TCP keepalive 和 http keep-alive

keepalive機制

TCP keepalive

概念

在使用TCP長鏈接（複用已創建TCP鏈接）的場景下，須要對TCP鏈接進行保活，避免被網關幹掉鏈接。
在應用層，能夠經過定時發送心跳包的方式實現。而Linux已提供的TCP KEEPALIVE，在應用層可不關心心跳包什麼時候發送、發送什麼內容，由OS管理：OS會在該TCP鏈接上定時發送探測包，探測包既起到鏈接保活的做用，也能自動檢測鏈接的有效性，並自動關閉無效鏈接。

原理

創建TCP鏈接時，就有定時器與之綁定，其中的一些定時器就用於處理keepalive過程。當keepalive定時器到0的時候，便會給對端發送一個不包含數據部分的keepalive探測包（probe packet），若是收到了keepalive探測包的回覆消息，那就能夠判定鏈接依然是OK的。若是咱們沒有收到對端keepalive探測包的回覆消息，咱們即可以判定鏈接已經不可用，進而採起一些措施。但Keepalive會額外產生一些網絡數據包外，這些包將加大網絡流量，對路由器和防火牆形成必定的負擔。

Linux設置

# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time
7200
# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl
75
# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes
9

tcp_keepalive_time，在TCP保活打開的狀況下，若是在該時間內沒有數據往來，則發送探測包。即容許的持續空閒時長，或者說每次正常發送心跳的週期，默認值爲7200s（2h）。
tcp_keepalive_probes 嘗試探測的次數。若是發送的探測包次數超過該值仍然沒有收到對方響應，則認爲鏈接已失效並關閉鏈接。默認值爲9（次）
tcp_keepalive_intvl，探測包發送間隔時間。默認值爲75s。

Java/netty服務器如何使用

如基於netty 4服務器程序

serverBootstrap.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);

更多細節

長鏈接環境爲何要保活

TCP鏈接被中間設備斷開，客戶端和服務端對此是得不到通知的。長鏈接的環境下，如IM服務，若某鏈接長時間沒有數據交換，可能被丟棄。那一旦有數據須要傳遞，且此時鏈接已經被中介設備斷開，應用程序沒有及時感知的話，那麼就會致使在一個無效的數據鏈路層面發送業務數據，結果就是發送失敗。

TCP鏈接不活躍被幹掉具體是什麼

在三層地址轉換中，咱們能夠保證局域網內主機向公網發出的IP報文能順利到達目的主機，可是從目的主機返回的IP報文卻不能準確送至指定局域網主機（咱們不能讓網關把IP報文廣播至所有局域網主機，由於這樣必然會帶來安全和性能問題）。爲了解決這個問題，網關路由器須要藉助傳輸層端口，一般狀況下是TCP或UDP端口，由此來生成一張傳輸層端口轉換表。
因爲端口數量有限（0~65535），端口轉換表的維護佔用系統資源，所以不能無休止地向端口轉換表中增長記錄。對於過時的記錄，網關須要將其刪除。如何判斷哪些是過時記錄？網關認爲，一段時間內無活動的鏈接是過時的，應定時檢測轉換表中的非活動鏈接，並將之丟棄。
更多參考：https://blog.chionlab.moe/201...

Http keep-alive

在 HTTP 1.0 時期，每一個 TCP 鏈接只會被一個 HTTP Transaction（請求加響應）使用，請求時創建，請求完成釋放鏈接。當網頁內容愈來愈複雜，包含大量圖片、CSS 等資源以後，這種模式效率就顯得過低了。因此，在 HTTP 1.1 中，引入了 HTTP persistent connection 的概念，也稱爲 HTTP keep-alive，目的是複用TCP鏈接，在一個TCP鏈接上進行屢次的HTTP請求從而提升性能。

HTTP1.0中默認是關閉的，須要在HTTP頭加入"Connection: Keep-Alive"，才能啓用Keep-Alive；HTTP1.1中默認啓用Keep-Alive，加入"Connection: close "，才關閉。

區別

二者在寫法上不一樣，http keep-alive 中間有個"-"符號。
HTTP協議的keep-alive 意圖在於鏈接複用，同一個鏈接上串行方式傳遞請求-響應數據
TCP的keepalive機制意圖在於保活、心跳，檢測鏈接錯誤。

http鏈接池與keep-alive關係

鏈接池技術做爲建立和管理鏈接的緩衝池技術，減小建立和銷燬鏈接的開銷，是對多個鏈接的生命週期管理。keep-alive強調的是一個http鏈接自己的複用機制。

總結

本文重點梳理了TCP keep alive概念和原理，並與http keep-alive對比區別，又引伸出http鏈接池與keep-alive的關係，幫助理清基礎概念。

參考

https://blog.chionlab.moe/201...
http://time-track.cn/tcp-keep...
http://www.blogjava.net/yongb...
http://www.cnblogs.com/zhanji...