Linux Socket编程中的心跳机制
在TCP网络通信中,经常会出现客户端和服务器之间的非正常断开,需要实时检测查询链接状态。常用的解决方法就是在程序中加入心跳机制。
从网络上找到,主要有以下方法实现TCP异常断开的检测:
SO_KEEPALIVE,SIO_KEEPALIVE_VALS 和Heart-Beat线程。
(1)SO_KEEPALIVE 机制
这是socket库提供的功能,设置接口是setsockopt API:
BOOL bSet=TRUE;
setsockopt(hSocket,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(const char*)&bSet,sizeof(BOOL));
根据MSDN的文档,如果为socket设置了KEEPALIVE选项,TCP/IP栈在检测到对方掉线后,
任何在该socket上进行的调用(发送/接受调用)就会立刻返回,错误号是WSAENETRESET ;
同时,此后的任何在该socket句柄的调用会立刻失败,并返回WSAENOTCONN错误。
该机制的缺点:
一、SO_KEEPALIVE无法控制,它会每时每刻都发;
二、SO_KEEPALIVE设置空闲2小时才发送一个“保持存活探测分节”,不能保证实时检测。对于判断网络断开时间太长,对于需要及时响应的程序不太适应。
当然也可以修改时间间隔参数,但是会影响到所有打开此选项的套接口!关联了完成端口的socket可能会忽略掉该套接字选项。
(2)SIO_KEEPALIVE_VALS 机制
设置接口是WSAIoctl API:
DWORD dwError = 0L ;
tcp_keepalive sKA_Settings = {0}, sReturned = {0} ;
sKA_Settings.onoff = 1 ;
sKA_Settings.keepalivetime = 5500 ; // Keep Alive in 5.5 sec.
sKA_Settings.keepaliveinterval = 3000 ; // Resend if No-Reply
if (WSAIoctl(skNewConnection, SIO_KEEPALIVE_VALS, &sKA_Settings,
sizeof(sKA_Settings), &sReturned, sizeof(sReturned), &dwBytes,
NULL, NULL) != 0)
{
dwError = WSAGetLastError() ;
}
实现时需要添加tcp_keepalive and SIO_KEEPALIVE_VALS的定义文件MSTCPiP.h
该选项不同于SO_KEEPALIVE 机制的就是它是针对单个连接的,对系统其他的套接
口并不影响。
针对完成端口的socket,设置了SIO_KEEPALIVE_VALS后,激活包由TCP STACK来负责。
当网络连接断开后,TCP STACK并不主动告诉上层的应用程序,但是当下一次RECV或者SEND操作
进行后,马上就会返回错误告诉上层这个连接已经断开了.如果检测到断开的时候,在这个连接
上有正在PENDING的IO操作,则马上会失败返回.
该机制的缺点:
不通用。MS的API只能用于Windows。
(3)Heart-Beat线程
这个是最常用的简单方法。在接收和发送数据时个人设计一个守护进程,定时发送Heart-Beat包,客户端/服务器收到该小包后,立刻返回相应的包即可检测对方是否实时在线。
该方法的好处是通用,但缺点就是会改变现有的通讯协议!大家一般都是使用业务层心跳来处理,主要是灵活可控。
UNIX网络编程不推荐使用SO_KEEPALIVE来做心跳检测,还是在业务层以心跳包做检测比较好,也方便控制,楼上给的代码是UNIX下的,WIN下不适用。Windows下此处的”非正常断开”指TCP连接不是以优雅的方式断开,如网线故障等物理链路的原因,还有突然主机断电等原因。
有两种方法可以检测:1.TCP连接双方定时发握手消息 2.利用TCP协议栈中的KeepAlive探测
第二种方法简单可靠,只需对TCP连接两个Socket设定KeepAlive探测。
第一种方法是自己给SOCKET设置个timeout,如果超时则认为对方客户端断掉,需重新连接.
