UNIX网络编程——套接字选项（心跳检测、绑定地址复用）

2022-10-17 11:01:26

/* 设置套接字选项周期性消息检测连通性 心跳包、 心博。主要用于长连接。

 * 参数：套接字， 1或0开启, 首次间隔时间, 两次间隔时间, 断开次数

 */

void setKeepAlive( int iSockfd , int iSockAttrOn, socklen_t iIdleTime , socklen_t iInterval , socklen_t iCount ){

    setsockopt( iSockfd , SOL_SOCKET , SO_KEEPALIVE , (const char*)&iSockAttrOn , sizeof(iSockAttrOn) );

    setsockopt( iSockfd , SOL_TCP , TCP_KEEPIDLE , (const char*)&iIdleTime , sizeof(iIdleTime) );

    setsockopt( iSockfd , SOL_TCP , TCP_KEEPINTVL , (const char*)&iInterval,sizeof(iInterval) );

    setsockopt( iSockfd , SOL_TCP , TCP_KEEPCNT , (const char*)&iCount,sizeof(iCount) );

}

/* 绑定地址复用. 主要用于TCP Server端 */

setsockopt(iSockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &iSockAttrOn,sizeof(iSockAttrOn) );

SO_KEEPALIVE 保持连接检测对方主机是否崩溃，避免（服务器）永远阻塞于TCP连接的输入。设置该选项后，如果2小时内在此套接口的任一方向都没有数据交换（即服务器没有发送数据或者接收数据），TCP就自动给对方发一个保持存活探测分节(keepalive probe)。这是一个对方必须响应的TCP分节.它会导致以下三种情况：

对方接收一切正常：以期望的ACK响应。
2小时后，TCP将发出另一个探测分节。对方已崩溃且已重新启动：以RST响应。套接口的待处理错误被置为ECONNRESET（recv返回0，errno为ECONNRESET），套接字本身则被关闭。
对方无任何响应：源自berkeley的TCP发送另外8个探测分节，相隔75秒一个，试图得到一个响应。在发出第一个探测分节11分钟15秒(9*75s)后若仍无响应就放弃。套接口的待处理错误被置为ETIMEOUT，套接口本身则被关闭。如ICMP错误是“host unreachable(主机不可达)”，说明对方主机并没有崩溃，但是不可达，这种情况下待处理错误被置为EHOSTUNREACH。

如果我们不能接受如此之长的等待时间，从TCP-Keepalive-HOWTO上可以知道一共有两种方式可以设置。

修改内核关于网络方面的配置参数：

echo 30 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time

echo 10 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl

echo 3 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes

SOL_TCP字段的TCP_KEEPIDLE， TCP_KEEPINTVL， TCP_KEEPCNT三个选项：

1) The tcp_keepidle parameter specifies the interval of inactivity that causes TCP to generate a KEEPALIVE transmission for an application that requests them. tcp_keepidle defaults to 14400 (two hours).

/*开始首次KeepAlive探测前的TCP空闭时间 */

2) The tcp_keepintvl parameter specifies the interval between the nine retries that are attempted if a KEEPALIVE transmission is not acknowledged. tcp_keepintvl defaults to 150 (75 seconds).
/* 两次KeepAlive探测间的时间间隔 */

3) The tcp_keepcnt option specifies the maximum number of keepalive probes to be sent. The value of TCP_KEEPCNT is an integer value between 1 and n, where n is the value of the systemwide tcp_keepcnt parameter.

/* 判定断开前的KeepAlive探测次数

int                 keepIdle = 1000;

int                 keepInterval = 10;

int                 keepCount = 10;

Setsockopt(listenfd, SOL_TCP, TCP_KEEPIDLE, (void *)&keepIdle, sizeof(keepIdle));

Setsockopt(listenfd, SOL_TCP,TCP_KEEPINTVL, (void *)&keepInterval, sizeof(keepInterval));

Setsockopt(listenfd,SOL_TCP, TCP_KEEPCNT, (void *)&keepCount, sizeof(keepCount));

Remember that keepalive is not program?related, but socket?related, so if you have multiple sockets, you can handle keepalive for each of them separately.

我们需要注意的TCP-Keepalive-HOWTO上这段话：

Remember that keepalive is not program−related, but socket−related, so if you have multiple sockets, you can handle keepalive for each of them separately.

这些属性是sockt继承的，即listen的套接字设置该属性后，后面建立连接后的accept 套接字同样继承该属性（心跳属性）。

如果心搏函数要维护客户端的存活，即服务器必须每隔一段时间必须向客户段发送一定的数据，那么使用SO_KEEPALIVE是有很大的不足的。因为SO_KEEPALIVE选项指"此套接口的任一方向都没有数据交换"。在Linux 2.6系列上，上面话的理解是只要打开SO_KEEPALIVE选项的套接口端检测到数据发送或者数据接收就认为是数据交换。即在非正常断开的情况下（服务器没有收到“FIN”或者“RST”包），上层程序还是可以正常发送包到缓冲区的，而客户端已经异常断开，导致TCP会自动进行重传，重传包的优先级高于keepalive包，那就意味着keepalive总是不能发送出去，这时我们并不知道该连接已经出错而中断，在较长时间的重传失败之后，再发keepalive之后我们才知道客户端异常退出。

阅读此博客时，可以参考后面的博客<<UNIX网络编程——客户/服务器心搏函数>>和<<UNIX网络编程——socket的keep-alive>>。

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