C# Socket 长连接设置Keepalive

首先TCP 底层自带KeepAlive 连接监测机制，通常在指定时间：keepalivetime（毫秒）内没有数据交互，则按keepaliveinterval（毫秒）设定重复发送keep-alive包，并且重复次数达到设置值或系统默认值，例如win10系统为10次，如果都没有回应，则视为客户端异常或网络中断，表现为TCP底层发送Reset 指令，连接断开。

实验如下：

首先更改开启KeepAlive ，并且设置首次没有数据交互发探测包的间隔为5s, 探测间隔为1s: C# 版本如下：

        #region 连接
        /// <summary>
        /// 异步连接
        /// </summary>
        /// <param name="ip">要连接的服务器的ip地址</param>
        /// <param name="port">要连接的服务器的端口</param>
        public void ConnectAsync(string ip, int port)
        {
            IPAddress ipAddress = null;
            try
            {
                ipAddress = IPAddress.Parse(ip);
            }
            catch (Exception)
            {
                throw new Exception("ip地址格式不正确，请使用正确的ip地址！");
            }
            try
            {
                if (!tcpClient.Connected)
                {
                    tcpClient.BeginConnect(ipAddress, port, ConnectCallBack, tcpClient);
                }
                else if (isStopWork)
                {
                    isStopWork = false;
                    OnComplete(tcpClient, SocketAction.Connect);
                }
            }
            catch
            {
            }            
        }

        /// <summary>
        /// 异步连接的回调函数
        /// </summary>
        /// <param name="ar"></param>
        private void ConnectCallBack(IAsyncResult ar)
        {
            try
            {
                TcpClient client = ar.AsyncState as TcpClient;
                client.EndConnect(ar);
                uint dummy = 0;
                byte[] inOptionValues = new byte[Marshal.SizeOf(dummy) * 3];
                BitConverter.GetBytes((uint)1).CopyTo(inOptionValues, 0);//启用Keep-Alive
                BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy));//在这个时间间隔内没有数据交互，则发探测包 毫秒
                BitConverter.GetBytes((uint)1000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy) * 2);//发探测包时间间隔 毫秒
                client.Client.IOControl(IOControlCode.KeepAliveValues, inOptionValues, null);
                OnComplete(client, SocketAction.Connect);
            }
            catch(Exception ex)
            {
                
            }           
        }
        #endregion

利用wireshark抓包如下：

接下来测试KeepAlive断开：正常TCP建立连接 后，拔掉网线：重新抓包如下图所示：

由上图可以看到在每5秒发keepalive探测包后，由于拔掉网线，140(客户端)给151（服务器端）发了连续10个keepalive探测重试包，时间间隔为1s; 10次后，最终导致TCP指令RST （reset）发出，标识连接异常断开。

启用KeepAlive机制后，对于TCP因为物理链路上断开的连接，可以更快的感知发现。正常情形下TCP连接双方建立连接后，即使物理层链路断开，例如拔掉网线等，TCP连接仍视为正常连接，此时重新插回网线，仍然可以正常的收发数据，好像网线拔掉从未发生过一样。在拔掉网线后，读和写会有什么影响呢？如果是write, socket 是可以正常返回的，因为write只保证发送到本地缓冲区，直至内核发现对方不可达。同样道理网线拔除后读也回有一个超时感知时间（和SendTimeOut或ReceiveTimeOut无关），C#中会引发SocketExcetion。