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@(常识)

TCP Keepalive

长连接的环境下，人们一般使用业务层面或上层应用层协议（诸如MQTT，SOCKET.IO等）里面定义和使用。
一旦有热数据需要传递，若此时连接已经被中介设备断开，应用程序没有及时感知的话，那么就会导致在一个无效的数据链路层面发送业务数据，结果就是发送失败。

无论是因为客户端意外断电、死机、崩溃、重启，还是中间路由网络无故断开、NAT超时等，服务器端要做到快速感知失败，减少无效链接操作。

协议解读

下面协议解读，基于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；总之保活报文不在窗口控制范围内 有一张图，可以很容易说明，但请仔细观察Tcp Keepalive部分：
  

  Tcp keepalive 如何使用

  以下环境是在Linux服务器上进行。应用程序若想使用，需要设置SO_KEEPALIVE套接口选项才能够生效。

  系统内核参数配置

  tcp_keepalive_time，在TCP保活打开的情况下，最后一次数据交换到TCP发送第一个保活探测包的间隔，即允许的持续空闲时长，或者说每次正常发送心跳的周期，默认值为7200s（2h）。
  tcp_keepalive_probes 在tcp_keepalive_time之后，没有接收到对方确认，继续发送保活探测包次数，默认值为9（次）
  tcp_keepalive_intvl，在tcp_keepalive_time之后，没有接收到对方确认，继续发送保活探测包的发送频率，默认值为75s。
  发送频率tcp_keepalive_intvl乘以发送次数tcp_keepalive_probes，就得到了从开始探测到放弃探测确定连接断开的时间;
  若设置，服务器在客户端连接空闲的时候，每90秒发送一次保活探测包到客户端，若没有及时收到客户端的TCP Keepalive ACK确认，将继续等待15秒*2=30秒。总之可以在90s+30s=120秒（两分钟）时间内可检测到连接失效与否。
  以下改动，需要写入到/etc/sysctl.conf文件：

  net.ipv4.tcp_keepalive_time=90
  net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=15
  net.ipv4.tcp_keepalive_probes=2

  保存退出，然后执行sysctl -p生效。可通过 sysctl -a | grep keepalive 命令检测一下是否已经生效。
  针对已经设置SO_KEEPALIVE的套接字，应用程序不用重启，内核直接生效。

  Java/netty服务器如何使用

  只需要在服务器端一方设置即可，客户端完全不用设置，比如基于netty 4服务器程序：

  ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
             .channel(NioServerSocketChannel.class)
             .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100)
             .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
             .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
             .childHandler(new ChannelInitializer() {                 @Override
                 public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                     ch.pipeline().addLast(                             new EchoServerHandler());
                 }
             });            // Start the server.
            ChannelFuture f = b.bind(port).sync();            // Wait until the server socket is closed.
            f.channel().closeFuture().sync();

  Java程序只能做到设置SO_KEEPALIVE选项，至于TCP_KEEPCNT，TCP_KEEPIDLE，TCP_KEEPINTVL等参数配置，只能依赖于sysctl配置，系统进行读取。