长连接KeepAlive

原创已于 2023-06-08 17:40:55 修改 · 569 阅读

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#网络 #服务器 #tcp/ip

于 2023-03-03 14:35:34 首次发布

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文章详细解释了HTTP1.1中的长连接与TCPKeepAlive机制，包括其目的和工作原理，并通过举例展示了在BIO、NIO和Netty中如何设置这些选项。同时，讨论了Zookeeper和Dubbo的心跳机制，以及它们如何处理连接保持和异常恢复。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

根本上来说：

Http 1.1 默认 Connection:keep-alive , 意图在于短时间内连接复用，希望可以短时间内在同一个连接上进行多次请求/响应。需要服务端和客户端都同意才能使用长连接通信！Connection; close 标识需要关闭连接。
TCP的KeepAlive机制意图在于协议层面心跳保活，检测连接错误，太长时间没通讯发送1个无意义的字节探活报文，连接失效下需要尽快端口连接释放资源 ( 持续空闲时长默认7200s(2h)，最多发送9次探测报文，每个报文的间隔为75秒钟; 即在9次探测都没有接收到对端的回复之后，认为连接已经断开，关闭socket回收资源 ) 。但不能检测应用程序是否可用，所以应用层要自己实现心跳。

[root@main app]# sysctl -a | grep keepalive
sysctl: reading key "net.ipv6.conf.all.stable_secret"
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 75
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 9
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 7200
sysctl: reading key "net.ipv6.conf.default.stable_secret"
sysctl: reading key "net.ipv6.conf.eth0.stable_secret"
sysctl: reading key "net.ipv6.conf.lo.stable_secret"

而通俗来说：

客服端在与服务端通讯过程中，能够复用同一个Socket，即可称之为长连接，是否设置了KeepAlive属性无关。

应用程序设置 TcpNoDelay + SoTimeout，通过独立线程间隔循环ping自己实现心跳保活。

设置方式

BIO

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
clientSocket.setKeepAlive(true);
clientSocket.setTcpNoDelay(true);
clientSocket.setSoTimeout(2000); // 与此 Socket 关联的 SocketInputStream#read() 将阻塞至该事件，  如果数据包传输超过超时值，该Socket将引发 java.net.SocketTimeoutException

NIO

serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080)).configureBlocking(false).register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
serverSocketChannel.setOption(StandardSocketOptions.SO_KEEPALIVE, true);
serverSocketChannel.setOption(StandardSocketOptions.TCP_NODELAY, true);
serverSocketChannel.socket().setSoTimeout(6000);

Netty

ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class)
	.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
    .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
	.option(ChannelOption.SO_TIMEOUT, 60000)

zookeeper的心跳机制

它对外服务使用的是NettyServerCnxn - ClientCnxnSocketNIO NIO非阻塞通讯，原生的实现里没有心跳保活（参见：服务端==>NettyServerCnxnFactory构造函数、客户端==>ClientCnxnSocketNIO#connect ->#createSock()），所以在zkClient的扩展里会实现心跳重连。（参见dubbo的ZookeeperRegistry：给ZkclientZookeeperClient增加连接状态监听，当因异常发起重连成功后#recover将变动的url重新Subscribe、Register）。
而集群内部则使用BIO的Socket，由Leader#lead() 间隔 [tickTime/2] 循环主动发出ping (ping包扔到发送队列queuedPackets里)，follower收到后ack (Follower#processPacket -> #ping); 在双方的socket上都设置了setSoTimeout(tickTime * initLimit) , 在与此 Socket 关联的 InputStream 上调用 #read() 时若无数据将阻塞至此时间，如果超过该配置值将引发 java.net.SocketTimeoutException。

dubbo的心跳机制

在客户端：DubboProtocol#refer -> #getClients 创建与服务端的通信客户端HeaderExchangeClient

P.S: url上可以指定client的配置参数: eg. 选择哪种客户端、心跳频率、延时connect、版本、序列化方式...

真实服务地址url上的配置项：connections

未配置默认0：则#getSharedClient(url)：相同的服务端Provider( host+port )下同此配置的所有服务接口都共用一个客户端连接。默认底层是NettyClient
非0 ：则#initClient(url) 新创建N个client ；该Provider提供的服务接口(service interface)单独有N个连接客户端。当dubbo消费者发送请求路由到该Provider时DubboInvoker#doInvoke将轮询使用。

HeaderExchangeClient 调度执行HeartbeatTask: 发送心跳后如果超时响应了，将重连服务提供者。 DEFAULT_HEARTBEAT = 60 * 1000