TCP KeepAlive与HTTP Keep-Alive

TCP KeepAlive

TCP连接建立之后，如果应用程序或者上层协议一直不发送数据，或者隔很长时间才发送一次数据，那么TCP需要判断是应用程序掉线了还是确实没有数据传输。

TCP协议通过KeepAlive机制解决这个问题，当超过一段时间之后，TCP自动发送一个数据为空的报文给对方，如果对方回应了这个报文，说明对方还在线，连接可以继续保持，如果对方没有报文返回，并且重试了多次之后则认为连接丢失，没有必要保持连接。

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连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

举个例子，以我的系统默认设置为例，kernel默认设置的tcpkeepalivetime是7200s, 如果我在应用程序中针对socket开启了KeepAlive,然后设置的TCP_KEEPIDLE为60，那么TCP协议栈在发现TCP连接空闲了60s没有数据传输的时候就会发送第一个探测报文。

HTTP Keep-Alive

TCP在建立连接之后， HTTP协议使用TCP传输HTTP协议的请求(Request)和响应(Response)数据，一次完整的HTTP事务如下图：

这张图简化了HTTP(Req)和HTTP(Resp)，实际上的请求和响应需要多个TCP报文。

从图中可以发现一个完整的HTTP事务，有连接的建立，请求的发送，响应接收，断开连接这四个过程，早期通过HTTP协议传输的数据以文本为主，一个请求可能就把所有要返回的数据取到，但是，现在要展现一张完整的页面需要很多个请求才能完成，如图片,JS,CSS等，如果每一个HTTP请求都需要新建并断开一个TCP，这个开销是完全没有必要的。

开启HTTP Keep-Alive之后，能复用已有的TCP连接，当前一个请求已经响应完毕，服务器端没有立即关闭TCP连接，而是等待一段时间接收浏览器端可能发送过来的第二个请求，通常浏览器在第一个请求返回之后会立即发送第二个请求，如果某一时刻只能有一个连接，同一个TCP连接处理的请求越多，开启KeepAlive能节省的TCP建立和关闭的开销就越多。

当然通常会启用多个连接去从服务器器上请求资源，但是开启了Keep-Alive之后，仍然能加快资源的加载速度。HTTP/1.1之后默认开启Keep-Alive, 在HTTP的头域中增加Connection选项。当设置为Connection:keep-alive表示开启，设置为Connection:close表示关闭。实际上HTTP的KeepAlive写法是Keep-Alive，跟TCP的KeepAlive写法上也有不同。所以TCP KeepAlive和HTTP的Keep-Alive不是同一回事情。

TCP服务器怎么检测客户端断开连接

1. 当recv()返回值小于等于0时且errno != EINTR时，表明客户端已经断开了连接。如果errno == EINTR 则说明recv函数是由于程序接收到信号后返回的，socket连接还是正常的。
2. 为服务器实现一个心跳检测，一定时间内未收到自定义的心跳包则标记为已断开。