Connection reset原因分析和解決方案


最近線上總是在訪問靜態資源的時候間斷性的報錯,socket Connection reset,在環境、代碼上花了大量時間沒查個所以然,不得不使用強大的度娘,最后看了一篇開源博客里的文章寫的不錯,在這里轉載下,希望可以幫助更多的童鞋解決這個困惑

文章轉自:https://my.oschina.net/xionghui/blog/508758

在使用HttpClient調用后台resetful服務時,“Connection reset”是一個比較常見的問題,有同學跟我私信說被這個問題困擾很久了,今天就來分析下,希望能幫到大家。例如我們線上的網關日志就會拋該錯誤:

 

從日志中可以看到是Socket套接字在read數據時拋出了該錯誤。

 

導致“Connection reset”的原因是服務器端因為某種原因關閉了Connection,而客戶端依然在讀寫數據,此時服務器會返回復位標志“RST”,然后此時客戶端就會提示“java.net.SocketException: Connection reset”。

可能有同學對復位標志“RST”還不太了解,這里簡單解釋一下:

TCP建立連接時需要三次握手,在釋放連接需要四次揮手;例如三次握手的過程如下:

  1. 第一次握手:客戶端發送syn包(syn=j)到服務器,並進入SYN_SENT狀態,等待服務器確認;

  2. 第二次握手:服務器收到syn包,並會確認客戶的SYN(ack=j+1),同時自己也發送一個SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此時服務器進入SYN_RECV狀態;

  3. 第三次握手:客戶端收到服務器的SYN+ACK包,向服務器發送確認包ACK(ack=k+1),此包發送完畢,客戶端和服務器進入ESTABLISHED(TCP連接成功)狀態,完成三次握手。

可以看到握手時會在客戶端和服務器之間傳遞一些TCP頭信息,比如ACK標志、SYN標志以及揮手時的FIN標志等。

除了以上這些常見的標志頭信息,還有另外一些標志頭信息,比如推標志PSH、復位標志RST等。其中復位標志RST的作用就是“復位相應的TCP連接”。

 

TCP連接和釋放時還有許多細節,比如半連接狀態、半關閉狀態等。詳情請參考這方面的巨著《TCP/IP詳解》和《UNIX網絡編程》。

 

前面說到出現“Connection reset”的原因是服務器關閉了Connection[調用了Socket.close()方法]。大家可能有疑問了:服務器關閉了Connection為什么會返回“RST”而不是返回“FIN”標志。原因在於Socket.close()方法的語義和TCP的“FIN”標志語義不一樣:發送TCP的“FIN”標志表示我不再發送數據了,而Socket.close()表示我不在發送也不接受數據了。問題就出在“我不接受數據” 上,如果此時客戶端還往服務器發送數據,服務器內核接收到數據,但是發現此時Socket已經close了,則會返回“RST”標志給客戶端。當然,此時客戶端就會提示:“Connection reset”。詳細說明可以參考oracle的有關文檔:http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/net/articles/connection_release.html

 

另一個可能導致的“Connection reset”的原因是服務器設置了Socket.setLinger (true, 0)。但我檢查過線上的tomcat配置,是沒有使用該設置的,而且線上的服務器都使用了nginx進行反向代理,所以並不是該原因導致的。關於該原因上面的oracle文檔也談到了並給出了解釋。

 

此外啰嗦一下,另外還有一種比較常見的錯誤“Connection reset by peer”,該錯誤和“Connection reset”是有區別的:

  • 服務器返回了“RST”時,如果此時客戶端正在從Socket套接字的輸出流中讀數據則會提示Connection reset”;

  • 服務器返回了“RST”時,如果此時客戶端正在往Socket套接字的輸入流中寫數據則會提示“Connection reset by peer”。

“Connection reset by peer”如下圖所示:

 

 

前面談到了導致“Connection reset”的原因,而具體的解決方案有如下幾種:

 

  • 出錯了重試;

  • 客戶端和服務器統一使用TCP長連接;

  • 客戶端和服務器統一使用TCP短連接。

首先是出錯了重試:這種方案可以簡單防止“Connection reset”錯誤,然后如果服務不是“冪等”的則不能使用該方法;比如提交訂單操作就不是冪等的,如果使用重試則可能造成重復提單。

 

然后是客戶端和服務器統一使用TCP長連接:客戶端使用TCP長連接很容易配置(直接設置HttpClient就好),而服務器配置長連接就比較麻煩了,就拿tomcat來說,需要設置tomcat的maxKeepAliveRequests、connectionTimeout等參數。另外如果使用了nginx進行反向代理或負載均衡,此時也需要配置nginx以支持長連接(nginx默認是對客戶端使用長連接,對服務器使用短連接)。

使用長連接可以避免每次建立TCP連接的三次握手而節約一定的時間,但是我這邊由於是內網,客戶端和服務器的3次握手很快,大約只需1ms。ping一下大約0.93ms(一次往返);三次握手也是一次往返(第三次握手不用返回)。根據80/20原理,1ms可以忽略不計;又考慮到長連接的擴展性不如短連接好、修改nginx和tomcat的配置代價很大(所有后台服務都需要修改);所以這里並沒有使用長連接。ping服務器的時間如下圖:

 

最后的解決方案是客戶端和服務器統一使用TCP短連接:我這邊正是這么干的,而使用短連接既不用改nginx配置,也不用改tomcat配置,只需在使用HttpClient時使用http1.0協議並增加http請求的header信息(Connection: Close),源碼如下:

 

  1.  
    httpGet.setProtocolVersion(HttpVersion.HTTP_1_0);
  2.  
    httpGet.addHeader(HTTP.CONN_DIRECTIVE, HTTP.CONN_CLOSE);

最后再補充幾句,雖然對於每次請求TCP長連接只能節約大約1ms的時間,但是具體是使用長連接還是短連接還是要衡量下,比如你的服務每天的pv是1億,那么使用長連接節約的總時間為:
1億*1ms=10^8*1ms=10^5*1s=27.78h

神奇的是,億萬級pv的服務使用長連接一天內節約的總時間為27.78小時(竟然大於一天),所以使用長連接還是短連接大家需要根據自己的服務訪問量、擴展性等因素衡量下。但是一定要注意:服務器和客戶端的連接一定要保持一致,要么都是長連接,要么都是短連接。


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