预设时间阈值时,底层系统(如TCP Keep-Alive)应用层超时设置(如`expires_after()`)会主动关闭套接字[^1]。数学描述: $$T_{\text{operation}} > T_{\text{timeout}} \implies \text{Socket Close}$$ 2. **阻塞操作未完成** 同步I/O操作(如`read_some()`)在指定时间内未收到数据/确认包,触发超时错误[^2]。 3. **Keep-Alive失效** TCP层Keep-Alive探测失败(默认约2小时),系统自动断开空闲连接。 4. **网络环境问题** 高延迟/丢包导致数据包传输超时(RTT > 阈值)。 #### 解决方法 1. **调整超时设置** ```cpp beast::tcp_stream stream(net::make_strand(ioc)); stream.expires_after(std::chrono::seconds(30)); // 延长超时阈值 ``` 2. **异步操作优化** 改用异步I/O并实现超时重试: ```cpp void async_read_with_retry() { async_read(socket, buffer, [this](beast::error_code ec, size_t bytes) { if (ec == beast::error::timeout) { async_read_with_retry(); // 指数退避重试 } }); } ``` 3. **启用TCP Keep-Alive** ```cpp boost::asio::socket_base::keep_alive option(true); socket.set_option(option); ``` 4. **网络诊断工具** ```bash ping server.com # 检测基础连通性 traceroute server.com # 定位网络瓶颈 tcptraceroute server.com # TCP层路由追踪 ``` 5. **错误处理增强** ```cpp if (ec == beast::error::timeout) { BMCWEB_LOG_WARNING("Timeout handled, retrying..."); // 重连降级处理 } ``` #### 典型场景分析 以引用[^1]的`remote_endpoint()`为例: 若客户端因超时断开,`remote_endpoint()`可能返回`boost::asio::error::not_connected`而非超时错误。实际超时通常发生在: - HTTP请求/响应传输期间 - WebSocket连接心跳中断 - 大文件上传/下载过程
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