Linux TCP KeepAlive详解与Socket实例实现

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本文档探讨了TCP套接字通信中的心跳机制，特别是在Linux系统中如何实现和管理TCP KeepAlive功能。TCP KeepAlive是一种防止TCP连接长时间空闲导致的数据丢失或服务不可达的技术，它不是默认开启的，需要在应用程序级别通过socket选项进行配置。首先，Linux内核提供了三个参数来控制KeepAlive行为：`net.ipv4.tcpkeepaliveintvl`（心跳间隔时间，单位秒），`net.ipv4.tcpkeepaliveprobes`（发送心跳包的尝试次数），以及`net.ipv4.tcpkeepalivetime`（无数据传输后启动探测的超时时间）。例如，一个配置可能设置为每75秒发送一次心跳，如果7200秒内没有响应，将发送9次探测包，然后关闭连接。在C语言编程中，可以使用`setsockopt`系统调用对单个socket进行这些设置，比如设置TCPKEEPCNT、TCPKEEPIDLE和TCPKEEPINTVL分别对应内核的`tcpkeepaliveprobes`、`tcpkeepalivetime`和`tcpkeepaliveintvl`。代码示例展示了如何通过`netinet/tcp.h`头文件中的`SO_KEEPALIVE`标志启用KeepAlive，并设置相关参数。值得注意的是，不同平台的KeepAlive实现可能会有所不同。作者推荐参考链接（<http://blog.csdn.net/dongfangyu/article/details/5537781>）以了解特定Linux发行版或特定硬件架构上的具体实现差异。此外，可以通过`cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_...`命令行工具查看和修改系统级别的KeepAlive设置。总结来说，本文档详细讲解了如何在Linux系统中通过TCP socket编程启用和调整KeepAlive功能，这对于维护长连接的网络应用至关重要，确保了数据传输的可靠性。同时，它还强调了跨平台实施的注意事项，帮助开发者编写兼容性更强的网络通信程序。

KeepAlive：

KeepAlive并不是默认开启的，

在Linux系统上没有一个全局的选项去开启TCP的KeepAlive。需要开启

KeepAlive的应用必须在TCP的socket中单独开启。Linux Kernel有三个选项影响到KeepAlive的行为：

net.ipv4.tcpkeepaliveintvl = 75

net.ipv4.tcpkeepaliveprobes = 9

net.ipv4.tcpkeepalivetime = 7200

tcpkeepalivetime的单位是秒，表示TCP链接在多少秒之后没有数据报文传输启动探测报文; tcpkeepaliveintvl单位

是也秒,表示前一个探测报文和后一个探测报文之间的时间间隔，tcpkeepaliveprobes表示探测的次数。

TCP socket也有三个选项和内核对应，通过setsockopt系统调用针对单独的socket进行设置：

TCPKEEPCNT: 覆盖 tcpkeepaliveprobes

TCPKEEPIDLE: 覆盖 tcpkeepalivetime

TCPKEEPINTVL: 覆盖 tcpkeepalive_intvl

系统设置：

// Get

#cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time

7200

#cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl

#cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes

// Set

#echo 1000> /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time

#echo 50> /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl

#echo 20> /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes

#include <netinet/tcp.h>

setsockopt(rs, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (void *)&keepAlive, sizeof(keepAlive));

不同平台的keepalive实现

http://blog.csdn.net/dongfangyu/article/details/5537781

#include "/usr/include/linux/tcp.h"

#include "/usr/include/linux/socket.h"

////KeepAlive实现，单位秒

//下面代码要求有ACE,如果没有包含ACE,则请把用到的ACE函数改成linux相应的接口

int keepAlive = 1;//设定KeepAlive

int keepIdle = 5;//开始首次KeepAlive探测前的TCP空闭时间

int keepInterval = 5;//两次KeepAlive探测间的时间间隔

int keepCount = 3;//判定断开前的KeepAlive探测次数

if(setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(void*)&keepAlive,sizeof(keepAlive)) == -1)

{

ACE_DEBUG ((LM_INFO,

ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt SO_KEEPALIVE error!/n")));

}

if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPIDLE,(void *)&keepIdle,sizeof(keepIdle)) == -1)

{

ACE_DEBUG ((LM_INFO,

ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt TCP_KEEPIDLE error!/n")));

}

if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPINTVL,(void *)&keepInterval,sizeof(keepInterval)) == -1)

