TCP協(xié)議中有長連接和短連接之分。短連接在數(shù)據(jù)包發(fā)送完成后就會自己斷開，長連接在發(fā)包完畢后，會在一定的時間內(nèi)保持連接，即我們通常所說的Keepalive（存活定時器）功能。
默認(rèn)的Keepalive超時需要7,200,000 milliseconds，即2小時，探測次數(shù)為5次。它的功效和用戶自己實現(xiàn)的心跳機(jī)制是一樣的。
開啟Keepalive功能需要消耗額外的寬帶和流量，盡管這微不足道，但在按流量計費(fèi)的環(huán)境下增加了費(fèi)用，另一方面，Keepalive設(shè)置不合理時可能會因為短暫的網(wǎng)絡(luò)波動而斷開健康的TCP連接。
keepalive并不是TCP規(guī)范的一部分。在Host Requirements RFC羅列有不使用它的三個理由：（1）在短暫的故障期間，它們可能引起一個良好連接（good connection）被釋放（dropped），（2）它們消費(fèi)了不必要的寬帶，（3）在以數(shù)據(jù)包計費(fèi)的互聯(lián)網(wǎng)上它們（額外）花費(fèi)金錢。然而，在許多的實現(xiàn)中提供了存活定時器。
一些服務(wù)器應(yīng)用程序可能代表客戶端占用資源，它們需要知道客戶端主機(jī)是否崩潰。存活定時器可以為這些應(yīng)用程序提供探測服務(wù)。Telnet服務(wù)器和Rlogin服務(wù)器的許多版本都默認(rèn)提供存活選項。
個人計算機(jī)用戶使用TCP/IP協(xié)議通過Telnet登錄一臺主機(jī)，這是能夠說明需要使用存活定時器的一個常用例子。如果某個用戶在使用結(jié)束時只是關(guān)掉了電源，而沒有注銷（log off），那么他就留下了一個半打開（half-open）的連接。如果客戶端消失，留給了服務(wù)器端半打開的連接，并且服務(wù)器又在等待客戶端的數(shù)據(jù)，那么等待將永遠(yuǎn)持續(xù)下去。存活特征的目的就是在服務(wù)器端檢測這種半打開連接。
也可以在客戶端設(shè)置存活器選項，且沒有不允許這樣做的理由，但通常設(shè)置在服務(wù)器。如果連接兩端都需要探測對方是否消失，那么就可以在兩端同時設(shè)置（比如NFS）。
keepalive工作原理：
若在一個給定連接上，兩小時之內(nèi)無任何活動，服務(wù)器便向客戶端發(fā)送一個探測段。（我們將在下面的例子中看到探測段的樣子。）客戶端主機(jī)必須是下列四種狀態(tài)之一：
1) 客戶端主機(jī)依舊活躍（up）運(yùn)行，并且從服務(wù)器可到達(dá)。從客戶端TCP的正常響應(yīng)，服務(wù)器知道對方仍然活躍。服務(wù)器的TCP為接下來的兩小時復(fù)位存活定時器，如果在這兩個小時到期之前，連接上發(fā)生應(yīng)用程序的通信，則定時器重新為往下的兩小時復(fù)位，并且接著交換數(shù)據(jù)。
2) 客戶端已經(jīng)崩潰，或者已經(jīng)關(guān)閉（down），或者正在重啟過程中。在這兩種情況下，它的TCP都不會響應(yīng)。服務(wù)器沒有收到對其發(fā)出探測的響應(yīng)，并且在75秒之后超時。服務(wù)器將總共發(fā)送10個這樣的探測，每個探測75秒。如果沒有收到一個響應(yīng)，它就認(rèn)為客戶端主機(jī)已經(jīng)關(guān)閉并終止連接。
3) 客戶端曾經(jīng)崩潰，但已經(jīng)重啟。這種情況下，服務(wù)器將會收到對其存活探測的響應(yīng)，但該響應(yīng)是一個復(fù)位，從而引起服務(wù)器對連接的終止。
4) 客戶端主機(jī)活躍運(yùn)行，但從服務(wù)器不可到達(dá)。這與狀態(tài)2類似，因為TCP無法區(qū)別它們兩個。它所能表明的僅是未收到對其探測的回復(fù)。
服務(wù)器不必?fù)?dān)心客戶端主機(jī)被關(guān)閉然后重啟的情況（這里指的是操作員執(zhí)行的正常關(guān)閉，而不是主機(jī)的崩潰）。當(dāng)系統(tǒng)被操作員關(guān)閉時，所有的應(yīng)用程序進(jìn)程（也就是客戶端進(jìn)程）都將被終止，客戶端TCP會在連接上發(fā)送一個FIN。收到這個FIN后，服務(wù)器TCP向服務(wù)器進(jìn)程報告一個文件結(jié)束，以允許服務(wù)器檢測這種狀態(tài)。
