在C#中利用Keep-Alive處理Socket網絡異常斷開的方法


網絡異常斷開原因主要有那些呢?歸納起來主要有以下兩種:

1、客戶端程序異常。

  對於這種情況,我們很好處理,因為客戶端程序異常退出會在服務端引發ConnectionReset的Socket異常(就是WinSock2中的10054異常)。只要在服務端處理這個異常就可以了。

2、網絡鏈路異常。

  如:網線拔出、交換機掉電、客戶端機器掉電。當出現這些情況的時候服務端不會出現任何異常。這樣的話上面的代碼就不能處理這種情況了。對於這種情況在MSDN里面是這樣處理的,我在這里貼出MSDN的原文:

如果您需要確定連接的當前狀態,請進行非阻止、零字節的 Send 調用。如果該調用成功返回或引發 WAEWOULDBLOCK 錯誤代碼 (10035),則該套接字仍然處於連接狀態;否則,該套接字不再處於連接狀態。

  但是我在實際應用中發現,MSDN說的這種處理方法在很多時候根本無效,無法檢測出網絡已經異常斷開了。那我們該怎么辦呢?

  我們知道,TCP有一個連接檢測機制,就是如果在指定的時間內(一般為2個小時)沒有數據傳送,會給對端發送一個Keep-Alive數據報,使用的序列號是曾經發出的最后一個報文的最后一個字節的序列號,對端如果收到這個數據,回送一個TCP的ACK,確認這個字節已經收到,這樣就知道此連接沒有被斷開。如果一段時間沒有收到對方的響應,會進行重試,重試幾次后,向對端發一個reset,然后將連接斷掉。

  在Windows中,第一次探測是在最后一次數據發送的兩個小時,然后每隔1秒探測一次,一共探測5次,如果5次都沒有收到回應的話,就會斷開這個連接。但兩個小時對於我們的項目來說顯然太長了。我們必須縮短這個時間。那么我們該如何做呢?我要利用Socket類的IOControl()函數。我們來看看這個函數能干些什么:

使用 IOControlCode 枚舉指定控制代碼,為 Socket 設置低級操作模式。

命名空間:System.Net.Sockets
程序集:System(在 system.dll 中)

語法

C#
public int IOControl (
IOControlCode ioControlCode,
byte[] optionInValue,
byte[] optionOutValue
)


參數
ioControlCode
一個 IOControlCode 值,它指定要執行的操作的控制代碼。

optionInValue
Byte 類型的數組,包含操作要求的輸入數據。

optionOutValue
Byte 類型的數組,包含由操作返回的輸出數據。

返回值
optionOutValue 參數中的字節數。

如:

socket.IOControl(IOControlCode.KeepAliveValues, inOptionValues, null);

我們要搞清楚的就是inOptionValues的定義,在C++里它是一個結構體。我們來看看這個結構體:

struct tcp_keepalive 

    u_long  onoff; //是否啟用Keep-Alive
    u_long  keepalivetime; //多長時間后開始第一次探測(單位:毫秒)
    u_long  keepaliveinterval; //探測時間間隔(單位:毫秒)
}; 

在C#中,我們直接用一個Byte數組傳遞給函數:

uint dummy = 0;
byte[] inOptionValues = new byte[Marshal.SizeOf(dummy) * 3];
BitConverter.GetBytes((uint)1).CopyTo(inOptionValues, 0);//是否啟用Keep-Alive
BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy));//多長時間開始第一次探測
BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy) * 2);//探測時間間隔

具體實現代碼:

首先,我們引入命名空間:

using System.Runtime.InteropServices;

其次,構建方法:

        public static void AcceptThread()
         {
            Thread.CurrentThread.IsBackground = true;
            while (true)
            {
                uint dummy = 0;
                byte[] inOptionValues = new byte[Marshal.SizeOf(dummy) * 3];
                BitConverter.GetBytes((uint)1).CopyTo(inOptionValues, 0);
                BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy));
                BitConverter.GetBytes((uint)5000).CopyTo(inOptionValues, Marshal.SizeOf(dummy) * 2);
                try
                {
                    Accept(inOptionValues);
                }
                catch { }
            }
        }

        private static void Accept(byte[] inOptionValues)
        {
            Socket socket = Public.s_socketHandler.Accept();
            socket.IOControl(IOControlCode.KeepAliveValues, inOptionValues, null);
            UserInfo info = new UserInfo();
            info.socket = socket;
            int id = GetUserId();
            info.Index = id;
            Public.s_userList.Add(id, info);
            socket.BeginReceive(info.Buffer, 0, info.Buffer.Length, SocketFlags.None, new AsyncCallback(ReceiveCallBack), info);
        }

好了,這樣就成功了。

namespace System.Net.Sockets

{

public static class SocketExtensions

{

private const int BytesPerLong = 4; // 32 / 8

private const int BitsPerByte = 8;

/// <summary>

/// Sets the keep-alive interval for the socket.

/// </summary>

/// <param name="socket">The socket.</param>

/// <param name="time">Time between two keep alive "pings".</param>

/// <param name="interval">Time between two keep alive "pings" when first one fails.</param>

/// <returns>If the keep alive infos were succefully modified.</returns>

public static bool SetKeepAlive(this Socket socket, ulong time, ulong interval)

{

try

{

// Array to hold input values.

var input = new[]

{

(time == 0 || interval == 0) ? 0UL : 1UL, // on or off

time,

interval

};

// Pack input into byte struct.

byte[] inValue = new byte[3 * BytesPerLong];

for (int i = 0; i < input.Length; i++)

{

inValue[i * BytesPerLong + 3] = (byte)(input[i] >> ((BytesPerLong - 1) * BitsPerByte) & 0xff);

inValue[i * BytesPerLong + 2] = (byte)(input[i] >> ((BytesPerLong - 2) * BitsPerByte) & 0xff);

inValue[i * BytesPerLong + 1] = (byte)(input[i] >> ((BytesPerLong - 3) * BitsPerByte) & 0xff);

inValue[i * BytesPerLong + 0] = (byte)(input[i] >> ((BytesPerLong - 4) * BitsPerByte) & 0xff);

}

// Create bytestruct for result (bytes pending on server socket).

byte[] outValue = BitConverter.GetBytes(0);

// Write SIO_VALS to Socket IOControl.

socket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Tcp, SocketOptionName.KeepAlive, true);

socket.IOControl(IOControlCode.KeepAliveValues, inValue, outValue);

}

catch (SocketException e)

{

Console.WriteLine("Failed to set keep-alive: {0} {1}", e.ErrorCode, e);

return false;

}

return true;

}
 
}
}


The result is not error, no exception and no keepalive in the expected time frame.
I am passing both times in mill-seconds. The Trace that I have shows 12 bytes in the form of
01 00 00 00 10 27 00 00 98 3a 00 00 when called as SetKeepAlive(10000,15000);

I am not really sure if I need to put the bytes in this order or not. If working directly with the Winsock API, the keepalive
option uses a structure of 3 ULONGS with a 1 in the first one, the time in the 2nd one and the retry time (interval in this code)
in the third one.


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