关于TCP保活功能及其应用

梦里梦外; 2022-08-01 06:05 184阅读 0赞

本文转自[老衲五木][Link 1] 的新浪微博

保活功能是TCP很重要的一个特性，它在连接异常检测，异常处理上起着至关重要的作用。一个网络应用程序是否稳定可靠，连接的异常处理尤为重要。很多人反应，LwIP做客户端时，是不是很不稳定，经常会莫名掉线。老衲想说的是，应为网络，硬件，环境等等太多原因，掉线是正常的，你应该把它看作一种常态，你对连接异常的处理有哪些，处理的怎么样，这些决定了你的代码的稳定性和可用性。

服务器运行中突然断电、服务器软件异常莫名死机、通信过程中网络故障、人为拔掉网线等等，这些都属于连接异常的范畴。

LwIP内核中提供了TCP保活功能，用来随时监测连接的可用性，如果连接不可用，内核会对该连接进行异常处理（通常是多次试探，失败后断开连接，并通知一个事件给用户）。通常用户可以收到一个可读的事件，此时用户对连接任何读写操作都会立即返回错误（socket的话errno记录了具体的错误值），此时用户的正确处理应该是关闭连接，而不是循环尝试在连接上进行更多的数据发送或接收操作。当然，用户可以选择在后续某个恰当的时候重新打开连接（客户端常用的方式是重新尝试连接，连接失败则重复尝试），这些是用户应用程序设计应该考虑的问题。

那么，在LwIP中如何应用保活特性呢？如果你使用的是socket编程，那么很简单：

int opt = 1;
    setsockopt(socket,SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, &opt, sizeof(int));

这句就可以开启该连接上的保活功能，后续若连接异常，内核会在该socket通知一个可读事件，此时用户调用读写操作时，内核会返回错误。应用程序应及时对这种异常进行处理。

如果你使用的是rawapi编程，那流程可能比较麻烦，需要细分为两种情况：

1.  如果你程序做的是服务器，那这种情况比较简单，内核已经对每个连接默认开启了保活功能，当连接异常时，内核会通知你一个err的回调。**(注:经过博主自己验证, lwip1.4.1版本用作服务器时, 并不会默认开启保活功能.)**
2.  如果你程序做的是客户端，这种情况下比较麻烦，内核没有默认给你打开保活功能，此时需要自己动手啦，通常在建立连接的时候这样做即可：

pcb = tcp_new();
    ip_set_option(pcb,SOF_KEEPALIVE);

这样，如果你的客户端检测到连接异常，则会有一个err回调到用户程序，同样，你需要在回调中处理这个异常。也可以在这里重新发起一个连接尝试。

最后，需要指出的是，在内核中默认的一些保活参数的配置，可能并不一定能满足你应用程序的需求，比如保活开始的时间、发送保活的时间间隔、一共发送多少次保活包等等，你可以在lwipopts.h里面进行配置，比如：

\#define LWIP\_TCP\_KEEPALIVE 1 //开启用户自定义保活时间，这个值如果为0，则系统使用默认的保活时间参数（这些参数可能不是你想要的，比如内核默认在连接双方都没有数据交互2个小时后，再发送保活探测包，对于拔网线这种异常，2小时太久了，用户期望能在越短的时间内检测出异常越好）

#define TCP_KEEPIDLE_DEFAULT        60000   //60秒内连接双方都无数据，则发起保活探测（该值默认为2小时）
    #define TCP_KEEPINTVL_DEFAULT       10000   //每10秒发送一次保活探测
    #define TCP_KEEPCNT_DEFAULT        9        //一共发送9次保活探测包，如果这9个包对方均无回应，则表示连接异常，内核关闭连接，并发送err回调到用户程序

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