在第一種狀態(tài)下，服務(wù)器應(yīng)用程序不知道存活探測是否發(fā)生。凡事都是由TCP層處理的，存活探測對應(yīng)用程序透明，直到后面2，3，4三種狀態(tài)發(fā)生。在這三種狀態(tài)下，通過服務(wù)器的TCP，返回給服務(wù)器應(yīng)用程序錯誤信息。（通常服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出一個讀請求，等待客戶端的數(shù)據(jù)。如果存活特征返回一個錯誤信息，則將該信息作為讀操作的返回值返回給服務(wù)器。）在狀態(tài)2，錯誤信息類似于“連接超時”。狀態(tài)3則為“連接被對方復(fù)位”。第四種狀態(tài)看起來像連接超時，或者根據(jù)是否收到與該連接相關(guān)的ICMP錯誤信息，而可能返回其它的錯誤信息。
linux內(nèi)核包含對keepalive的支持。其中使用了三個參數(shù)：tcp_keepalive_time（開啟keepalive的閑置時 長）tcp_keepalive_intvl（keepalive探測包的發(fā)送間隔）和tcp_keepalive_probes （如果對方不予應(yīng)答，探測包的發(fā)送次數(shù)）；在liunx中，keepalive是一個開關(guān)選項，可以通過函數(shù)來使能。具體地說，可以使用以下代碼：
setsockopt(rs, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (void *)&keepAlive, sizeof(keepAlive));
當(dāng)tcp檢測到對端socket不再可用時(不能發(fā)出探測包,或探測包沒有收到ACK的響應(yīng)包),select會返回socket可讀,并且在recv時返回-1,同時置上errno為ETIMEDOUT。此時TCP的狀態(tài)是斷開的。
keepalive參數(shù)設(shè)置代碼如下：
// 開啟KeepAlive
BOOL bKeepAlive = TRUE;
int nRet = ::setsockopt(socket_handle, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (char*)&bKeepAlive, sizeof(bKeepAlive));
if (nRet == SOCKET_ERROR)
{
return FALSE;
}
// 設(shè)置KeepAlive參數(shù)
tcp_keepalive alive_in = {0};
tcp_keepalive alive_out = {0};
alive_in.keepalivetime = 5000; // 開始首次KeepAlive探測前的TCP空閉時間
alive_in.keepaliveinterval = 1000; // 兩次KeepAlive探測間的時間間隔
alive_in.onoff = TRUE;
unsigned long ulBytesReturn = 0;
nRet = WSAIoctl(socket_handle, SIO_KEEPALIVE_VALS, &alive_in, sizeof(alive_in),
&alive_out, sizeof(alive_out), &ulBytesReturn, NULL, NULL);
if (nRet == SOCKET_ERROR)
{
return FALSE;
}
開啟Keepalive選項之后，對于使用IOCP模型的服務(wù)器端程序來說，一旦檢測到連接斷開，GetQueuedCompletionStatus函數(shù)將立即返回FALSE，使得服務(wù)器端能及時清除該連接、釋放該連接相關(guān)的資源。對于使用select模型的客戶端來說，連接斷開被探測到時，以recv目的阻塞在socket上的select方法將立即返回SOCKET_ERROR，從而得知連接已失效，客戶端程序便有機(jī)會及時執(zhí)行清除工作、提醒用戶或重新連接。
TCP連接非正常斷開的檢測(KeepAlive探測)
此處的”非正常斷開”指TCP連接不是以優(yōu)雅的方式斷開,如網(wǎng)線故障等物理鏈路的原因,還有突然主機(jī)斷電等原因
有兩種方法可以檢測:1.TCP連接雙方定時發(fā)握手消息 2.利用TCP協(xié)議棧中的KeepAlive探測
第二種方法簡單可靠,只需對TCP連接兩個Socket設(shè)定KeepAlive探測。
在windows下使用，要包含MSTcpIP.h的頭文件。點擊下面的鏈接即可下載這個文件
MSTcpIP 備注：長連接雖好，但是比較好用但是占用系統(tǒng)資源比較大。個人建議如無特殊需要，用自己的心跳包機(jī)制最好