tcp/心跳包


1,http://blog.csdn.net/yuzhiyuxia/article/details/7857508

心跳包就是在客戶端和服務器間定時通知對方自己狀態的一個自己定義的命令字,按照一定的時間間隔發送,類似於心跳,所以叫做心跳包。   
     用來判斷對方(設備,進程或其它網元)是否正常運行,采用定時發送簡單的通訊包,如果在指定時間段內未收到對方響應,則判斷對方已經離線。用於檢測TCP的異常斷開。基本原因是服務器端不能有效的判斷客戶端是否在線,也就是說,服務器無法區分客戶端是長時間在空閑,還是已經掉線的情況。所謂的心跳包就是客戶端定時發送簡單的信息給服務器端告訴它我還在而已。代碼就是每隔幾分鍾發送一個固定信息給服務端,服務端收到后回復一個固定信息如果服務端幾分鍾內沒有收到客戶端信息則視客戶端斷開。   比如有些通信軟件長時間不使用,要想知道它的狀態是在線還是離線就需要心跳包,定時發包收包。發包方:可以是客戶也可以是服務端,看哪邊實現方便合理,一般是客戶端。服務器也可以定時發心跳下去。一般來說,出於效率的考慮,是由客戶端主動向服務器端發包,而不是服務器向客戶端發。客戶端每隔一段時間發一個包,使用TCP的,用send發,使用UDP的,用sendto發,服務器收到后,就知道當前客戶端還處於“活着”的狀態,否則,如果隔一定時間未收到這樣的包,則服務器認為客戶端已經斷開,進行相應的客戶端斷開邏輯處理。
 
       心跳包之所以叫心跳包是因為:它像心跳一樣每隔固定時間發一次,以此來告訴服務器,這個客戶端還活着。事實上這是為了保持長連接,至於這個包的內容,是沒有什么特別規定的,不過一般都是很小的包,或者只包含包頭的一個空包。
      在TCP/IP的機制里面,本身是存在有心跳包的機制的,也就是TCP的選項:SO_KEEPALIVE。系統默認是設置的2小時的心跳頻率。但是它檢查不到機器斷電、網線拔出、防火牆這些斷線。而且邏輯層處理斷線可能也不是那么好處理。一般,如果只是用於保活還是可以的。
    心跳包一般來說都是在邏輯層發送空的echo包來實現的。下一個定時器,在一定時間間隔下發送一個空包給客戶端,然后客戶端反饋一個同樣的空包回來,服務器如果在一定時間內收不到客戶端發送過來的反饋包,那就只有認定說掉線了。
       其實,要判定掉線,只需要send或者recv一下,如果結果為零,則為掉線。但是,在長連接下,有可能很長一段時間都沒有數據往來。理論上說,這個連接是一直保持連接的,但是實際情況中,如果中間節點出現什么故障是難以知道的。更要命的是,有的節點(防火牆)會自動把一定時間之內沒有數據交互的連接給斷掉。在這個時候,就需要我們的心跳包了,用於維持長連接,保活。
       在獲知了斷線之后,服務器邏輯可能需要做一些事情,比如斷線后的數據清理呀,重新連接呀……當然,這個自然是要由邏輯層根據需求去做了。總的來說,心跳包主要也就是用於長連接的保活和斷線處理。一般的應用下,判定時間在30-40秒比較不錯。如果實在要求高,那就在6-9秒.
 
2, http://blog.csdn.net/xuyuefei1988/article/details/8279812
心跳包的發送,通常有兩種技術
方法1:應用層自己實現的心跳包 
由應用程序自己發送心跳包來檢測連接是否正常,大致的方法是:服務器在一個 Timer事件中定時 向客戶端發送一個短小精悍的數據包,然后啟動一個低級別的線程,在該線程中不斷檢測客戶端的回應, 如果在一定時間內沒有收到客戶端的回應,即認為客戶端已經掉線;同樣,如果客戶端在一定時間內沒 有收到服務器的心跳包,則認為連接不可用。

方法2:TCP的KeepAlive保活機制
因為要考慮到一個服務器通常會連接多個客戶端,因此由用戶在應用層自己實現心跳包,代碼較多 且稍顯復雜,而利用TCP/IP協議層為內置的KeepAlive功能來實現心跳功能則簡單得多。 不論是服務端還是客戶端,一方開啟KeepAlive功能后,就會自動在規定時間內向對方發送心跳包, 而另一方在收到心跳包后就會自動回復,以告訴對方我仍然在線。 因為開啟KeepAlive功能需要消耗額外的寬帶和流量,所以TCP協議層默認並不開啟KeepAlive功 能,盡管這微不足道,但在按流量計費的環境下增加了費用,另一方面,KeepAlive設置不合理時可能會 因為短暫的網絡波動而斷開健康的TCP連接。並且,默認的KeepAlive超時需要7,200,000 MilliSeconds, 即2小時,探測次數為5次。對於很多服務端應用程序來說,2小時的空閑時間太長。因此,我們需要手工開啟KeepAlive功能並設置合理的KeepAlive參數。
 
