在C#中利用Keep-Alive處理Socket網路異常斷開的方法

　　最近我負責一個IM項目的開發，服務端和用戶端採用TCP協議串連。服務端採用C#開發，用戶端採用Delphi開發。在服務端開發中我碰到了各種各樣的網路異常斷開現象。在處理這些異常的時候有了一些心得，現在寫出來和大家分享一下。

那網路異常斷開原因主要有那些呢？歸納起來主要有以下兩種：

1、用戶端程式異常。

　　對於這種情況，我們很好處理，因為用戶端程式異常退出會在服務端引發ConnectionReset的Socket異常（就是WinSock2中的10054異常）。只要在服務端處理這個異常就可以了。

2、網路鏈路異常。

　　如：網線拔出、交換器掉電、用戶端機器掉電。當出現這些情況的時候服務端不會出現任何異常。這樣的話上面的代碼就不能處理這種情況了。對於這種情況在MSDN裡面是這樣處理的，我在這裡貼出MSDN的原文：

如果您需要確定串連的目前狀態，請進行非阻止、零位元組的 Send 調用。如果該調用成功返回或引發 WAEWOULDBLOCK 錯誤碼 (10035)，則該通訊端仍然處於串連狀態；否則，該通訊端不再處於串連狀態。

　　但是我在實際應用中發現，MSDN說的這種處理方法在很多時候根本無效，無法檢測出網路已經異常斷開了。那我們該怎麼辦呢？

　　我們知道，TCP有一個串連檢測機制，就是如果在指定的時間內（一般為2個小時）沒有資料傳送，會給對端發送一個Keep-Alive資料報，使用的序號是曾經發出的最後一個報文的最後一個位元組的序號，對端如果收到這個資料，回送一個TCP的ACK，確認這個位元組已經收到，這樣就知道此串連沒有被斷開。如果一段時間沒有收到對方的響應，會進行重試，重試幾次後，向對端發一個reset，然後將串連斷掉。

　　在Windows中，第一次探測是在最後一次資料發送的兩個小時，然後每隔1秒探測一次，一共探測5次，如果5次都沒有收到回應的話，就會斷開這個串連。但兩個小時對於我們的項目來說顯然太長了。我們必須縮短這個時間。那麼我們該如何做呢？我要利用Socket類的IOControl()函數。我們來看看這個函數能幹些什麼：

使用 IOControlCode 枚舉指定控制碼，為 Socket 設定低級操作模式。

命名空間:System.Net.Sockets
程式集:System（在 system.dll 中）

文法

C#
public int IOControl (
IOControlCode ioControlCode,
byte[] optionInValue,
byte[] optionOutValue
)

參數
ioControlCode
一個 IOControlCode 值，它指定要執行的操作的控制碼。

optionInValue
Byte 類型的數組，包含操作要求的輸入資料。

optionOutValue
Byte 類型的數組，包含由操作返回的輸出資料。

傳回值
optionOutValue 參數中的位元組數。

如：

socket.IOControl(IOControlCode.KeepAliveValues, inOptionValues, null);

我們要搞清楚的就是inOptionValues的定義，在C++裡它是一個結構體。我們來看看這個結構體：

struct tcp_keepalive 
...{ 
    u_long  onoff; //是否啟用Keep-Alive
    u_long  keepalivetime; //多長時間後開始第一次探測（單位：毫秒）
    u_long  keepaliveinterval; //探測時間間隔（單位：毫秒）
}; 

在C#中，我們直接用一個Byte數組傳遞給函數：

uint dummy = 0;
byte[] inOptionValues = new byte[Marshal.SizeOf(dummy) * 3];
BitConverter.GetBytes((uint)1).CopyTo(inOptionValues, 0);//是否啟用Keep-Alive
BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy));//多長時間開始第一次探測
BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy) * 2);//探測時間間隔

具體實現代碼：

        public static void AcceptThread()
        ...{
            Thread.CurrentThread.IsBackground = true;
            while (true)
            ...{
                uint dummy = 0;
                byte[] inOptionValues = new byte[Marshal.SizeOf(dummy) * 3];
                BitConverter.GetBytes((uint)1).CopyTo(inOptionValues, 0);
                BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy));
                BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy) * 2);
                try
                ...{
                    Accept(inOptionValues);
                }
                catch ...{ }
            }
        }

        private static void Accept(byte[] inOptionValues)
        ...{
            Socket socket = Public.s_socketHandler.Accept();
            socket.IOControl(IOControlCode.KeepAliveValues, inOptionValues, null);
            UserInfo info = new UserInfo();
            info.socket = socket;
            int id = GetUserId();
            info.Index = id;
            Public.s_userList.Add(id, info);
            socket.BeginReceive(info.Buffer, 0, info.Buffer.Length, SocketFlags.None, new AsyncCallback(ReceiveCallBack), info);
        }

好了，這樣就成功了。