如何在socket編程的Tcp連接中實現心跳協議

from http://blog.csdn.net/nyist327/article/details/39586203

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。
以上轉自網絡。



心跳包機制

  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。

 

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

根據上面的介紹我們可以知道對端以一種非優雅的方式斷開連接的時候，我們可以設置SO_KEEPALIVE屬性使得我們在2小時以后發現對方的TCP連接是否依然存在。
具體操作：
    //設置KeepAlive     
   1、 BOOL   bKeepAlive   =   TRUE;     
    int nRet=::setsockopt(sockClient,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(char*)&bKeepAlive,sizeof(bKeepAlive));     
    if(nRet!=0)    
    {     
        AfxMessageBox("出錯"); 
        return   ;
    }     
    
   2、感覺兩小時時間太長可以自行設定方法1 
//設置KeepAlive檢測時間和次數     
    tcp_keepalive    inKeepAlive   =   {0};   //輸入參數     
    unsigned   long   ulInLen   =   sizeof(tcp_keepalive );         
    
    tcp_keepalive    outKeepAlive   =   {0};   //輸出參數     
    unsigned   long   ulOutLen   =   sizeof(tcp_keepalive );         
    
    unsigned   long   ulBytesReturn   =   0;     
    
    //設置socket的keep   alive為10秒，並且發送次數為3次     
    inKeepAlive.onoff   =   1;       
    inKeepAlive.keepaliveinterval   =   4000;   //兩次KeepAlive探測間的時間間隔     
    inKeepAlive.keepalivetime   =   1000;   //開始首次KeepAlive探測前的TCP空閉時間     
    
    nRet=WSAIoctl(sockClient,       
        SIO_KEEPALIVE_VALS,     
        (LPVOID)&inKeepAlive,     
        ulInLen,     
        (LPVOID)&outKeepAlive,     
        ulOutLen,     
        &ulBytesReturn,     
        NULL,     
        NULL);     
    if(SOCKET_ERROR   ==   nRet)     
    {     
        AfxMessageBox("出錯");
        return;    
    }   
3、感覺兩小時時間太長可以自行設定方法2
因此我們可以得到
    int                 keepIdle = 6;
    int                 keepInterval = 5;
    int                 keepCount = 3;
    Setsockopt(listenfd, SOL_TCP, TCP_KEEPIDLE, (void *)&keepIdle, sizeof(keepIdle));
    Setsockopt(listenfd, SOL_TCP,TCP_KEEPINTVL, (void *)&keepInterval, sizeof(keepInterval));
    Setsockopt(listenfd,SOL_TCP, TCP_KEEPCNT, (void *)&keepCount, sizeof(keepCount));

詳見：http://blog.csdn.net/gavin1203/article/details/5290609
對setsockopt的操作，詳見：http://www.cnblogs.com/hateislove214/archive/2010/11/05/1869886.html