C/C++網路編程中的TCP保活

在預設的情況下，TCP串連是沒有保活的心跳的。這就是說，當一個TCP的socket，用戶端與服務端誰也不發送資料，會一直保持著串連。這其中如果有一方異常掉線，另一端永遠也不可能知道。這對於一些服務型的程式來說，將是災難性的後果。

　　所以，必須對建立的socket，啟用保活心跳，即Keepalive選項。

啟用Keepalive

　　對於WIN32或者Linux平台來說，設定socket的Keepalive都很簡單，只需使用setsockopt設定SO_KEEPALIVE即可。

　　setsockopt的函數原型在Linux環境下為：

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1. #include <sys/types.h>    
2. #include <sys/socket.h>    
3.     
4. int setsockopt(int s, int level, int optname,    
5.                const void *optval,    
6.                socklen_t optlen);    

，在WIN32平台下為

[html]
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1. #include <winsock2.h>    
2.     
3. int setsockopt(int s, int level, int optname,    
4.                const char *optval,    
5.                int optlen);    

　　因為const void *可以接受const char *型的參數，所以為了代碼的跨平台編譯考慮，可以採用以下代碼來設定TCP的Keepalive選項。

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1. alive = 1;  
2. if (setsockopt  
3.     (fd, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (const char *) &alive,  
4.      sizeof alive) != 0)  
5.   {  
6.     log_warn ("Set keep alive error: %s.\n", strerror (errno));  
7.     return -1;  
8.   }  

　　這樣，對於TCP的串連，就啟用了系統預設值的保活心跳。

Linux環境下的TCP Keepalive參數設定

　　為什麼說是系統預設值的呢？因為有這樣幾個值，我們並沒有手動設定，是採用的系統預設值。即，

1. 多長時間發送一次保活心跳？
2. 如果沒有返回，多長時間再重試發送？
3. 重試幾次為失敗？

   　　如果是Linux作業系統，這三個值分別為

   [html]
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   1. # cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time    
   2. 7200    
   3. # cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl    
   4. 75    
   5. # cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes    
   6. 9    

　　這就是說，在Linux系統下，如果對於TCP的socket啟用了Keepalive選項，則會在7200秒（即兩個小時）沒有資料後，發起KEEPALIVE報文。如果沒有回應，則會在75秒後再次重試。如果重試9次均失敗，則認定串連已經失效。TCP的讀取操作，將返回0。

　　這對於我們大多數應用來說，前兩個時間值都有點太長了。

　　我們可以通過重設上面三個值，來使得作業系統上啟動並執行所有啟用了Keepalive選項的TCP的socket的行為更改。

　　我們也可以只針對我們自己建立的socket，重設這三個值。它們分別對應TCP_KEEPIDLE、TCP_KEEPINTL和TCP_KEEPCNT的選項值，同樣可以使用setsockopt進行設定。

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1. #include <stdlib.h>    
2. #include <fcntl.h>    
3. #include <errno.h>    
4. #include <sys/socket.h>    
5. #include <netinet/tcp.h>    
6. #include <netinet/in.h>    
7. #include <netdb.h>    
8. #include <arpa/inet.h>    
9.     
10. int    
11. socket_set_keepalive (int fd)    
12. {    
13.   int ret, error, flag, alive, idle, cnt, intv;    
14.     
15.   /* Set: use keepalive on fd */    
16.   alive = 1;    
17.   if (setsockopt    
18.       (fd, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, &alive,    
19.        sizeof alive) != 0)    
20.     {    
21.       log_warn ("Set keepalive error: %s.\n", strerror (errno));    
22.       return -1;    
23.     }    
24.     
25.   /* １０秒鐘無資料，觸發保活機制，發送保活包 */    
26.   idle = 10;    
27.   if (setsockopt (fd, SOL_TCP, TCP_KEEPIDLE, &idle, sizeof idle) != 0)    
28.     {    
29.       log_warn ("Set keepalive idle error: %s.\n", strerror (errno));    
30.       return -1;    
31.     }    
32.     
33.   /* 如果沒有收到回應，則５秒鐘後重發保活包 */    
34.   intv = 5;    
35.   if (setsockopt (fd, SOL_TCP, TCP_KEEPINTVL, &intv, sizeof intv) != 0)    
36.     {    
37.       log_warn ("Set keepalive intv error: %s.\n", strerror (errno));    
38.       return -1;    
39.     }    
40.     
41.   /* 連續３次沒收到保活包，視為串連失效 */    
42.   cnt = 3;    
43.   if (setsockopt (fd, SOL_TCP, TCP_KEEPCNT, &cnt, sizeof cnt) != 0)    
44.     {    
45.       log_warn ("Set keepalive cnt error: %s.\n", strerror (errno));    
46.       return -1;    
47.     }    
48.     
49.   return 0;    
50. }    

WIN32環境下的TCP Keepalive參數設定

　　而WIN32環境下的參數設定，就要麻煩一些，需要使用另外的一個函數WSAIoctl和一個結構struct tcp_keepalive。

　　它們的原型分別為：

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1. #include <winsock2.h>    
2. #include <mstcpip.h>    
3.     
4. int WSAIoctl(    
5.              SOCKET s,    
6.              DWORD dwIoControlCode,    
7.              LPVOID lpvInBuffer,    
8.              DWORD cbInBuffer,    
9.              LPVOID lpvOutBuffer,    
10.              DWORD cbOutBuffer,    
11.              LPDWORD lpcbBytesReturned,    
12.              LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,    
13.              LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION lpCompletionRoutine    
14. );    
15.     
16. struct tcp_keepalive {    
17.     u_long onoff;    
18.     u_long keepalivetime;    
19.     u_long keepaliveinterval;    
20. };    

　　在這裡，使用WSAIoctl的時候，dwIoControlCode要使用SIO_KEEPALIVE_VALS，lpvOutBuffer用不上，cbOutBuffer必須設定為0。

　　struct tcp_keepalive結構的參數意義為：

　　onoff，是否開啟KEEPALIVE； keepalivetime，多長時間觸發Keepalive報文的發送； keepaliveinterval，多長時間沒有回應觸發下一次發送。

　　注意：這裡兩個時間單位都是毫秒而不是秒。

[html]
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1. #include <winsock2.h>    
2. #include <mstcpip.h>    
3.     
4. int    
5. socket_set_keepalive (int fd)    
6. {    
7.   struct tcp_keepalive kavars[1] = {    
8.       1,    
9.       10 * 1000,        /* 10 seconds */    
10.       5 * 1000          /* 5 seconds */    
11.   };    
12.     
13.   /* Set: use keepalive on fd */    
14.   alive = 1;    
15.   if (setsockopt    
16.       (fd, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (const char *) &alive,    
17.        sizeof alive) != 0)    
18.     {    
19.       log_warn ("Set keep alive error: %s.\n", strerror (errno));    
20.       return -1;    
21.     }    
22.     
23.   if (WSAIoctl    
24.       (fd, SIO_KEEPALIVE_VALS, kavars, sizeof kavars, NULL, sizeof (int), &ret, NULL,    
25.        NULL) != 0)    
26.     {    
27.       log_warn ("Set keep alive error: %s.\n", strerror (WSAGetLastError ()));    
28.       return -1;    
29.     }    
30.     
31.   return 0;    
32. }  
    

原文地址:http://blog.csdn.net/weiqubo/article/details/7225338