心跳檢測步驟:
1客戶端每隔一個時間間隔發生一個探測包給服務器
2客戶端發包時啟動一個超時定時器
3服務器端接收到檢測包,應該回應一個包
4如果客戶機收到服務器的應答包,則說明服務器正常,刪除超時定時器
5如果客戶端的超時定時器超時,依然沒有收到應答包,則說明服務器掛了
轉自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_a459dcf5010153m5.html
 
 
 
3,http://blog.chinaunix.net/uid-26000296-id-3758651.html
TCP連接簡介
當網絡通信時采用TCP協議時,在真正的讀寫操作之前,server與client之間必須建立一個連接,
當讀寫操作完成后,雙方不再需要這個連接時它們可以釋放這個連接,
連接的建立是需要三次握手的,而釋放則需要4次握手,
所以說每個連接的建立都是需要資源消耗和時間消耗的
經典的三次握手示意圖:


經典的四次握手關閉圖:
 


一、長連接與短連接
長連接: 指在一個TCP連接上可以連續發送多個數據包,
        在TCP連接保持期間,如果沒有數據包發送,需要雙方發檢測包以維持此連接;
        一般需要自己做在線維持。 
短連接: 指通信雙方有數據交互時,就建立一個TCP連接,數據發送完成后,則斷開此TCP連接;
        一般銀行都使用短連接。 
        它的優點是:管理起來比較簡單,存在的連接都是有用的連接,不需要額外的控制手段 

比如http的,只是連接、請求、關閉,過程時間較短,服務器若是一段時間內沒有收到請求即可關閉連接。 
其實長連接是相對於通常的短連接而說的,也就是長時間保持客戶端與服務端的連接狀態。

長連接與短連接的操作過程 
通常的短連接操作步驟是: 
  連接→數據傳輸→關閉連接;

而長連接通常就是: 
  連接→數據傳輸→保持連接(心跳)→數據傳輸→保持連接(心跳)→……→關閉連接; 

這就要求長連接在沒有數據通信時,定時發送數據包(心跳),以維持連接狀態,
短連接在沒有數據傳輸時直接關閉就行了

什么時候用長連接,短連接?
長連接多用於操作頻繁,點對點的通訊,而且連接數不能太多情況。
每個TCP連接都需要三步握手,這需要時間,如果每個操作都是先連接,再操作的話那么處理速度會降低很多,
所以每個操作完后都不斷開,下次次處理時直接發送數據包就OK了,不用建立TCP連接。

例如:數據庫的連接用長連接, 
如果用短連接頻繁的通信會造成socket錯誤,而且頻繁的socket 創建也是對資源的浪費。

二、發送接收方式
1、異步 
報文發送和接收是分開的,相互獨立的,互不影響。這種方式又分兩種情況: 
(1)異步雙工:接收和發送在同一個程序中,由兩個不同的子進程分別負責發送和接收 
(2)異步單工:接收和發送是用兩個不同的程序來完成。 

2、同步 
報文發送和接收是同步進行,既報文發送后等待接收返回報文。 
同步方式一般需要考慮超時問題,即報文發出去后不能無限等待,需要設定超時時間,
超過該時間發送方不再等待讀返回報文,直接通知超時返回。
 
在長連接中一般是沒有條件能夠判斷讀寫什么時候結束,所以必須要加長度報文頭。
讀函數先是讀取報文頭的長度,再根據這個長度去讀相應長度的報文。

三. 單工、半雙工和全雙工
根據通信雙方的分工和信號傳輸方向可將通信分為三種方式:
單工、
半雙工、
全雙工。

在計算機網絡中主要采用雙工方式,其中:
局域網采用半雙工方式,
城域網和廣域網采用全雙年方式。   

1. 單工(Simplex)方式:
通信雙方設備中發送器與接收器分工明確,只能在由發送器向接收器的單一固定方向上傳送數據。
采用單工通信的典型發送設備如早期計算機的讀卡器,典型的接收設備如打印機。   

2. 半雙工(Half Duplex)方式:
通信雙方設備既是發送器,也是接收器,兩台設備可以相互傳送數據,但某一時刻則只能向一個方向傳送數據。
例如,步話機是半雙工設備,因為在一個時刻只能有一方說話。   

