当http连接池遇上keepalive
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当http连接池遇上keepalive
最近在使用netty作为http客户端通过pool连接tomcat的时候，出现了很多Connection reset by peer 的IOException的异常。便对问题的根源做了细致的调研。
1 连接种类
一般连接主要分为长连接，短连接和http的keepalive连接。
1.1 长连接：建立完连接后，该连接不再进行释放。
优点：性能较高，不需要重复建立tcp连接或者关闭tcp连接
基本上不会出现CLOSE_WAIT和TIME_WAIT的问题
缺点 : 一般需要一个连接池来维护长连接（一般有数据库连接池，http的连接池等) 复杂度较高
1.2 短连接：每次请求均需要tcp三次握手建立连接，业务执行，tcp四次挥手关闭连接。
优点：实现简单。
缺点：性能较差。 大部分都是tcp层面上的交互(新建和关闭tcp连接)
系统会出现大量的tcp的状态是：TIME_WAIT 如果没有设置SO_RESUSEADDR ，很容易出现端口被占满的情况。(在关闭完连接时，tcp状态是TIME_WAIT，只有等2个MSL后，才会进行close掉)
1.3 http的keepalive：用于http协议。在http 1.1中，为了解决长连接提出的。
优点：用于维护长连接，提升性能
缺点： 需要在header中进行控制，需要交互控制，相对复杂。
2 keepalive机制
提到keepalive， 容易对下面三种机制混淆：keepalived，tcp的keepalive，http的keepalive
2.1 keepalived
用途：高可用，一般是和lvs一起使用。具体可参考：http://outofmemory.cn/wiki/keepalived-configuration
2.2 tcp的keepalive
用途：socket连接的保活。在新建socket的时候，可以设置SO_KEEPALIVE 进行打开。
keepalive主要有三个参数：
tcp_keepalive_time： 一个连接需要TCP开始发送keepalive探测数据包之前的空闲时间。以秒为单位
tcp_keepalive_probes： 发送TCP keepalive探测数据包的最大数量，默认是9.如果发送9个keepalive探测包后对端仍然 没有响应，便发送RST关闭掉连接。
tcp_keepalive_intvl： 发送两个TCP keepalive探测数据包的间隔时间，默认是75秒
2.3 http的 keepalive
用途：http的长连接，在http 1.0中使用的为短连接：每一次请求均需要新建tcp连接，http协议数据的发送接收，关闭tcp连接。 该种机制性能很 低，在http 1.1协议中引入了keepalive机制来保持tcp连接。
在http1.0中，全部是短连接，如果想建立长连接，需要在header里面加上keepalive，这样web服务器看到这个字段，不会立马关闭连接。而是将tcp连接维持一段时间。如果需要关闭，则在header中写 keepalive close，来告诉 客户端需要关闭该连接。
在http1.1中，默认会实现keepalive，如果使用的是http1.1协议，header是不需要加上keepalive的。
3 tomcat8对keepalive的实现
3.1 http 1.0实现
tomcat8中，如果发送的是http1.0的协议。 tomcat8返回的均是1.1的协议。并且不管请求的header有没有Connection:keepalive ，均会在返回的header中加上connection：close 。下面是访问tomcat8的截图：
GET请求是http 1.0，但是返回的是1.1的协议：
返回的header里面有Connection:close
3.2 http 1.1实现
tomcat8主要有两个参数来控制keepalive的机制。keepAliveTimeout 和maxKeepAliveRequests
keepAliveTimeout： 默认和soTimeout 值保持一致，该值为20000ms，也就是在这么长时间内没有通信，tomcat会关闭掉该连接。设置为-1 则代表不会关闭该连接。
maxKeepAliveRequests ：默认为100，也就是在keepAliveTimeout时间内，如果使用次数超过100，则会关闭掉该连接。设置为-1，则代表不会关闭连接。在关闭后，会在返回的header上面加上Connection:close 。
如果需要tomcat保持长连接：可配置 maxKeepAliveRequests = "-1" keepAliveTimeout=-"-1" ，则tomcat8不会关闭掉该连接。
4 连接池对keepalive的处理
主要需要处理两个地方：
1：maxKeepAliveRequests 连接达到默认的设置次数。则会在header上面加Connection:close。
在接收web服务器返回的数据时，需要检查一下header里面是否有Connection:close，如果close，则需要将该连接从连接池里物理关闭掉。否则容易出现connection reset by peer的异常。
2：keepAliveTimeout 超过该时间没有流量，则会关闭掉连接。
tomcat在连接空闲超过该时间后，会主动关闭掉连接。会向客户端发送FIN命令。
如果是IO(同步socket)：则在获取连接的时候需要检查一下该socket的连接状态。 因为tcp在底层已经关闭了该连接。 如果不检查的话，则会SocketCloseException的错误。
如果是NIO(异步channel) ：则在selector的时候，read数据的时候，会返回-1，然后将该连接从连接池给物理关闭掉。
5: Connection reset by peer异常
异常场景：
1： 当我们往一个对端已经close的通道写数据的时候，对方的tcp会收到这个报文，并且反馈一个reset报文，当收到reset报文的时候，继续做select读数据的时候就会抛出Connect reset by peer的异常。该异常为jdk抛出的异常。在native代码里面抛出。
2：尝试和未开放的服务器端口建立tcp连接时，服务器tcp将会直接向客户端发送reset报文
3：ack报文丢失，并且超出一定的重传次数或时间后，会主动向对端发送reset报文释放该TCP连接
连接池出现该异常分析：
1：由于客户端在收到Connection:close的header时候并没有物理关闭该连接，而是将该连接返回到了连接池中。
2：下一个请求拿到该连接发送数据，由于tomcat的该socket通道已经关闭，tomcat接收到该连接时，便会回复一个RST。
3：客户端在读取数据(RST的时候，内部会调用(JDK)SocketChannel.read的时候抛出 java.io.IOException(Connection reset by peer)