{

ACE_DEBUG ((LM_INFO,

ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt TCP_KEEPINTVL error!/n")));

}

if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPCNT,(void *)&keepCount,sizeof(keepCount)) == -1)

{

ACE_DEBUG ((LM_INFO,

ACE_TEXT ("(%P|%t)setsockopt TCP_KEEPCNT error!/n")));

}

心跳包

http://blog.chinaunix.net/uid-26000296-id-3758651.html

其他

Keepalive

http://www.imooo.com/linux/linux-unix/192810.htm

Keepalive

程序

http://bbs.csdn.net/topics/390540670

如果一直在socket上有数据来往就不会触发keepalive，但是如果30秒一直没有数据往来，则keep alive开始工作：

发送探测包，受到响应则认为网络，是好的，结束探测；如果没有相应就每隔1秒发探测包，一共发送3次，3次后仍

没有相应，则发送RST包关闭连接，也就是从网络开始到你的socket能够意识到网络异常，最多花33秒。但是如果没

有设置keep alive，可能你在你的socket（阻塞性）的上面，接收: recv会一直阻塞不能返回，除非对端主动关闭连

KeepAlive Server

#include<iostream>

#include<stdlib.h>

#include<stdio.h>

#include<sys/socket.h>

#include<sys/epoll.h>

#include<netinet/in.h>

#include<arpa/inet.h>

#include<fcntl.h>

#include<errno.h>

#include<unistd.h>

#include<string.h>

#include<netinet/tcp.h>

#define SERVER_PORT 3333

#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20

#define MAXBUF 200

using namespace std;

int EstablishServer(struct sockaddr_in * addr,socklen_t addrLen,int port);

void * HeartService(void * arg);

void setnonblocking(int sock);

void socketkeepalive(int sockfd);

int main()

{

struct sockaddr_in server_addr,client_addr;

int serverFd,clientFd;

socklen_t clientLen=sizeof(struct sockaddr);

//建立socket连接

serverFd=EstablishServer(&server_addr,sizeof(server_addr),SERVER_PORT);

if(serverFd==-1)

{

cout<<"serverFd create failed!"<<endl;

exit(1);

}

for(;;)

{

//等待连接的请求

if((clientFd=accept(serverFd,(struct sockaddr *)&client_addr,&clientLen))<0)

{

perror("accept wrong !:");

exit(1);

}

cout<<"----------------------------------------------------------------"<<endl;

printf("accept from %s:%d",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),client_addr.sin_port);

pthread_t clientTid;

int pthrst=pthread_create(&clientTid,NULL,HeartService,(void *)&clientFd);

if(pthrst!=0)

{

perror("pthread_create wrong ! :");

}

return 0;

}

//建立服务端socket的通信，绑定端口

int EstablishServer(struct sockaddr_in * addr,socklen_t addrLen,int port)

{

int listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

if(listenfd<0)

{

perror("listenfd socket error");

return -1;

}

bzero(addr,addrLen);

addr->sin_family=AF_INET;

addr->sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

addr->sin_port=htons(port);

if(bind(listenfd,(struct sockaddr *)addr,addrLen)<0)

{

perror("bind error");

return -1;

}

if(listen(listenfd,LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE)<0)

{

perror("listen error");

return -1;

}

return listenfd;

}

//心跳机制线程

void *HeartService(void * arg)

{

//获得自身的线程号

pthread_t tid=pthread_self();

//获得传送过来的clientFd

int clientFd=*(int *)arg;

cout<<"New thread create,the tid is "<<tid<<" the clientFd is "<<clientFd<<endl;

char buf[MAXBUF];

int n,m,count=0;

socketkeepalive(clientFd);

for(;;)

{

if((n=recv(clientFd,buf,MAXBUF,0))<0)

{

if(errno==ECONNRESET)//表示连接被重置了，已经无效了，关闭它，删除它

{

printf("It is ECONNRESET:%s",strerror(ECONNRESET));

close(clientFd);

}

else if(errno==ETIMEDOUT)

{

cout<<"Ha Ha you want ETIMEDOUT"<<endl;

close(clientFd);

}

else

{

perror("read error!"); //其他错误

exit(1);

close(clientFd);

}

else if(n==0)//有读事件触发，但是read返回0，所以是对面已经关闭sockfd了

TCP

2016

年

月

日

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Linux

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