3. 全雙工(Full Duplex)方式:
通信雙方設備既是發送器,也是接收器,兩台設備可以同時在兩個方向上傳送數據。
例如,電話是全雙工設備,因為雙方可同時說話。

而像WEB網站的http服務一般都用短鏈接,因為長連接對於服務端來說會耗費一定的資源,
而像WEB網站這么頻繁的成千上萬甚至上億客戶端的連接用短連接會更省一些資源,
如果用長連接,而且同時有成千上萬的用戶,如果每個用戶都占用一個連接的話,那可想而知吧。
所以並發量大,但每個用戶無需頻繁操作情況下需用短連好。

總之,長連接和短連接的選擇要視情況而定。

四、一個最簡單的長連接與心跳保持的示例程序
/*!
 ******************************************************************************
 * \File
 *  
 * \Brief
 *   
 * \Author
 *  Hank
 ******************************************************************************
 */
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <string.h>
  3. #include <errno.h>
  4. #include <sys/socket.h>
  5. #include <resolv.h>
  6. #include <stdlib.h>
  7. #include <netinet/in.h>
  8. #include <arpa/inet.h>
  9. #include <arpa/inet.h>
  10. #include <unistd.h>
  11. #include <sys/time.h>
  12. #include <sys/types.h>
#define MAXBUF 1024


int main(int argc, char **argv)
{
  int sockfd, len;
  struct sockaddr_in dest;
  char buffer[MAXBUF];
  char heartbeat[20] = "hello server";
  fd_set rfds;
  struct timeval tv;
  int retval, maxfd = -1;

  if (argc != 3)
  {
    printf("error! the right format should be : \
          \n\t\t%s IP port\n\t eg:\t%s127.0.0.1 80\n",
          argv[0], argv[0]);
    exit(0);
  }

  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
  {
    perror("Socket");
    exit(errno);
  }

  bzero(&dest, sizeof(dest));
  dest.sin_family = AF_INET;
  dest.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
  memset(&(dest.sin_zero), 0, 8);
  if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr*)&dest.sin_addr.s_addr) == 0)
  {
    perror(argv[1]);
    exit(errno);
  }

  if (connect(sockfd, (struct sockaddr*)&dest, sizeof(dest)) != 0)
  {
    perror("Connect");
    exit(errno);
  }
  printf("\nReady to start chatting.\n\
        Direct input messages and \n\
        enter to send messages to the server\n");

  while (1)
  {
    FD_ZERO(&rfds);
    FD_SET(0, &rfds);
    maxfd = 0;

    FD_SET(sockfd, &rfds);
    if (sockfd > maxfd)
      maxfd = sockfd;

    tv.tv_sec = 2;
    tv.tv_usec = 0;

    retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
    if (retval == -1)
    {
      printf("Will exit and the select is error! %s", strerror(errno));
      break;
    }
    else if (retval == 0)
    {
      //printf("No message comes, no buttons, continue to wait ...\n");
      len = send(sockfd, heartbeat, strlen(heartbeat), 0);
      if (len < 0)
      {
        printf("Message '%s' failed to send ! \
              The error code is %d, error message '%s'\n",
              heartbeat, errno, strerror(errno));
        break;
      }
      else
      {
        printf("News: %s \t send, sent a total of %d bytes!\n",
              heartbeat, len);
      }

      continue;
    }
    else
    {
      if (FD_ISSET(sockfd, &rfds))
      {
        bzero(buffer, MAXBUF+1);
        len = recv(sockfd, buffer, MAXBUF, 0);


        if (len > 0)
        {
          printf("Successfully received the message: '%s',%d bytes of data\n",
                  buffer, len);
        }
        else
        {
          if (len < 0)
              printf("Failed to receive the message! \
                    The error code is %d, error message is '%s'\n",
                    errno, strerror(errno));
          else
              printf("Chat to terminate!\n");


          break;
        }
      }


      if (FD_ISSET(0, &rfds))
      {
        bzero(buffer, MAXBUF+1);
        fgets(buffer, MAXBUF, stdin);


        if (!strncasecmp(buffer, "quit", 4))
        {
          printf("Own request to terminate the chat!\n");
          break;
        }


        len = send(sockfd, buffer, strlen(buffer)-1, 0);
        if (len < 0)
        {
          printf("Message '%s' failed to send ! \
                The error code is %d, error message '%s'\n",
                buffer, errno, strerror(errno));
          break;
        }
        else
        {
          printf("News: %s \t send, sent a total of %d bytes!\n",
                buffer, len);
        }
      }
    }
  }


  close(sockfd);
  return 0;
}


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM