TCP漫谈之keepalive

2024-05-10 17:48

文章标签 tcp keepalive 漫谈

本文主要是介绍TCP漫谈之keepalive，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

tcp是一个有状态通讯协议，所谓的有状态是指通信过程中通信的双方各自维护连接的状态。
先简单回顾一下TCP的连接建立和断开的整个过程。这里主要考虑主流程（关于丢包、拥塞、窗口、失败重试等情况后面详细讨论），首先是客户端发送syn（Synchronize Sequence Numbers：同步序列编号）包给服务端，告诉服务端我要连接你，syn包里面主要携带了客户端的seq序列号。服务端回发一个syn+ack，其中syn包和客户端原理类似，只不过携带是服务端的seq序列号，ack包则是确认客户端允许连接。最后客户端再次发送一个ack确认接收到服务端的syn包。这样客户端和服务端就可以建立连接了。整个流程成为三次握手。

在这里插入图片描述

建立连接后，客户端或者服务端便可以通过已建立的socket连接发送数据，对端接收数据后，便可以通过ack确认已经收到数据。
数据交换完毕后，通常是客户端便可以发送FIN包，告诉另一端我要断开了。另一端先是通过ACK确认收到FIN包，然后发送FIN包，告诉客户端我也关闭了。最后客户端回应ACK确认连接终止。整个流程成为四次挥手。
Tcp的性能经常为大家诟病，除了TCP+IP额外的header以外。它建立连接需要三次握手，关闭连接需要四次挥手。如果只是发送很少的数据，那么传输的有效数据是非常少的。那么是不是建立一次连接后续可以继续复用呢？的确可以这样做，但又带来另一个问题，如果连接一直不释放，端口被占满了咋办。为此引入了今天讨论的第一个话题tcp keepalive。所谓的Tcp 的keepalive是指tcp连接建立后会通过keepalive的方式一直保持，不会在数据传输完成后立刻中断，而是通过keepalive机制检测连接状态。
linux控制keepalive有三个参数。保活时间net.ipv4.tcp_keepalive_time、保活时间间隔net.ipv4.tcp_keepalive_intvl、保活探测次数net.ipv4.tcp_keepalve_probes，默认值分别是 7200 秒（2 小时）、75 秒和 9 次探测。如果使用 TCP 自身的 keep-Alive 机制，在 Linux 系统中，最少需要经过 2 小时 + 9*75 秒后断开。譬如我们SSH登录一台服务器后可以看到
在这里插入图片描述
可以看到这个tcp的keepalive时间是2个小时。并且会在2个小时候发送探测包。确认对端是否处于连接状态。
之所以会讨论tcp的keepalive是因为发现服器上面有泄露的tcp连接

# ll /proc/11516/fd/10
lrwx------ 1 root root 64 Jan  3 19:04 /proc/11516/fd/10 -> socket:[1241854730]
# date
Sun Jan  5 17:39:51 CST 2020

已经建立连接两天，但是对方已经断开了（非正常断开）。由于使用了比较老的go（1.9之前版本有问题）导致连接没有释放。
解决这类问题，可以借助tcp的keepalive机制。新版go语言已经支持在建立连接的时候设置keepalive时间。首先查看网络包中建立tcp连接的方法DialContext方法中

if tc, ok := c.(*TCPConn); ok && d.KeepAlive >= 0 {setKeepAlive(tc.fd, true)ka := d.KeepAliveif d.KeepAlive == 0 {ka = defaultTCPKeepAlive}setKeepAlivePeriod(tc.fd, ka)testHookSetKeepAlive(ka)
}
其中defaultTCPKeepAlive是15s。如果是http连接，使用默认client，那么他会将keepalive时间设置成30s。
var DefaultTransport RoundTripper = &Transport{Proxy: ProxyFromEnvironment,DialContext: (&net.Dialer{Timeout:   30 * time.Second,KeepAlive: 30 * time.Second,DualStack: true,}).DialContext,ForceAttemptHTTP2:     true,MaxIdleConns:          100,IdleConnTimeout:       90 * time.Second,TLSHandshakeTimeout:   10 * time.Second,ExpectContinueTimeout: 1 * time.Second,
}

下面通过一个简单的demo测试一下，代码如下：

func main() {wg := &sync.WaitGroup{}c := http.DefaultClientfor i := 0; i < 2; i++ {wg.Add(1)go func() {defer wg.Done()for {r, err := c.Get("http://x.x.x.x:8080")if err != nil {fmt.Println(err)return}_, err = ioutil.ReadAll(r.Body)r.Body.Close()if err != nil {fmt.Println(err)return}time.Sleep(30 * time.Millisecond)}}()}wg.Wait()
}