//处理通信
- void do_client_work(int client_sock,struct sockaddr_in client)
- {
- unsigned char cmd;
- int val;
- char *VideoPtr;
- send_client_info(client_sock,"hello",5);
- TCP_VIDEO_AGAIN_FLAG = 1;
- printf("\nrecv start ...\n");
- while(1) {
- fd_set rds;
- struct timeval step;
- int ret;
- FD_ZERO(&rds);
- FD_SET(client_sock,&rds);
- step.tv_sec = 0;
- step.tv_usec = 1000;
- ret = select(client_sock+1,&rds,NULL,NULL,&step);
- if(ret < 0) {
- perror("select");
- exit(-1);
- }
- if(ret == 0) {
- ...//执行等待超时命令
- } else if(FD_ISSET(client_sock,&rds)) {
- val = recv_client_info(client_sock,&cmd,1);
- if(val < 0) {
- break;
- } else {
- ...//执行读写客户端数据操作
- if(TcpOutFlag==1) {
- TcpOutFlag=0;
- break;
- }
- }
- }
- }
- }
//TCP接收数据
- int recv_client_info(int client_sock,char* info,int length)
- {
- int num;
- struct timeval tv;
- tv.tv_sec = 15;
- tv.tv_usec = 0;
- if (setsockopt(client_sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv, sizeof(tv))>=0) {
- num = recv(client_sock,info,length,MSG_NOSIGNAL);
- if(num < 0) {
- perror("recv");
- return 0;
- } else if(num == 0) {
- printf("recv over\n");
- return -2;
- } else {
- pthread_mutex_lock(&mutex);
- TCP_Timeout = 0;
- pthread_mutex_unlock(&mutex);
- return 0;
- }
- } else {
- printf("TCP CONNECT超时...\n");
- return -1;
- }
- }
第二种方法在Linux,Window2000下的实现Windows 2000平台下
头文件
- #include <mstcpip.h>
- //定义结构及宏
- struct TCP_KEEPALIVE {
- u_longonoff;
- u_longkeepalivetime;
- u_longkeepaliveinterval;
- } ;
- tcp_keepalive live,liveout;
- live.keepaliveinterval=500;
- live.keepalivetime=3000;
- live.onoff=TRUE;
- int iRet = setsockopt(Socket,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(char *)Opt,sizeof(int));
- if(iRet == 0){
- DWORD dw;
- if(WSAIoctl(Socket,SIO_KEEPALIVE_VALS,&live,sizeof(live),&liveout,sizeof(liveout),&dw,NULL,NULL)== SOCKET_ERROR){
- //Delete Client
- return;
- }
- }
- ACE下代码
- int Opt = 1;
- //在测试过程中,发现检测的次数是5次,即下面的设置中,从最近一次消息开始计算的10秒后,每次间隔5秒,连续发送5次,即
- //35秒发现网络断了
- tcp_keepalive live,liveout;
- live.keepaliveinterval=5000; //每次检测的间隔 (单位毫秒)
- live.keepalivetime=10000; //第一次开始发送的时间(单位毫秒)
- live.onoff=TRUE;
- int iRet = stream.set_option(SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,&Opt,sizeof(int));
- if(iRet == 0){
- DWORD dw;
- //此处显示了在ACE下获取套接字的方法,即句柄的(SOCKET)化就是句柄
- if(WSAIoctl((SOCKET)h,SIO_KEEPALIVE_VALS,&live,sizeof(live),&liveout,sizeof(liveout),&dw,NULL,NULL)== SOCKET_ERROR){
- //Delete Client
- return;
- }
- }
Linux平台下
- #include "/usr/include/linux/tcp.h"
- #include "/usr/include/linux/socket.h"
- ////KeepAlive实现,单位秒
- //下面代码要求有ACE,如果重生之大文豪没有包含ACE,则请把用到的ACE函数改成linux相应的接口
- int keepAlive = 1;//设定KeepAlive
- int keepIdle = 5;//开始首次KeepAlive探测前的TCP空闭时间
- int keepInterval = 5;//两次KeepAlive探测间的时间间隔
- int keepCount = 3;//判定断开前的KeepAlive探测次数
- if(setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(void*)&keepAlive,sizeof(keepAlive)) == -1)
- {
- ACE_DEBUG ((LM_INFO,
- ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt SO_KEEPALIVE error!n")));
- }
- if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPIDLE,(void *)&keepIdle,sizeof(keepIdle)) == -1)
- {
- ACE_DEBUG ((LM_INFO,
- ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt TCP_KEEPIDLE error!n")));
- }
- if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPINTVL,(void *)&keepInterval,sizeof(keepInterval)) == -1)
- {
- ACE_DEBUG ((LM_INFO,
- ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt TCP_KEEPINTVL error!n")));
- }
- if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPCNT,(void *)&keepCount,sizeof(keepCount)) == -1)
- {
- ACE_DEBUG ((LM_INFO,
- ACE_TEXT ("(%P|%t)setsockopt TCP_KEEPCNT error!n")));
- }
假设一种情况:一个socket TCP监听进程监听数据的时候如何接收关闭文件的socket连接?
不用并发
read/recv函数返回0均表示正常结束。此时关闭即可。如果用select/poll/epoll管理,该套接字也会读就绪,然后调用recv/read返回0。
对于异常关闭如网络崩溃、主机宕机等,可通过设置SO_KEEPALIVE设置保活,协议会按照设定间隔自动发送探测分节。该选项分为设置无数据首次探测时间、探测间隔、探测次数控制TCP是否出错。如果你设置首次探测在10秒之后、探测间隔3次,探测次数3次,则最多30秒之后将给应用层返回一个对方非正常关闭的异常,此时可通过获得errno得到对应错误,read/recv返回为-1。具体代码是:
- void setKeepAlive( int iSockfd , 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) );
- }