在C#中利用Keep-Alive处理Socket网络异常断开的方法

　　最近我负责一个IM项目的开发，服务端和客户端采用TCP协议连接。服务端采用C#开发，客户端采用Delphi开发。在服务端开发中我碰到了各种各样的网络异常断开现象。在处理这些异常的时候有了一些心得，现在写出来和大家分享一下。

那网络异常断开原因主要有那些呢？归纳起来主要有以下两种：

1、客户端程序异常。

　　对于这种情况，我们很好处理，因为客户端程序异常退出会在服务端引发ConnectionReset的Socket异常（就是WinSock2中的10054异常）。只要在服务端处理这个异常就可以了。

2、网络链路异常。

　　如：网线拔出、交换机掉电、客户端机器掉电。当出现这些情况的时候服务端不会出现任何异常。这样的话上面的代码就不能处理这种情况了。对于这种情况在MSDN里面是这样处理的，我在这里贴出MSDN的原文：

如果您需要确定连接的当前状态，请进行非阻止、零字节的 Send 调用。如果该调用成功返回或引发 WAEWOULDBLOCK 错误代码 (10035)，则该套接字仍然处于连接状态；否则，该套接字不再处于连接状态。

　　但是我在实际应用中发现，MSDN说的这种处理方法在很多时候根本无效，无法检测出网络已经异常断开了。那我们该怎么办呢？

　　我们知道，TCP有一个连接检测机制，就是如果在指定的时间内（一般为2个小时）没有数据传送，会给对端发送一个Keep-Alive数据报，使用的序列号是曾经发出的最后一个报文的最后一个字节的序列号，对端如果收到这个数据，回送一个TCP的ACK，确认这个字节已经收到，这样就知道此连接没有被断开。如果一段时间没有收到对方的响应，会进行重试，重试几次后，向对端发一个reset，然后将连接断掉。

　　在Windows中，第一次探测是在最后一次数据发送的两个小时，然后每隔1秒探测一次，一共探测5次，如果5次都没有收到回应的话，就会断开这个连接。但两个小时对于我们的项目来说显然太长了。我们必须缩短这个时间。那么我们该如何做呢？我要利用Socket类的IOControl()函数。我们来看看这个函数能干些什么：

使用 IOControlCode 枚举指定控制代码，为 Socket 设置低级操作模式。

命名空间:System.Net.Sockets
程序集:System（在 system.dll 中）

语法

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


参数
ioControlCode
一个 IOControlCode 值，它指定要执行的操作的控制代码。

optionInValue
Byte 类型的数组，包含操作要求的输入数据。

optionOutValue
Byte 类型的数组，包含由操作返回的输出数据。

返回值
optionOutValue 参数中的字节数。

如：

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

我们要搞清楚的就是inOptionValues的定义，在C++里它是一个结构体。我们来看看这个结构体：

struct tcp_keepalive 
...{ 
    u_long  onoff; //是否启用Keep-Alive
    u_long  keepalivetime; //多长时间后开始第一次探测（单位：毫秒）
    u_long  keepaliveinterval; //探测时间间隔（单位：毫秒）
}; 

在C#中，我们直接用一个Byte数组传递给函数：

uint dummy = 0;
byte[] inOptionValues = new byte[Marshal.SizeOf(dummy) * 3];
BitConverter.GetBytes((uint)1).CopyTo(inOptionValues, 0);//是否启用Keep-Alive
BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy));//多长时间开始第一次探测
BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy) * 2);//探测时间间隔

具体实现代码：

        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，这样就成功了。