TCP server保活（keepalive）的应用

最新推荐文章于 2025-06-25 19:03:53 发布

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#server #tcp #keepalive

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本文详细介绍了在存在长连接的TCP服务器中如何利用TCP Keepalive机制来判断客户端是否异常断开连接。通过协议层面的具体解析及Linux系统下的实现代码示例，帮助读者理解Keepalive的工作原理及其配置。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

问题来源：

近期开发一个同时存在长连接和短连接的TCP server。

在存在长连接的client时，server接收采用的是非阻塞的模式。如何确保在客户端异常结束进程之后，可判断客户端已死，断掉连接，结束线程。

解决方案：

1>、使用应用层面的心跳包

2>、使用协议层面的TCP 保活机制， keepalive。

具体实现：

心跳包不做过多解释，具体记录一下keepalive的实现。

协议解读（RFC1122#TCP Keep-Alives）：

TCP Keepalive虽不是标准规范，但操作系统一旦实现，默认情况下须为关闭，可以被上层应用开启和关闭。
TCP Keepalive必须在没有任何数据（包括ACK包）接收之后的周期内才会被发送，允许配置，默认值不能够小于2个小时
不包含数据的ACK段在被TCP发送时没有可靠性保证，意即一旦发送，不确保一定发送成功。系统实现不能对任何特定探针包作死连接对待
规范建议keepalive保活包不应该包含数据，但也可以包含1个无意义的字节，比如0x0。
SEG.SEQ = SND.NXT-1，即TCP保活探测报文序列号将前一个TCP报文序列号减1。SND.NXT = RCV.NXT，即下一次发送正常报文序号等于ACK序列号。

在linux中的实现:

可在系统中设置（这里使用的是ubuntu）:

echo 1> /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time

echo 10 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl

echo 10 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes

设置应用部分：

   #include 
    
#include 
     
#include 
      
#include 
       
#include 
        
#include 
         
           #include 
          
            #include 
           
             #include 
            
              int set_keepalive() { int ret = 0; int keep_alive = 1; int keep_idle = 10; int keep_interval = 10; int keep_count = 1; do{ /*开启keepalive属性*/ if((ret = setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (void*)&keep_alive, sizeof(keep_alive))) < 0) break; /*10秒内没有任何数据交互则进行探测*/ if((ret = setsockopt(fd, SOL_TCP, TCP_KEEPIDLE, (void*)&keep_idle, sizeof(keep_idle))) < 0) break; /*探测时发探测包的时间间隔为5秒,缺省值:75(s)*/ if((ret = setsockopt(fd, SOL_TCP, TCP_KEEPINTVL, (void*)&keep_interval, sizeof(keep_interval))) < 0) break; /*探测重试的次数,全部超时则认定连接失效,缺省值:9(次)*/ if((ret = setsockopt(fd, SOL_TCP, TCP_KEEPCNT, (void*)&keep_count, sizeof(keep_count))) < 0) break; }while(0); return ret; }#include 
             
               #include 
              
                #include 
               
                 #include 
                
                  #include 
                 
                   #include 
                  
                    #include 
                   
                     #include 
                    
                      #include 
                     
                       /************************************************************************************* * @func static ssize_t my_read(int fd, void *buffer, size_t length) * @brief 向指定的socket读数据 * @param fd:socket描述符 buffer:接收缓存 length:数据长度 * @return reads:已接收的数据长度 **************************************************************************************/ static ssize_t my_read(int fd, void *buffer, size_t length) { ssize_t bytes_left, bytes_read = -1; char *ptr = (char *)buffer; int ret = -1; fd_set readfds; struct timeval tv; FD_ZERO(&readfds); FD_SET(fd, &readfds); bytes_left = length; while (bytes_left > 0) { tv.tv_sec = 0; tv.tv_usec = 1000; ret = select(fd + 1, &readfds, NULL, NULL, &tv); if (ret == 0) { break; } else if(ret < 0) { printf("#############select errno [%d]###############\n", errno); return -1; } if(FD_ISSET(fd, &readfds)) { bytes_read = read(fd, ptr, bytes_left); } else { break; } if (bytes_read < 0) { if (errno == EINTR || errno == EAGAIN) { continue; } else { printf("#############recv errno [%d]###############\n", errno); return -errno; } } else if (0 == bytes_read) { // return (length - bytes_left) ? (length - bytes_left) : (-1); break; } bytes_left -= bytes_read; ptr += bytes_read; } return (length - bytes_left); }
                     
 客户端在windows平台下：

1，用户进程被杀死，tcp协议栈将异常断开连接，另一方可以获得通知，如errno 104（ Connection reset by peer）

2，用户进程退出且未调用closesocket，另一方可以获得通知errno 104

3，系统关机（正常的），另一方可以获得通知errno 104

4，系统关机（异常的），另一方不一定可以获得通知

5，系统断电，另一方无法获得通知

6，网络突然故障（例如网线被拔掉），另一方无法获得通知

由此可见，断电和断网时，对方无法获得通知，recv将一直阻塞直到永远。keepalive主要就是为了应对这种情况，若干保活包不能送达，对方即认为连接丢失。

这时errno读取为110（ Connection timed out）