http、tcp的keepalive那些事兒

HTTP keep-alive

早期網頁比較簡單，一次http請求便可加載到全部資源。隨着網頁愈來愈複雜，每每須要屢次請求才能加載到全部資源，網頁上有css,html,圖片等各類資源，短期內須要屢次http請求。每次http請求都須要創建tcp鏈接、發送請求、接收請求、斷開鏈接等過程，很是耗系統資源.

能不能只創建一次http請求，同時請求css,html,圖片等資源？確定是不能的，由於http是無鏈接的，若是同一個http請求連續請求css,html,js,圖片等，返回的數據就不知道怎麼處理了，不知道返回的內容是哪次請求須要的。

那既然tcp鏈接是有狀態的，那能不能只創建一次tcp請求？畢竟tcp請求的握手和分手很是耗網絡資源，http請求只是對tcp報文的一個封裝，若是能複用tcp請求也能提高很多性能，答案是能夠的。
通常用戶進入一個網頁、瀏覽網頁須要一段時間，可是不會須要好久，所以http keep-alive通常不會設置太長，通常設置成1分鐘，即一分鐘以內對一個站點的訪問只會創建一個tcp鏈接，頁面上若是有多個http請求則會複用這個tcp鏈接。當沒有http請求時，一分鐘以後則斷開則會個tcp鏈接。

http keep-alive底層的tcp實際上是短連接，它是經過心跳機制着tcp鏈接不間斷

http1.0默認是關閉的，經過http請求頭設置「connection: keep-alive」進行開啓；http1.1中默認開啓，經過http請求頭設置「connection: close」關閉

keep-alive機制：若開啓後，在一次http請求中，服務器進行響應後，再也不直接斷開TCP鏈接，而是將TCP鏈接維持一段時間。在這段時間內，若是同一客戶端再次向服務端發起http請求，即可以複用此TCP鏈接，向服務端發起請求，並重置timeout時間計數器，在接下來一段時間內還能夠繼續複用。這樣無疑省略了反覆建立和銷燬TCP鏈接的損耗。

http keep-alive是在服務端實現的，客戶端只是設置了一下http頭，加上keep-alive字段，服務端收到這個字段後不會立馬關閉tcp鏈接，會保持一個設置的時長，好比1分鐘，1分鐘以內若是有新的tcp請求則重置這個時間，不然關閉這個tcp鏈接。通常服務端會設置兩個參數：

• maxKeepAliveRequests：一個鏈接上，最多能夠發起多少次請求，默認100，超過這個次數後會關閉。
• keepAliveTimeout：底層socket鏈接最多保持多長時間，默認60秒，超過這個時間鏈接會被關閉。

通常的服務器端都會設置這兩個參數，供http keep-alive使用，客戶端只須要在http頭中開啓便可。

TCP keepalive

tcp keepalive是tcp層面的長鏈接，它是真正的長鏈接，是傳輸層，這個tcp長鏈接可被上層全部協議使用，應用層協議對tcp的長鏈接無感知，並不直到tcp是長鏈接，只知道有可用的tcp鏈接而且使用便可。
tcp長鏈接默認是關閉的，須要開啓。它有三個參數：

• 保活時間（tcp_keepalive_time）默認：7200秒
• 保活時間間隔（tcp_keepalive_intvl）默認：75秒
• 探測循環次數（tcp_keepalive_probes）默認：9次

也就是默認狀況下一條TCP鏈接在2小時（7200秒）都沒有報文交換後，會開始進行保活探測，若再通過9*75秒=11分鐘15秒的循環探測都未收到探測響應，即共計：2小時11分鐘15秒後會自動斷開TCP鏈接。
探測的結果可能有三種狀況：

• 對方迴應了ACK。說明一切OK。若是接下來2小時尚未數據傳輸，那麼還會繼續發送keepalive探針，以確保鏈接存活。
• 對方回覆RST，表示這個鏈接已經不存在。例如一方服務宕機後重啓，此時接收到探針，由於不存在對應的鏈接。
• 沒有回覆。說明socket已經被關閉了

tcp的keepalive默認是關閉的，在建立鏈接的時候能夠經過參數設置打開。可是tcp的keepalive通常設置太長，不太實用，通常應用程序本身經過心跳機制來維持着長鏈接。即tcp建立的時候不設置keepalive，默認它永遠鏈接，它的斷開由應用程序主動關閉，只要應用程序不關閉這個tcp鏈接就不會被斷開。在複雜的網絡環境下，經過應用程序心跳機制來確保鏈接保持着通暢，實現應用層的長鏈接。這是現代不少應用層保持長鏈接經常使用的技巧，好比mysql,微服務,服務發現等。

區別

• TCP鏈接每每就是咱們廣義理解上的長鏈接，由於它具有雙端連續收發報文的能力，tcp鏈接沒有長短之分，它只要創建起來了就會永遠鏈接着，除非主動分手，可是因爲網絡問題，可能有一端會斷開鏈接，這個時候另一端若是不感知，則會長時間維持着這個無效的鏈接。因此爲了減小無效鏈接的維護，設置一個keepalive；開啓了keep-alive的HTTP鏈接，也是一種長鏈接，可是它因爲協議自己的限制，服務端沒法主動發起應用報文。若是一個http請求結束，立刻關閉tcp鏈接或者長時間不關閉tcp鏈接，對系統資源都是一種消耗，所以設置一個keep-alive，讓這個tcp鏈接在一段時間內保持着鏈接狀態不要關閉，而這個時間長度是由服務器設置的。
  
• TCP中的keepalive是用來保鮮、保活的，tcp原本就是長鏈接，須要主動關閉纔會斷開。爲了監聽對方是否網絡一般才設置一個keepalive；HTTP中的keep-alive機制主要爲了讓支撐它的TCP鏈接活的的更久，因此一般又叫作：HTTP persistent connection（持久鏈接） 和 HTTP connection reuse（鏈接重用）
  

參考

【1】HTTP keep-alive和TCP keepalive的區別，你瞭解嗎？
【2】詳解HTTP 與TCP中Keep-Alive機制的區別